Pereosnastka.ru

Алюминиевые сплавы, применяемые в отечественной и зарубежной практике, подразделяются на деформируемые и литейные. Из деформируемых сплавов полуфабрикаты получаются давлением, прессованием и прокаткой. Литейные сплавы применяются для отливок.

Сплавы, относящиеся к первым двум группам, термически не упрочняемые. Они характеризуются относительно невысокой прочностью и большой пластичностью, почти всегда хорошо свариваются и обладают высокой коррозионной стойкостью. Сплавы остальных групп термически упрочняемые. Их прочность резко увеличивается в результате закалки и последующего старения — естественного (при комнатной температуре) или искусственного (при повышенной температуре).

Литейные сплавы включают в качестве основных легирующих добавок кремний, медь, магний и цинк. Наиболее удачным сочетанием механических и литейных свойств отличаются сплавы системы алюминий — кремний, называемые силуминами. Они хорошо отливаются в формы и имеют малую усадку. С целью повышения механических свойств силуминов в их состав вводятся присадки магния и меди.

Физические свойства различных алюминиевых сплавов достаточно устойчивы.

Из рассмотрения физических свойств следует, что алюминиевым сплавам свойственны:
— малый объемный вес, который в сочетании с достаточно высокими механическими характеристиками обусловливает значительное повышение относительной прочности этого материала;
— резко пониженное значение модуля продольной упругости, вызывающее ухудшение устойчивости элементов и повышение деформативности конструкций;
— незначительное отличие отношения — от соответствующего у стали;
— более высокий коэффициент линейного расширения, в результате чего увеличиваются температурные деформации.

Высокая относительная прочность алюминиевых сплавов позволяет существенно уменьшить вес несущих крановых металлоконструкций по сравнению со стальными.

В результате этого возможно значительное облегчение поддерживающих конструкций, снижение эксплуатационных расходов, связанных с потреблением энергии, и повышение производительности машин за счет ускорения их передвижения или увеличения полезной грузоподъемности.

Пониженный по сравнению со сталью модуль продольной упругости и высокий коэффициент линейного расширения относятся к недостаткам алюминиевых сплавов. Однако отрицательное влияние низкого модуля упругости может быть уменьшено выбором таких систем сооружений, которые обладают повышенной жесткостью, и таких форм сечения элементов, которые обеспечивают увеличение их общей и местной устойчивости. Температурные напряжения, возникающие в элементах статически неопределимых конструкций, а также сварочные напряжения, благодаря низкому модулю упругости остаются в пределах, близких стальным конструкциям.

Механические свойства сплавов в значительной степени зависят от их химического состава, температурных условий эксплуатации и от технологии получения полуфабрикатов.

Изменение механических свойств некоторых алюминиевых сплавов в зависимости от температуры характеризуется кривыми, изображенными на рис. 1. Закономерности, отображаемые этими графиками, присущи ряду сплавов, применяемых в металлоконструкциях. При повышении температуры до +100 °С происходит сравнительно небольшое снижение временного сопротивления и предела текучести. При нагреве выше определенной температуры эти показатели быстро попадают и для большинства сплавов, исключая жаростойкие, при температуре около 250 °С снижаются почти вдвое.

Рис. 1. Изменение механических свойств прутков из алюминиевых сплавов в зависимости от температуры: а — сплав Ц16-Т; б — сплав АД35

Рис. 2. Изменение ударной вязкости ак листов из алюминиевых сплавов толщиной 20 мм в зависимости от температуры:
1 — сплав АВ-Т1: 2 —сплав АМг5В

Важным достоинством алюминиевых сплавов является сохранение достаточно высокой пластичности при повышении температуры и высоких механических свойств при отрицательных температурах. Особо следует отметить отсутствие в последнем случае снижения ударной вязкости, которое может быть достаточно хорошо иллюстрировано кривыми, соответствующими сплавам АМг5В и АВ-Т1.

Рис. 3. Изменение механических свойств листов из сплава АМгб в зависимости от степени нагартовки

Возрастание всех прочностных свойств алюминиевых сплавов и одновременное снижение пластичности происходит в результате холодной деформации (наклепа, нагартовки). Определенный интерес в этом отношении представляет изменение механических свойств, происходящее при нагартовке листов из сплава АМгб. Упрочнение вследствие нагартовки сохраняется при температуре примерно до 170 °С, а выше 200 °С утрачивается.

Большое повышение прочности сплавов III—VI групп достигается закалкой и последующим старением. При этом искусственное старение обычно обеспечивает более высокий предел текучести, чем естественное старение, но приводит к снижению пластичности.

Данные об относительной прочности некоторых марок алюминиевых сплавов и стали Ст. 3 приведены в табл. 5. Исходя из этих данных, следует

признать, что в конструкциях, выполненных из алюминиевых сплавов, необходимо увеличение коэффициентов запаса прочности по сравнению с принятым для конструкций из стали Ст. 3. При статическом воздействии нагрузки и при работе материала в упругой стадии для конструкций из алюминиевых сплавов могут быть приняты следующие коэффициенты запаса прочности относительно условного предела текучести:

Для сплавов II группы:
при действии основных сил……………1,6
при действии основных и дополнительных сил…….1,5

Для сплавов III—V групп:
при действии основных сил ……………1,7
при действии основных и дополнительных сил…….1,6

Для сплавов VI группы:
при действии основных сил ……………1,8
при действии основных и дополнительных сил…….1,7

За нормативное сопротивление [52] для большинства сплавов принят условный предел текучести со,2; Для сплавов АВ, АД31, АДЗЗ и АД35, характеризующихся высоким отношением , нормативное сопротивление принято равным 0,7 ст8, где ств —наименьшее значение временного сопротивления разрыву.

Производные расчетные сопротивления и допускаемые напряжения определяются умножением основных расчетных сопротивлений и допускаемых напряжений на следующие переходные коэффициенты, зависящие от вида напряженного состояния:
Растяжение, сжатие, изгиб – 1,0
Срез – 0,6
Смятие торцовой поверхности при наличии пригонки – 1,5
Смятие местное при плотном касании – 0,75

Эти коэффициенты должны быть учтены при проверке несущей способности основного металла и соединений элементов конструкций. При наличии в пространственных конструкциях треугольной решетки с дополнительными стойками и подвесками коэффициент условий работы для сжатых раскосов из одиночных уголков принимается равным единице. В случае наличия больших эксцентриситетов сжатые элементы из одиночных уголков следует рассчитывать на одновременное действие осевой силы изгибающего момента.

Читать далее:

Прочность соединений

• Соотношение весов стальных и алюминиевых конструкций крановых мостов
• Вопросы стоимости мостовых электрических кранов из алюминиевых сплавов
• Сварка электрозаклепками с автоматическим активным контролем
• Сварка электрозаклепками с применением реле времени
• Обеспечение технологичности при проектировании крановых конструкций из алюминиевых сплавов