Алюминиевый швеллер — технические характеристики и обработка

Швеллер из алюминия
Швеллер из алюминия

Это – еще один из видов металлопроката, использование которого позволяет решить многие задачи. В общем случае алюминиевый швеллер представляет собой прессованный П-образный профиль, имеющий острые внешние грани. Производство осуществляется из алюминия или его сплавов, выбираемых в соответствии с требованиями государственных стандартов, регламентирующих изготовление подобных металлоконструкций.  Размер полок может быть различным: встречаются и те изделия, что имеют равные полки, и те, что выпускаются с неравными.

Обратите внимание!

Алюминий, имеет меньшую прочность, чем сталь, однако и масса этого метала существенно ниже. Очевидно, что в ряде случаев целесообразнее использовать швеллер, вес 1 метра которого в 3 раза меньше, чем стали. На самом деле эти цифры приблизительны и зависят от компонентов алюминия и тех добавок, которые внесли в сталь в ходе её приготовления.

Применяемые виды обработки

Сегодня алюминиевый швеллер  выпускается и отдельными отрезками, и большими прогонами. Наиболее популярный диапазон длин составляет от 1 до 6 м, однако возможно производство и более протяженных, например, 6.7 м. На данный момент существует несколько способов классификации подобных изделий, однако наибольший интерес представляет собой методика, которая основана на разделении на виды обработки:

  • без термической обработки;
  • отожженные;
  • состаренные;
  • закаленные;
  • комбинированная обработка.

Ниже мы подробно рассмотрим наиболее распространенные способы, позволяющие получить качественный алюминиевый швеллер.

Термическая обработка

Данная технология позволяет сильно модифицировать свойства алюминиевого сплава за счет того, что производится изменение микроструктуры материала. Основное упрочнение в данном случае (без какой-то обработки) производится за счет легирования твердого раствора и выделения вторичных фаз. Один из этих механизмов является доминирующим, когда готовят сырье, из которого создается алюминиевый швеллер.

Для упрочнения твердого раствора производится нагрев алюминиевого сплава до той температуры, при которой все его компоненты растворяются и создают гомогенную фазу – алюминий, где растворены все легирующие примеси. С ростом температуры растворимость увеличивается, а при ее снижении – уменьшается. Сам механизм упрочнения заключается в том, что из-за быстрого охлаждения металла растворенные элементы остаются внутри кристаллической решетки металла и оказывают на неё влияние.

Обратите внимание!

Искаженная атомная решетка лучше противостоит пластическим деформациям, а значит, вся масса швеллера имеет более высокую механическую прочность.

Если упрочнение идет путем выделения вторичных фаз, то ситуация несколько иная. Обычно в этом случае используется определенное количество растворимых химических элементов, например, комбинации меди, кремния, магния и цинка. Они при определенной обработке соединяются внутри металла, образуя группы микрочастиц. Сами частицы выделяются самостоятельно даже при нормальных условиях, однако данный процесс может быть ускорен – для этого алюминиевый швеллер нагревают до 200 С.

Закалка профилей

При изготовлении алюминиевых изделий закалка на прессе является одной из самых эффективных технологий термической обработки. Она даже превосходит закалку отдельным нагревом. В данном случае охлаждение проводится до той температуры, с которой профили выходят из матрицы.

Обратите внимание!

Необходимым условием для выполнения такой закалки является интервал температур, который должен выдерживаться в соответствии с технологией. Это правило выполняется и для «полутвердых», и для «мягких» сплавов. Речь идет о группах 3ххх, 6ххх, 5ххх. Последние – это металл, имеющий слабое легирование магнием (менее 3%). Допускается обрабатывать сплавы 7ххх, которые не содержат меди в своем составе.

Станок для закалки швеллера
Станок для закалки швеллера

Если вам требуется алюминиевый швеллер, нужно помнить, что эффект от закалки для первых двух названных выше групп не очень высок. Обычно данным фактом можно пренебречь и не принимать его во внимание. Свои окончательные свойства изделия из сплавов 3ххх и 5ххх принимают благодаря выполнению нагартовки, которая производится сразу после термического упрочнения.

Упрочняющая фаза для составов 6ххх – соединение с Mg2Si. Стоит сказать, что все такие сплавы могут получать закалку в процессе обработки на прессе. Для того чтобы зафиксировать растворенные фразы в твердом растворе необходимо  выполнять охлаждение с определенной скоростью, которая выбирается с учетом характеристик конкретного сплава и должна быть выше некой критической отметки. В большинстве случаев алюминиевый швеллер охлаждается вентиляторами, однако иногда применяется вода или смесь ее с воздухом. Успешность закалки зависит от толщины профиля, типа сплава и химического состава, поэтому в случае, когда требуется обработка массивных деталей, на выходе из матрицы может не достигаться разница температур, требуемая для закалки. Очевидно, что швеллер, технические условия на который, не соблюдены не будет иметь заявленные характеристики. Чтобы избежать подобных проблем обработку производят в специальных вертикальных печах с последующим охлаждением в воде. После закалки алюминиевого профиля осуществляется растяжение на несколько процентов, чтобы произвести правку и снятие остаточных напряжений.

Заключительная процедура, которую получает алюминиевый швеллер, — это старение. Оно может быть естественным  или искусственным. В первом случае образец получает заданные свойства с течением времени, которое может варьироваться в очень широких пределах и зависит от свойств каждого типа сплава. Искусственное же старение требует применения специального оборудования – печей. Как правило, здесь используются определенные режимы термообработки, позволяющие достаточно быстро получить качественный алюминиевый швеллер.

Нагартовка — холодная деформация

Это явление возникает при выполнении холодной деформации изделия. Когда происходит пластическое деформирование сплава алюминия, а его температура ниже отметки, на которой начинается рекристаллизация (менее 150 С), то дислокации в металле могут передвигаться и размножаться. Движение и увеличение числа дислокаций приводит к тому, что плотность их растет, а количество связей увеличивается. Каждая последующая пластическая деформация потребует большего количества энергии, т.е. профиль становиться более твердым.

Обратите внимание!

Обозначение швеллера включает в себя лишь его размеры, поэтому про тип обработки нужно уточнять отдельно.

Отметим, что выше мы описали сильно упрощенные технологические процессы, однако более подробно их приводить бессмысленно, поскольку профессионал может почерпнуть такие сведения из учебника или на практике. Для неспециалиста точные цифры и сложная механика химических и физических процессов интереса, как правило, не представляют, главное понимать, чем отличается тот или иной алюминиевый швеллер.

Логотип сайта roof-tops.ru

Увы, комментариев пока нет. Станьте первым!

Добавить комментарий

Данные не разглашаются