Miks 5083 on meresõidukvaliteediga alumiiniumplaadi võrdlusalus?
5083 on 5xxx-seeria mitte-kuumtöödeldud-Al-Mg-sulam, mis on aastakümneid olnud laevakere plaadistuse, tekkide ja tekiehitiste võrdlusmaterjal. ASTM B209-s toodud koostise piirmäärad on 4,0-4,9% magneesiumi, 0,40-1,00% mangaani ja 0,05-0,25% kroomi, tasakaalus alumiinium. Magneesium tagab tahke lahuse tugevdamise, mangaan kontrollib ümberkristallitud tera struktuuri ja kroom aeglustab tera kasvu kuumvaltsimise ajal, nii et plaat ühendab mõõduka tugevuse suurepärase vastupidavusega mereveele ja hoiab selle takistuse keevitatud olekus. Tihedus on umbes 2,66 g/cm3, mis on ligikaudu kolmandik süsinikterasest.
Kuna sulamit ei saa kuumtöötlemisega tugevdada, tulenevad selle omadused karastusest - kasutatud külmtöö mahust ja sellele järgnevast stabiliseerimistöötlusest. Seetõttu käituvad kaks ühesuguse keemiaga plaati 5083-H111 ja 5083-H321 tootmistsehhis väga erinevalt.
Mida H111 ja H321 temperatuurisüsteemis tegelikult tähendavad
Temperatuuri H tähistuses tähendab H1x ainult deformatsioonikarastust, H2x tähendab deformatsioonikarastust ja osaliselt lõõmutatud ning H3x tähendab deformatsioonikarastust ja stabiliseerumist. Tähele järgnevad numbrid kirjeldavad, kui palju külma tööd tootesse jääb. See üksainus täht selgitab peaaegu kõiki erinevusi kahe materjali vahel:
5083-H111- pingutage kergelt karastatud pärast lõõmutamist tasemeni, mis jääb alla H11 miinimumi. Dislokatsioonitihedus jääb madalaks, seega on pikenemine ja külmvormitavus kõrge ning plaat paindub ja rullub kitsastesse raadiustesse ilma pragudeta.
5083-H321- külmtöödeldud umbes veerand-kõvaks ja seejärel stabiliseerunud madalal temperatuuril. Stabiliseerimisetapp sadestab beetafaasi (Al3Mg2) kontrollitud, katkendlikul kujul piki terade piire, mitte pideva kilena, mis suurendab tugevust ja parandab vastupidavust pingekorrosioonipragudele ja teradevahelisele rünnakule.
Püsiva kokkupuute korral mereveega ja keevitatud konstruktsioonide puhul, mida ei saa pärast valmistamist uuesti{0}}lõõmutada, on H321 ja H116 merenduse spetsifikatsioonid; H111 on pigem vormimis- kui keelekümbluskaristus.
5083-H111 ja 5083-H321 mehaaniliste omaduste võrdlus
Allolevad arvud on tüüpilised ruumitemperatuuri{0}}väärtused plaadile paksusega 4–40 mm. Pingetestimine järgib standardit ASTM E8/E8M ning minimaalsed toiteomadused on määratletud standardites ASTM B209 ja ASTM B928.
| Kinnisvara | 5083-H111 | 5083-H321 |
|---|---|---|
| Tõmbetugevus | 275-310 MPa | 320-350 MPa |
| Voolutugevus (0,2% tõend) | umbes 125 MPa | umbes 145 MPa |
| Pikendus 50 mm gabariidis | 12-18 % | 8-12 % |
| Kõvadus | 60-70 HBW | 75-85 HBW |
| Temperatuur marsruut | Lõõmutatud pluss kerge deformatsioonkarastus | Pingutatud ja madalal{0}}temperatuuri stabiliseerimine |
| Mikrostruktuur | Madala dislokatsioonitihedusega, jäme ja plastiline | Suurem dislokatsioonitihedus, stabiilne taastumise vastu |
| Disaini prioriteet | Vormitavus ja keevitatavus | Tugevus, vastupidavus väsimusele ja korrosioonikindlusele |
Merevesi, pingekorrosioon ja teradevaheline rünnak
Mõlemad meeleolud peavad vastu ühtlasele rünnakule merekeskkonnas ja voolavas merevees ning mõlemad moodustavad sama kaitsva oksiidkile. Erinevus ilmneb, kui materjal on sensibiliseeritud. 5xxx sulam, mis sisaldab rohkem kui umbes 3% magneesiumi, sadestab Al3Mg2 piki terade piire, kui seda hoitakse pikka aega vahemikus 50-150 C, ja pidev piirdekile muudab metalli vastuvõtlikuks teradevahelisele korrosioonile. ASTM G67 lämmastikhappe massikadu test on selle tundlikkuse mõõtmiseks aktsepteeritud kiirendatud meetod, samas kui ASTM G47 ja ASTM G110 hõlmavad kõrgtugevate alumiiniumtoodete pingekorrosiooni ja teradevahelise korrosiooni testimist.
H321 plaat on stabiliseeritud, nii et beetafaas moodustub katkendliku ja vähem kahjuliku morfoloogiaga ning mereplaadi spetsifikatsioonid nõuavad stabiliseeritud temperamente, kus pingekorrosioonikindlus on disaininõue.
H111 plaat moodustatakse tavaliselt kõigepealt ja seejärel kaitstakse; see sobib pritsme-vööndile ja kõrgemale-veestruktuurile paremini kui püsiv sukeldumine.
Kumbki tuju ei tohiks pärast kohaletoimetamist kõrgel temperatuuril kokku puutuda, kuna see{0}}toob uuesti sisse ülitundlikkuse, olenemata algsest temperamendist.
Märkused keevitamise, vormimise ja valmistamise kohta
Keevitamine- mõlemad temperid keevitatakse TIG- ja MIG-protsessides täiteainega 5183, 5356 või 5556. Eelsoojendus pole vajalik ja liitekohad taastuvad pärast keevitamist loomuliku vananemise teel. H321 säilitab keevisõmbluse järgse-tugevuse prognoositavamalt, kuna selle kuumusest mõjutatud tsoon on juba stabiliseerunud.
Painutamine ja rullimine- H111 aktsepteerib tihedaid painderaadiusi, sügavtõmbamist ja rullimist; H321 areneb rohkem tagasi, vajab suuremat raadiust ja ei tohiks pärast sünnitust olla tugevalt külmvormitud.
Mehaaniline töötlemine- mõlemad temperid töötlevad puhtalt terava, kõrge-rehaga tööriistadega; H321 hoiab mõõtmetelt suuremat stabiilsust, kuna jääkpinged leevendatakse osaliselt stabiliseerimistöötlusega.
Lõõmutamine- kui vormitud detaili tuleb pehmendada, eemaldab O-karastatud lõõmutamine pingekõvenemise, kuid osa kaotab siis kummagi temperamendi tugevuse kasu.
Valikujuhend rakenduse järgi
| Rakendus | Soovitatav temperament | Põhjus |
|---|---|---|
| Kere plaatimine, konsoolid, keerulised pealisehitused | 5083-H111 | Suurim vormitavus ja lihtsaim valmistamine |
| Sõidukite kütusepaagid, sügavtõmmatud komponendid | 5083-H111 | Suurepärane painutus- ja tõmbamiskäitumine |
| Tekid, põhjaplaadistus, struktuursed vaheseinad | 5083-H321 | Suurem tugevus, parem väsimus ja merevee jõudlus |
| LNG ja krüogeenpaak, survekorpused | 5083-H321 | Stabiilne tugevus ja sitkus madalal temperatuuril |
| Maksutundlikud mitte-kasutatud paneelid | 5083-H111 | Piisav tugevus madalamate vormimiskuludega |
Praktikas taandub valik üheainsa kujundusküsimuseni: kas detail saab lõpliku kuju painutamise ja keevitamise teel või kannab see märjas ja dünaamilises keskkonnas suurt pinget? Vormitavus reguleerib esimest juhtumit ja stabiliseeritud tugevus reguleerib teist.
Korduma kippuvad küsimused
K: Kas 5083-H111 või 5083-H321 on paadi kere jaoks parem?
Allpool veepiiri ja struktuurse põhjaplaadistuse puhul on eelistatud stabiliseeritud H321 temper, kuna see talub pingekorrosiooni ja teradevahelist rünnakut püsivas sukeldumises. Veepiirist kõrgemal, kus paneelid on kumerad ja keevitatud, valitakse H111 sageli selle suurepärase vormimisomaduse tõttu.
K: Kas 5083-H321 saab pärast kohaletoimetamist painutada?
Seda saab painutada, kuid suurema painderaadiusega ja suurema tagasitõmbega kui H111. Tugevat külmvormimist tuleks vältida, kuna stabiliseeritud struktuuril on vähem elastsust.
K: Mis vahe on H116 ja H321 vahel?
Mõlemad kuuluvad mereplaatide jaoks kasutatavasse stabiliseeritud perekonda ja mõlemad vastavad ASTM B928 korrosiooninõuetele. H116-l on täiendavad korrosiooni vastuvõtmise piirangud, mis on suunatud spetsiaalselt mereteenustele, ning see on sageli ette nähtud laevakere ja tekiplaadi jaoks.
K: Kas need kaks temperatuuri vajavad erinevaid keevitustarvikuid?
Ei. Mõlemad on keevitatud täiteainega 5183, 5356 või 5556. Erinevus seisneb kuumusest mõjutatud tsoonis säilinud tugevuses, mis on stabiliseeritud temperamendi puhul ühtlasem.
K: Kas säilitustemperatuur mõjutab omadusi?
Jah. Pikaajaline säilitamine temperatuuril üle 50 C võib 5xxx sulamit sensibiliseerida ja korrosioonikindlust olenemata temperatuurist halvendada, seetõttu tuleks pooli ja plaate hoida kuivas, mõõdukas{3}}temperatuuril laos.
K: Milline temper pakub üldiseks tootmiseks paremat väärtust?
Vajutuspidurile moodustatud mitte-kasutatud osade puhul on 5083-H111 madalaimad tootmiskulud, kuna see vajab vähem vormimistoiminguid ja vähem tagasilöögikompensatsiooni. H321 õigustab oma kulusid, kui tugevus, väsimus või korrosioonikindlus mõjutavad disaini.
