Сплав 5052 — один из наиболее широко используемых алюминиево-магниевых сплавов для морских конструкций. Выбор правильной толщины листа – это всегда баланс между структурной прочностью, весом, свариваемостью, коррозионными характеристиками и стоимостью материала. В разделах ниже указаны диапазоны толщины, обычно прокатываемые в судостроении, стандарты, которые их определяют, а также проверки конструкции, которые определяют окончательное число на чертеже.
Общий диапазон толщины алюминиевых пластин 5052 для судостроения
Плиты, используемые для обшивки корпуса, палуб и внутренней конструкции, обычно прокатываются толщиной от 1,6 до 6 мм. Более тяжелые секции изготавливаются для килей, станин двигателя и местного усиления.
1,6 мм - 2.5 мм:легкие суда, надстройки, не-несущие-панели и внутренние обшивки.
3 мм - 4 мм:рабочие лодки среднего-размера, небольшие грузовые суда, палубная обшивка и водонепроницаемые переборки.
5 мм - 6 мм:более крупные суда, обшивка днища, кили и шпангоуты, выдерживающие тяжелые нагрузки или удары.
Допуск по толщине должен быть указан в соответствии с заказанным стандартом, поскольку допустимое минусовое отклонение пропорционально больше на тонком листе и напрямую влияет на расчет бруса.
Выбор толщины по структурной функции
| Толщина | Типичный компонент | Причина проектирования |
|---|---|---|
| 1.6 - 2.5 мм | Надстройка, панели рубки, внутренняя обшивка | Малый вес, простота формовки и сварки, достаточная жесткость благодаря ребрам жесткости. |
| 3 - 4 мм | Обшивка главной палубы, переборки, стенки топливных и водяных баков | Сбалансированная прочность, жесткость и вес; хорошее поведение при усталости |
| 5 - 6 мм | Обшивка днища, киль, шпангоуты, станины двигателя | Высокая местная прочность, ударопрочность и стойкость к истиранию в нагруженной зоне. |
| 6 мм и выше | Килевой башмак, форштевень, местное усиление, люковые комингсы | Устойчивость к нагрузкам на заземление и концентрированным силам со стороны машин. |
Стандарты и характеры, стоящие за цифрами
Сплав 5052 представляет собой не-термически-обрабатываемый сплав Al-Mg и поставляется в состоянии O, H32, H34 или H112. Морские марки обычно заказываются в соответствии со следующими документами, а указанные толщина, допуски и механические значения должны соответствовать тому же стандарту, который использовался при проектных расчетах.
АСТМ Б928:изделия из алюминиевых сплавов с высоким-магнием для морской эксплуатации и аналогичных сред.
АСТМ Б209:Листы и пластины алюминиевые, в том числе из сплава 5052, с заданными допусками по толщине.
EN 485-2 и EN 485-4:механические свойства и допуски холоднокатаных-листов, полос и плит.
ГБ/Т 3880,2 и ГБ/Т 3880,3:механические свойства и допуски на размеры кованых алюминиевых пластин и листов.
Серия ISO 12215:размеры и расчетные давления для малых судов, широко применяемые к алюминиевым корпусам.
Типичными механическими показателями для отожженного 5052 являются предел прочности около 195 МПа при удлинении примерно 25 процентов; нагартованный отпуск H32 достигает около 230 МПа при условном напряжении 0,2 процента около 195 МПа. Более высокое испытательное напряжение является причиной того, что H32 предпочтителен для обшивки палубы и корпуса, тогда как отпуск O выбирается там, где требуется строгая формовка.
Как определить оптимальную толщину
Тип и назначение судна:Прогулочные суда предпочитают более тонкую обшивку для увеличения скорости; рабочие лодки и транспортные суда нуждаются в более толстой обшивке для обеспечения долговечности.
Размер судна:Более длинные пролеты и большее смещение увеличивают изгибающие моменты и, следовательно, толщину плиты.
Структурная функция:Обшивка корпуса и палубы регулируется местным давлением и расстоянием между ребрами жесткости; кили и днищевая обшивка от ударных и приземляющих нагрузок.
Сварка и изготовление:5052 легко сваривается с присадочной проволокой 5356 или 5554, но при более тяжелых калибрах необходимо контролировать тепловложение и подготовку соединения, чтобы ограничить деформацию.
Коррозия и покрытие:более толстая пластина имеет большую тепловую массу, что влияет на отверждение и адгезию покрытия; подготовка поверхности остается решающим фактором для долгосрочной-работы.
Стоимость и вес:каждый дополнительный миллиметр увеличивает вес, снижает полезную нагрузку и увеличивает затраты на материалы и топливо, поэтому минимальная соответствующая толщина обычно является экономически выгодным выбором.
Влияние толщины на производительность судна
Уменьшение толщины пластин уменьшает рабочий объем, что снижает требуемую мощность двигателя и расход топлива, а также может повысить скорость обслуживания. Увеличение толщины увеличивает момент сопротивления сечения и усталостную долговечность, особенно в области днища и киля, но чрезмерная толщина увеличивает вес конструкции и может снизить запас устойчивости. Таким образом, оптимальным является самый тонкий лист, который удовлетворяет правилам раскроя, местному давлению и ограничениям по сварке и погрузочно-разгрузочным работам на заводе.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Какая толщина алюминиевой пластины 5052 используется для корпусов лодок?
Корпуса чаще всего изготавливаются из листов толщиной от 3 до 6 мм, более легкие суда используют панели толщиной от 1,6 до 2,5 мм, а более крупные рабочие суда используют панели толщиной 6 мм и выше в области днища и киля.
Вопрос: Подходит ли алюминий 5052 для обшивки ниже-ватерлинии?
Да. 5052 хорошо противостоит коррозии в морской воде и широко используется для смачиваемых поверхностей. Его следует изолировать от разнородных металлов и защитить от щелей вокруг крепежных деталей и фитингов.
Вопрос: Какой закал должен быть указан для морской пластины?
H32 или H34 указывается, когда для покрытия требуется более высокое испытательное напряжение, отпуск O, когда лист должен быть сформирован или прокатан до плотной кривизны, и H112 для горяче-катаных более тяжелых профилей.
Вопрос: Как определяется допуск на толщину пластины?
Допуск определяется стандартом заказа, например ASTM B209 или EN 485-4, и выражается как допустимое минусовое и плюсовое отклонение от номинальной толщины, измеренное за пределами прокатанных кромок.
Вопрос: Можно ли сваривать пластину 5052 без термообработки после-сварки?
Да,. 5052 не упрочняется термической обработкой, поэтому сварные соединения не требуют термообработки после-сварки. Сварка с присадкой 5356 восстанавливает прочность соединения до уровня основного металла.
Вопрос: Повышает ли более толстая пластина 5052 топливную экономичность?
Нет, наоборот. Более толстая пластина увеличивает смещение и смачиваемую поверхность, что увеличивает потребляемую мощность. Поэтому толщина должна основываться на структурных требованиях, а не на предположении об эффективности.
