อะไรแข็งแกร่งกว่า: เหล็กหรือโลหะผสมอลูมิเนียม? ข้อดีข้อเสียของเฟรมจักรยานอะลูมิเนียมกับการเปรียบเทียบกับเฟรมเหล็ก

ปัจจุบันระบบ NVF ที่พบมากที่สุดในตลาดรัสเซียสามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่มใหญ่:

• ระบบที่มีโครงสร้างหุ้มย่อยทำจากอลูมิเนียมอัลลอยด์
• ระบบที่มีโครงสร้างหุ้มย่อยทำจากเหล็กอาบสังกะสีด้วย เคลือบโพลีเมอร์;
• ระบบที่มีโครงสร้างหุ้มย่อยทำจากสแตนเลส

โครงสร้างหุ้มย่อยที่ทำจากสแตนเลสมีความแข็งแรงและคุณสมบัติทางความร้อนที่ดีที่สุดอย่างไม่ต้องสงสัย

การวิเคราะห์เปรียบเทียบคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของวัสดุ

*คุณสมบัติของสแตนเลสและเหล็กกัลวาไนซ์แตกต่างกันเล็กน้อย

ลักษณะทางความร้อนและความแข็งแรงของเหล็กสเตนเลสและอะลูมิเนียม

1. เมื่อพิจารณาถึงความสามารถในการรับน้ำหนักที่ต่ำกว่า 3 เท่าและค่าการนำความร้อนของอลูมิเนียมถึง 5.5 เท่า ขายึดโลหะผสมอะลูมิเนียมจึงมี "สะพานเย็น" ที่แข็งแกร่งกว่าขายึดสแตนเลส ตัวบ่งชี้นี้คือค่าสัมประสิทธิ์ความสม่ำเสมอทางความร้อนของโครงสร้างที่ปิดล้อม จากข้อมูลการวิจัยค่าสัมประสิทธิ์ความสม่ำเสมอทางความร้อนของโครงสร้างปิดเมื่อใช้ระบบสแตนเลสคือ 0.86-0.92 และสำหรับระบบอลูมิเนียมคือ 0.6-0.7 ซึ่งทำให้จำเป็นต้องวางฉนวนที่มีความหนามากขึ้นและด้วยเหตุนี้ เพิ่มต้นทุนของซุ้ม

สำหรับมอสโก ความต้านทานการถ่ายเทความร้อนที่ต้องการของผนัง โดยคำนึงถึงค่าสัมประสิทธิ์ความสม่ำเสมอทางความร้อน คือสำหรับขายึดสเตนเลส - 3.13/0.92=3.4 (m2.°C)/W สำหรับขายึดอะลูมิเนียม - 3.13/0.7= 4.47 (ม.2 .°C)/วัตต์ เช่น 1.07 (ม.2 .°C)/วัตต์ สูงกว่า ดังนั้น เมื่อใช้ฉากยึดอะลูมิเนียม ความหนาของฉนวน (ที่มีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน 0.045 W/(m°C) ควรหนามากกว่านั้นเกือบ 5 ซม. (1.07 * 0.045 = 0.048 ม.)

2. เนื่องจากความหนาและค่าการนำความร้อนของฉากยึดอะลูมิเนียมที่มากกว่า การคำนวณที่สถาบันวิจัยฟิสิกส์อาคาร ที่อุณหภูมิอากาศภายนอก -27 °C อุณหภูมิของพุกจึงอาจลดลงเหลือ -3.5 °C ตามการคำนวณที่สถาบันวิจัยฟิสิกส์อาคาร และยิ่งต่ำกว่าเพราะว่า ในการคำนวณพื้นที่หน้าตัดของตัวยึดอลูมิเนียมจะเท่ากับ 1.8 ซม. 2 ในขณะที่ในความเป็นจริงคือ 4-7 ซม. 2 เมื่อใช้ขายึดสแตนเลส อุณหภูมิบนพุกคือ +8 °C นั่นคือเมื่อใช้ขายึดอะลูมิเนียม พุกจะทำงานในบริเวณที่มีอุณหภูมิสลับกัน ซึ่งอาจเกิดการควบแน่นของความชื้นบนพุกพร้อมกับการแช่แข็งตามมาได้ ซึ่งจะค่อยๆ ทำลายวัสดุของชั้นโครงสร้างของผนังรอบๆ พุก และลดความสามารถในการรับน้ำหนักลง ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับผนังที่ทำจากวัสดุที่มีความสามารถในการรับน้ำหนักต่ำ (คอนกรีตโฟม อิฐกลวง ฯลฯ .) ในเวลาเดียวกันแผ่นฉนวนกันความร้อนใต้วงเล็บเนื่องจากมีความหนาเล็กน้อย (3-8 มม.) และค่าการนำความร้อนสูง (เทียบกับฉนวน) ช่วยลดการสูญเสียความร้อนเพียง 1-2% เช่น ในทางปฏิบัติแล้วอย่าทำลาย "สะพานเย็น" และมีผลเพียงเล็กน้อยต่ออุณหภูมิของสมอ

3. ตัวนำการขยายตัวทางความร้อนต่ำ การเปลี่ยนรูปของอุณหภูมิของโลหะผสมอลูมิเนียมนั้นสูงกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมถึง 2.5 เท่า สแตนเลสมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำกว่า (10 10 -6 °C -1) เมื่อเทียบกับอะลูมิเนียม (25 10 -6 °C -1) ดังนั้น การยืดตัวของไกด์ 3 เมตรที่มีอุณหภูมิแตกต่างกันตั้งแต่ -15 °C ถึง +50 °C จะเป็น 2 มม. สำหรับเหล็กและ 5 มม. สำหรับอะลูมิเนียม ดังนั้น เพื่อชดเชยการขยายตัวทางความร้อนของตัวนำอะลูมิเนียม จึงจำเป็น ทั้งซีรีย์กิจกรรม:

กล่าวคือ การแนะนำระบบย่อย องค์ประกอบเพิ่มเติม- รางเลื่อนแบบเคลื่อนย้ายได้ (สำหรับฉากยึดรูปตัว U) หรือรูวงรีพร้อมปลอกสำหรับหมุดย้ำ - ไม่ยึดแน่นหนา (สำหรับฉากยึดรูปตัว L)

สิ่งนี้นำไปสู่ระบบย่อยที่ซับซ้อนและมีราคาแพงมากขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้หรือการติดตั้งที่ไม่ถูกต้อง (เนื่องจากมักเกิดขึ้นที่ผู้ติดตั้งไม่ได้ใช้บูชหรือแก้ไขชุดประกอบด้วยองค์ประกอบเพิ่มเติมอย่างไม่ถูกต้อง)

จากผลของมาตรการเหล่านี้ ภาระน้ำหนักจะตกเฉพาะบนโครงรับน้ำหนัก (บนและล่าง) และส่วนอื่น ๆ ทำหน้าที่รองรับเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าพุกไม่ได้รับน้ำหนักเท่ากันและจะต้องนำมาพิจารณาเมื่อทำการพัฒนา เอกสารการออกแบบซึ่งมักไม่ได้ทำง่ายๆ ในระบบเหล็ก โหลดทั้งหมดจะกระจายเท่าๆ กัน - โหนดทั้งหมดได้รับการแก้ไขอย่างแน่นหนา - การขยายอุณหภูมิเล็กน้อยจะได้รับการชดเชยโดยการทำงานขององค์ประกอบทั้งหมดในขั้นตอนการเสียรูปแบบยืดหยุ่น

การออกแบบแคลมป์ช่วยให้ช่องว่างระหว่างแผ่นในระบบสแตนเลสอยู่ที่ 4 มม. ในขณะที่ในระบบอลูมิเนียม - อย่างน้อย 7 มม. ซึ่งไม่เหมาะกับลูกค้าจำนวนมากและของเสีย รูปร่างอาคาร นอกจากนี้ แคลมป์จะต้องให้แน่ใจว่ามีการเคลื่อนตัวของแผ่นกาบอย่างอิสระตามจำนวนส่วนขยายของตัวกั้น มิฉะนั้นแผ่นพื้นจะถูกทำลาย (โดยเฉพาะที่ทางแยกของตัวกั้น) หรือตัวหนีบจะไม่โค้งงอ (ทั้งสองอย่างนี้สามารถนำไปสู่ แผ่นกาบหลุดออกมา) ในระบบเหล็ก ไม่มีอันตรายจากการที่ขาแคลมป์ไม่โค้งงอ ซึ่งอาจเกิดขึ้นเมื่อเวลาผ่านไปในระบบอะลูมิเนียมเนื่องจากการเสียรูปของอุณหภูมิที่สูง

คุณสมบัติทนไฟของสแตนเลสและอลูมิเนียม

จุดหลอมเหลวของสแตนเลสอยู่ที่ 1800 °C และอลูมิเนียมอยู่ที่ 630/670 °C (ขึ้นอยู่กับโลหะผสม) อุณหภูมิระหว่างเกิดเพลิงไหม้บนพื้นผิวด้านในของกระเบื้อง (ตามผลการทดสอบของศูนย์รับรองระดับภูมิภาค “OPYTNOE”) สูงถึง 750 °C ดังนั้นเมื่อใช้ โครงสร้างอลูมิเนียมการละลายของโครงสร้างพื้นฐานและการล่มสลายของส่วนหนึ่งของส่วนหน้า (ในบริเวณที่เปิดหน้าต่าง) อาจเกิดขึ้นได้และที่อุณหภูมิ 800-900°C อลูมิเนียมเองก็รองรับการเผาไหม้ สแตนเลสไม่ละลายในกองไฟ ดังนั้นจึงเป็นที่นิยมมากที่สุดตามข้อกำหนด ความปลอดภัยจากอัคคีภัย- ตัวอย่างเช่นในมอสโกระหว่างการก่อสร้าง อาคารสูงไม่อนุญาตให้ใช้โครงสร้างย่อยอลูมิเนียมเลย

คุณสมบัติกัดกร่อน

ในปัจจุบัน แหล่งที่มาที่เชื่อถือได้เพียงแห่งเดียวเกี่ยวกับความต้านทานการกัดกร่อนของโครงสร้างการหุ้มย่อยโดยเฉพาะ และความทนทาน คือความคิดเห็นของผู้เชี่ยวชาญของ ExpertKorr-MISiS

โครงสร้างที่ทนทานที่สุดทำจากสแตนเลส อายุการใช้งานของระบบดังกล่าวคืออย่างน้อย 40 ปีในบรรยากาศอุตสาหกรรมในเมืองที่มีความก้าวร้าวปานกลางและอย่างน้อย 50 ปีในบรรยากาศที่สะอาดตามเงื่อนไขที่มีความก้าวร้าวต่ำ

อลูมิเนียมอัลลอยด์ต้องขอบคุณฟิล์มออกไซด์ที่มีความต้านทานการกัดกร่อนสูง แต่ภายใต้เงื่อนไขของคลอไรด์และซัลเฟอร์ในระดับสูงในชั้นบรรยากาศอาจเกิดการกัดกร่อนตามขอบเกรนอย่างรวดเร็วซึ่งนำไปสู่การลดลงอย่างมีนัยสำคัญในความแข็งแรงขององค์ประกอบโครงสร้างและการทำลายล้าง . ดังนั้นอายุการใช้งานของโครงสร้างที่ทำจากอลูมิเนียมอัลลอยด์ในบรรยากาศอุตสาหกรรมในเมืองที่มีความก้าวร้าวโดยเฉลี่ยไม่เกิน 15 ปี อย่างไรก็ตาม ตามข้อกำหนดของ Rostroy ในกรณีที่ใช้อะลูมิเนียมอัลลอยด์ในการผลิตส่วนประกอบของโครงสร้างย่อยของ NVF ส่วนประกอบทั้งหมดใน บังคับต้องมีการเคลือบขั้วบวก การเคลือบขั้วบวกช่วยเพิ่มอายุการใช้งานของโครงสร้างย่อยของโลหะผสมอะลูมิเนียม แต่เมื่อติดตั้งโครงสร้างพื้นฐานองค์ประกอบต่างๆจะเชื่อมต่อกันด้วยหมุดย้ำซึ่งมีการเจาะรูซึ่งทำให้เกิดการละเมิดการเคลือบขั้วบวกในบริเวณที่ยึดนั่นคือพื้นที่ที่ไม่มีการเคลือบขั้วบวกจะถูกสร้างขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ นอกจากนี้ แกนเหล็กของหมุดอะลูมิเนียม ร่วมกับตัวกลางอะลูมิเนียมขององค์ประกอบ ก่อให้เกิดคู่กัลวานิก ซึ่งนำไปสู่การพัฒนากระบวนการแอคทีฟของการกัดกร่อนตามขอบเกรนในบริเวณที่องค์ประกอบโครงสร้างพื้นฐานติดอยู่ เป็นที่น่าสังเกตว่าบ่อยครั้งที่ต้นทุนต่ำของระบบ NVF ที่มีโครงสร้างย่อยของโลหะผสมอะลูมิเนียมนั้นเกิดจากการขาดการเคลือบขั้วบวกป้องกันบนองค์ประกอบของระบบ ผู้ผลิตโครงสร้างย่อยที่ไร้หลักการดังกล่าวจะช่วยประหยัดกระบวนการอโนไดซ์เคมีไฟฟ้าราคาแพงสำหรับผลิตภัณฑ์

เหล็กชุบสังกะสีมีความต้านทานการกัดกร่อนไม่เพียงพอจากมุมมองของความทนทานของโครงสร้าง แต่หลังจากใช้การเคลือบโพลีเมอร์แล้ว อายุการใช้งานของโครงสร้างพื้นฐานของเหล็กชุบสังกะสีที่มีการเคลือบโพลีเมอร์จะอยู่ที่ 30 ปีในบรรยากาศอุตสาหกรรมในเมืองที่มีความก้าวร้าวปานกลางและ 40 ปีในบรรยากาศที่สะอาดตามเงื่อนไขที่มีความก้าวร้าวต่ำ

เมื่อเปรียบเทียบตัวบ่งชี้ข้างต้นของโครงสร้างย่อยของอะลูมิเนียมและเหล็ก เราสามารถสรุปได้ว่าโครงสร้างเสริมของเหล็กนั้นเหนือกว่าโครงสร้างอะลูมิเนียมอย่างมากทุกประการ

คุณสมบัติและคุณภาพของเหล็กได้รับการประเมินโดยคุณสมบัติทางเทคนิคหลายประการ ซึ่งคุณสมบัติหลักคือคุณสมบัติทางกลและองค์ประกอบทางเคมี ซึ่งควบคุมโดย GOST และข้อกำหนดทางเทคนิคที่เกี่ยวข้อง

ตัวชี้วัดหลักของคุณสมบัติทางกล ได้แก่ ความแข็งแรง ความยืดหยุ่น และความเหนียว แนวโน้มที่จะแตกหักง่าย

ความแข็งแกร่ง - ความต้านทานต่ออิทธิพลของแรงภายนอก

ความยืดหยุ่นเป็นคุณสมบัติของการคืนสภาพเดิมหลังจากถอดโหลดออก

ความเป็นพลาสติกเป็นคุณสมบัติของการรับการเสียรูปตกค้างหลังจากถอดโหลดออก

ความเปราะบางคือการทำลายวัสดุโดยมีการเปลี่ยนรูปเล็กน้อยภายในขอบเขตของงานที่ยืดหยุ่น

ความแข็งแรง ความยืดหยุ่น และความเหนียวของเหล็กถูกกำหนดโดยการทดสอบแรงดึงของตัวอย่างพิเศษ แผนภาพผลลัพธ์แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเครียดและความเครียด

ตัวบ่งชี้ที่สำคัญที่สุดของคุณสมบัติทางกลของเหล็กคือความแข็งแรงของผลผลิต - (R y) ความต้านทานแรงดึง (ความต้านทานแรงดึง - R u) และการยืดตัวสัมพัทธ์ (ε) ความแข็งแรงของผลผลิตและความต้านทานชั่วคราวแสดงถึงความแข็งแรงของเหล็ก การยืดตัวแบบสัมพัทธ์เป็นลักษณะของคุณสมบัติพลาสติกของเหล็ก

แผนภาพแรงดึงของโลหะผสมอะลูมิเนียมและเหล็กกล้า

1 - อลูมิเนียมบริสุทธิ์ 2 - AMGB; 3 - เอบีที1; 4 - D16T; 5 — เกรดเหล็ก VStZ

ก่อนจะถึงตัวอย่างมาตรฐานตั้งแต่เพียงเล็กน้อย เหล็กกล้าคาร์บอนความเค้นเท่ากับความแข็งแรงของผลผลิต วัสดุทำงานได้เกือบยืดหยุ่น จากนั้นความผิดปกติขนาดใหญ่จะเกิดขึ้นเมื่อใด แรงดันไฟฟ้าคงที่- เป็นผลให้เกิดที่ราบสูงผลผลิต (ส่วนแนวนอนของแผนภาพในรูปด้านบน) เมื่อการยืดตัวสัมพัทธ์ถึง 2.5% ความลื่นไหลของวัสดุจะหยุดลงและสามารถต้านทานการเสียรูปได้อีกครั้ง ขั้นตอนการทำงานของเหล็กนี้เรียกว่า cmadueit self-strengthening ซึ่งวัสดุจะทำหน้าที่เป็นอีลาสโตพลาสติก สำหรับเหล็กชนิดอื่น การเปลี่ยนไปสู่ขั้นพลาสติกจะเกิดขึ้นแบบค่อยเป็นค่อยไป (ไม่มีอัตราผลตอบแทนที่ราบสูง) ความแข็งแรงของผลผลิตสำหรับพวกมันถือเป็นความเครียดที่การเสียรูปตกค้างถึง 0.2% เช่น σ y = σ 0.2

ความต้านทานสูงสุดของวัสดุซึ่งแสดงถึงความแข็งแกร่งนั้นถูกกำหนดโดยความเค้นตามเงื่อนไขสูงสุดในระหว่างกระบวนการทำลาย (อัตราส่วนของภาระการทำลายล้างต่อพื้นที่หน้าตัดเริ่มต้นของตัวอย่าง) ความเครียดนี้เรียกว่าความต้านทานชั่วคราว (ความต้านทานแรงดึง)

ความเค้นสูงสุดในวัสดุที่มีการเบี่ยงเบนจากความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างความเค้นและความเครียดเริ่มต้นเรียกว่าขีดจำกัดของสัดส่วน σ et

แนวโน้มของเหล็กที่จะเข้าสู่สถานะเปราะและความไวต่อความเสียหายต่างๆ ถูกกำหนดโดยการทดสอบแรงกระแทก

สมบัติทางกลของเหล็กขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่ใช้งาน เมื่อเหล็กถูกให้ความร้อนถึง t = 250 °C คุณสมบัติของมันจะเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย แต่เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นอีก เหล็กจะเปราะ อุณหภูมิติดลบเพิ่มความเปราะบางของเหล็กซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่ต้องคำนึงถึงเมื่อสร้างในฟาร์นอร์ธ เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำจะเปราะที่อุณหภูมิต่ำกว่าลบ 45 °C, เหล็กกล้าโลหะผสมต่ำ - ที่อุณหภูมิต่ำกว่าลบ 60 °C

องค์ประกอบทางเคมีของเหล็ก องค์ประกอบนี้มีเอกลักษณ์เฉพาะด้วยเปอร์เซ็นต์ของสารเติมแต่งและสิ่งสกปรกต่างๆ คาร์บอนจะเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งแรงของผลผลิตของเหล็ก แต่ลดความเหนียวและความสามารถในการเชื่อม ในเรื่องนี้มีการใช้เฉพาะเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำในการก่อสร้าง การแนะนำสิ่งเจือปนต่างๆ เป็นพิเศษ (สารเติมแต่งอัลลอยด์) ลงในเหล็กช่วยปรับปรุงคุณสมบัติบางประการของเหล็ก

ซิลิคอน (แสดงด้วยตัวอักษร C) จะกำจัดออกซิไดซ์เหล็ก ดังนั้นปริมาณของมันจึงเพิ่มขึ้นจากการต้มเป็นเหล็กสงบ เพิ่มความแข็งแรงของเหล็ก แต่ลดความสามารถในการเชื่อม ความต้านทานการกัดกร่อน และลดแรงกระแทกลงอย่างมาก ผลกระทบที่เป็นอันตรายของซิลิคอนได้รับการชดเชยด้วยปริมาณแมงกานีสที่เพิ่มขึ้น แมงกานีส (G) - เพิ่มความแข็งแรงของเหล็กและลดความเหนียวลงเล็กน้อย ทองแดง (D) - เพิ่มความแข็งแรงของเหล็กเล็กน้อยและเพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อน แต่มีส่วนทำให้เหล็กมีอายุมากขึ้น อลูมิเนียม (Au) - กำจัดออกซิไดซ์เหล็กได้ดี ลดผลกระทบที่เป็นอันตรายของฟอสฟอรัส และเพิ่มความต้านทานแรงกระแทก การนำสารเติมแต่งอัลลอยด์ เช่น นิกเกิล (N) โครเมียม (X) วานาเดียม (F) ทังสเตน (V) ฯลฯ มาใช้กับเหล็กจะเพิ่มคุณสมบัติทางกลอย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม การใช้สารเติมแต่งเหล่านี้ในเหล็กที่ใช้ในโครงสร้างทางวิศวกรรม ถูกจำกัดด้วยความขาดแคลนและต้นทุนที่สูง

สิ่งเจือปนบางชนิดเป็นอันตรายต่อเหล็ก ดังนั้นฟอสฟอรัสจึงช่วยลดความเหนียวและความเหนียวของเหล็กลงอย่างมาก ทำให้เหล็กเปราะที่อุณหภูมิต่ำ ซัลเฟอร์ค่อนข้างจะช่วยลดความแข็งแรงของเหล็กและที่สำคัญที่สุดคือส่งเสริมให้เกิดรอยแตกร้าวระหว่างการเชื่อม ออกซิเจน ไฮโดรเจน และไนโตรเจน เข้าสู่โลหะหลอมเหลวจากอากาศ ทำให้โครงสร้างของเหล็กเสื่อมสภาพ เพิ่มความเปราะบาง

ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกล (σ u, σ у) เหล็กทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นสามกลุ่มตามอัตภาพ - ปกติ, เพิ่มขึ้นและมีความแข็งแรงสูง สำหรับเหล็กกล้าที่มีความแข็งแรงปกติจะใช้เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำสำหรับเหล็กกล้าที่มีความแข็งแรงสูงและมีความแข็งแรงสูง - เหล็กกล้าโลหะผสมต่ำและโลหะผสมปานกลาง

ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดสำหรับการทดสอบแรงกระแทก เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำแบ่งออกเป็นหกประเภท โดยแต่ละประเภทมีการกำหนดองค์ประกอบทางเคมี ความต้านทานแรงดึง การยืดตัว และการทดสอบการโค้งงอเย็นเป็นมาตรฐาน

เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำเกรด M16S และเกรด 16D มีไว้สำหรับโครงสร้างไฮดรอลิก สะพาน และโครงสร้างที่สำคัญอื่นๆ โดยเฉพาะ

เหล็กที่มีความแข็งแรงสูงและมีความแข็งแรงสูง (โลหะผสมต่ำและโลหะผสมปานกลาง) จัดทำตามมาตรฐาน GOST และเหล็กพิเศษ ข้อกำหนดทางเทคนิค- ชื่อของเกรดเหล็กโลหะผสมสะท้อนถึงองค์ประกอบทางเคมีในระดับหนึ่ง ตัวเลขสองหลักแรกระบุปริมาณคาร์บอนเฉลี่ยเป็นร้อยเปอร์เซ็นต์ ตัวอักษรรัสเซียต่อไปนี้ระบุถึงสารเติมแต่งผสม ตัวเลขหลังตัวอักษรจะแสดงเนื้อหาของการบวกเป็นเปอร์เซ็นต์ โดยปัดเศษเป็นจำนวนเต็ม หากปริมาณของสารเจือปนผสมอยู่ที่ 0.3-1% จะไม่มีการระบุตัวเลขดังกล่าว เนื้อหาสารเติมแต่งไม่น้อยกว่า 0.3% เหล็กที่มีความแข็งแรงสูงและความแข็งแรงสูงทั้งหมดมาพร้อมกับการรับประกันคุณสมบัติทางกลและ องค์ประกอบทางเคมี- ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติมาตรฐานตาม GOST เหล็กแบ่งออกเป็น 15 ประเภท

ตัวอย่างการกำหนด: เหล็กกล้า 14G2 มีปริมาณคาร์บอนเฉลี่ย 0.14%, แมงกานีส (G) สูงถึง 2%; เหล็ก15 KhСНД - คาร์บอน 0.15%, โครเมียม (X), ซิลิคอน (C), นิกเกิล (N) และทองแดง (D) 0.3-1% อย่างละ

เพื่อประหยัดโลหะ เกรดเหล็กกล้าคาร์บอนรีด StZ, StZGSsps และเกรดเหล็กกล้าโลหะผสมต่ำ 09G2, 09G2S และ 14G2 มีจำหน่ายใน 2 กลุ่มความแข็งแกร่ง (เช่น VStZsp5-1 และ VStZsp5-2) เหล็กดังกล่าวแตกต่างกันในระดับการปฏิเสธที่แตกต่างกันของความแข็งแรงของผลผลิตและความต้านทานแรงดึงและความต้านทานที่คำนวณได้เกี่ยวข้องกับสิ่งนี้ เหล็กที่จัดอยู่ในกลุ่มความแข็งแกร่งที่สองมีลักษณะการออกแบบที่สูงกว่า

การเลือกเกรดเหล็กจะกำหนดความน่าเชื่อถือและต้นทุนของโครงสร้าง ความง่ายในการผลิต ระยะเวลาของการทำงานปกติ ปริมาณ ปริมาณและต้นทุนงานในการบำรุงรักษาโครงสร้าง รวมถึงการป้องกันการกัดกร่อน

เกรดเหล็กหากสภาพการทำงานของโครงสร้างไม่ได้กำหนดข้อกำหนดพิเศษ จะถูกเลือกตามการออกแบบทางเลือกและการวิเคราะห์ทางเทคนิคและเศรษฐศาสตร์

ความแข็งแรงของวัสดุมีลักษณะเฉพาะคือความเค้นต่ำ เมื่อถึงขั้นตอนการทำลายตัวอย่างจะเริ่มต้นขึ้น ความเค้นนี้เรียกว่าความต้านทานแรงดึงหรือความต้านทานแรงดึง

เมื่อความแข็งแรงของเหล็กเพิ่มขึ้น พื้นที่ผลผลิตจะลดลงอย่างเห็นได้ชัด และเหล็กบางชนิดก็มีลักษณะเฉพาะคือขาดไปโดยสิ้นเชิง คุณสมบัตินี้ลดความน่าเชื่อถือของเหล็ก เพิ่มความไวต่อการแตกหักแบบเปราะ

สำหรับการยืด อัด และดัดงอเมื่อทำงานในขั้นยางยืด ความต้านทานที่คำนวณได้ R y ถูกกำหนดโดยค่ามาตรฐานโดยใช้สูตร:

โดยที่ R yn คือค่ามาตรฐาน MPa; γ m - ค่าสัมประสิทธิ์ความน่าเชื่อถือของวัสดุ (1.025-1.15)

ในส่วนคำถาม อะไรแข็งแกร่งกว่า: เหล็กหรืออลูมิเนียม? มอบให้โดยผู้เขียน พูดคำหนึ่งคำตอบที่ดีที่สุดคือ ไม่มีแนวคิดดังกล่าวในวิชาฟิสิกส์

ตอบกลับจาก แม็กซิม[คุรุ]
แน่นอนว่าเป็นอลูมิเนียมอัลลอยด์ โดยทั่วไปความแข็งแรงเกือบจะเท่ากัน แต่น้ำหนักของอลูมิเนียมอัลลอยด์นั้น พูดคร่าวๆ เหมือนขนนก ฉันมีจักรยานแบบนี้ บินได้บนขอบถนนทั้งหมด -
โดยทั่วไปแล้วอลูมิเนียมแน่นอน 100%..

ตอบกลับจาก โยเกิร์ต[ผู้เชี่ยวชาญ]
เหล็ก

ตอบกลับจาก การากัจ บาลา[คุรุ]
ตูด ตีได้ทั้งเหล็กและอลูมิเนียมก็ไม่แตก

ตอบกลับจาก ยุโรป[คุรุ]
ยางโฟม

ตอบกลับจาก อ.ยู.[คุรุ]
คุณรู้จักเพื่อนของฉันฉันอายุ 64
แข็งแกร่งขึ้นมาก

ตอบกลับจาก เยอร์เกย์ โปตาซอฟ[คุรุ]
ขึ้นอยู่กับว่าจะเปรียบเทียบอย่างไร ภายใต้เงื่อนไขใด และด้วยเกณฑ์ใด
ล้อของ Curiosity ทำจากอลูมิเนียมอัลลอยด์ แม้จะมีทุกอย่างก็ตาม

ตอบกลับจาก QWERTY[คุรุ]
ความแข็ง: แน่นอนเหล็ก 300%

ตอบกลับจาก โอริยา อิวานอฟ[คุรุ]
เหล็ก. มีความแข็งและความแข็งแรงสูงกว่า

ตอบกลับจาก ผู้ทดสอบ[คุรุ]
ทันใดนั้นฉันก็ได้ยินสำนวนบนกล่อง
- เกราะที่ทำจากอลูมิเนียมอัลลอยด์ - ตาม Zvezda เกี่ยวกับยานรบทหารราบบางประเภท

ตอบกลับจาก วิศวกร[คุรุ]
ในแง่ของความแข็งแกร่งสัมบูรณ์ ไม่มีอะไรแข็งแกร่งไปกว่าเหล็กที่ถูกคิดค้นในระดับมหภาค
ตามกำลังจำเพาะ (ความต้านทานแรงดึง/ ความถ่วงจำเพาะ) อลูมิเนียมอัลลอยด์มีประสิทธิภาพเหนือกว่าเหล็ก
ความแข็งแกร่งเฉพาะเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการบิน กีฬา และการใช้งานพิเศษ
ทั้งไททาเนียมอัลลอยด์และคอมโพสิตนั้นเหนือกว่าอะลูมิเนียมอัลลอยด์มากในแง่ของความแข็งแรงจำเพาะ
ป.ล. สำหรับการอ้างอิง อลูมิเนียมอัลลอยด์ที่ทนทานที่สุด V96Ts-1 มีขีดจำกัดความแข็งแกร่งที่ 730 MPa
แม้จะเป็นเรื่องธรรมดาก็ตาม เหล็กโครงสร้างความต้านทานแรงดึงอยู่ที่ประมาณ 1100-1200 MPa และความแข็งแรงสูงนั้นเกินกว่า 1,500 MPa

ด้วยความนิยมที่เพิ่มขึ้นของส่วนหน้าที่มีการระบายอากาศแบบแขวน การแข่งขันที่รุนแรงได้เกิดขึ้นระหว่างระบบย่อยของเหล็กและอะลูมิเนียม ผู้ซื้อกลุ่มติดอาวุธผิดกฎหมายมักคำนึงถึงปัจจัยต่างๆ เช่น ความน่าเชื่อถือ ความทนทาน และความคุ้มค่าเงินเป็นหลัก

ผู้ผลิตระบบย่อยทั้งเหล็กและอลูมิเนียมอ้างว่าผลิตภัณฑ์ของตนไม่เท่ากันในตัวบ่งชี้เหล่านี้ จะเชื่อใครดี? วัสดุใดมีตำแหน่งที่ได้เปรียบมากกว่าในระบบ NVF – เหล็กหรืออลูมิเนียมอัลลอยด์
แน่นอนว่าเป็นเรื่องผิดที่จะบอกว่าเหล็กหรืออลูมิเนียมดีกว่าโดยไม่คำนึงถึงวัตถุประสงค์การใช้งาน ข้อดีของอลูมิเนียมอัลลอยด์ในการผลิตเช่นแบตเตอรี่ทำความร้อนนั้นไม่อาจปฏิเสธได้: ในแง่ของการนำความร้อนวัสดุนี้เป็นหนึ่งในผู้นำ แต่ควรปฏิเสธเครื่องครัวอะลูมิเนียมจะดีกว่า มีอายุการใช้งานสั้นเนื่องจากการเสียรูปอย่างรวดเร็ว แต่สิ่งสำคัญคือการปรุงอาหารและเก็บอาหารในจานดังกล่าวเป็นอันตรายต่อสุขภาพ อะลูมิเนียมมีความละเอียดอ่อนมากและหลุดออกจากผนังเครื่องครัวได้ง่ายและเข้าไปในอาหารได้ แต่เครื่องครัวสแตนเลสมีอายุการใช้งานยาวนาน ปลอดภัยอย่างแน่นอน และเป็นคุณลักษณะของการรับประทานอาหารเพื่อสุขภาพ
แต่ถ้าทุกอย่างชัดเจนด้วยอาหารจานเดียวกัน ข้อพิพาทในการเป็นผู้นำในระบบของกลุ่มติดอาวุธผิดกฎหมายก็จะดำเนินต่อไปและทวีความรุนแรงมากขึ้น สำหรับผู้ที่สงสัยในการเลือกโครงสร้างพื้นฐานตามประเภทของวัสดุให้เราเปรียบเทียบลักษณะสำคัญของพวกเขา
จุดประสงค์ของส่วนหน้าอาคารคือการทำให้อาคารมีความสวยงามและปกป้องจากความหนาวเย็น ลม ฝน และหิมะ ด้านหน้าที่มีการระบายอากาศแบบบานพับช่วยแก้ปัญหาเหล่านี้และยิ่งไปกว่านั้นยังมีชื่อเสียงในด้านความทนทานและประสิทธิภาพอีกด้วย
ดังนั้นภารกิจอันดับหนึ่งคือการป้องกันอาคาร ทั้งระบบย่อยเหล็กและอลูมิเนียมรับมือกับมันได้อย่างสมบูรณ์แบบโดยมีเพียง "แต่" เพียงระบบเดียว อลูมิเนียมอัลลอยด์มีชัยชนะอย่างถล่มทลายเหนือเหล็กในแง่ของการนำความร้อน น่าเสียดายที่ข้อได้เปรียบนี้ทำให้ระบบ NVF เสียหาย เนื่องจากฉากยึดอะลูมิเนียมสามารถดึงความร้อนออกจากอาคารได้มากกว่า "เพื่อนร่วมงาน" ที่เป็นเหล็กถึงสามเท่า ดังนั้นเมื่อใช้ระบบย่อยอะลูมิเนียมฉนวนควรมีความหนามากกว่าเมื่อใช้ระบบย่อยเหล็กประมาณ 5 ซม. ดังนั้นฉนวนในกรณีนี้จะมีราคาสูงกว่า
ประเด็นสำคัญที่สองที่ผู้ซื้อซุ้มระบายอากาศสนใจคือความน่าเชื่อถือของระบบ ตัวบ่งชี้นี้ประกอบด้วยพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ความแข็งแรง ความต้านทานการกัดกร่อน อุณหภูมิที่เปลี่ยนรูป และการทนไฟ
สแตนเลสมีความแข็งแรงกว่าอลูมิเนียมอัลลอยด์ถึงสามเท่า ความจุแบริ่งระบบย่อยของเหล็กนั้นสูงกว่ามาก จริงอยู่ที่เป็นไปได้ที่จะปรับลักษณะความแข็งแรงให้เท่ากันโดยการเพิ่มความหนาขององค์ประกอบอลูมิเนียมสามเท่า แต่ในกรณีนี้ระบบย่อยอลูมิเนียมจะมีราคาเท่ากับเหล็ก ยิ่งไปกว่านั้น ในรุ่นที่หนาขึ้นนั้นจะมีขนาดใหญ่และหนัก ซึ่งทำให้ขอบเขตการใช้งานแคบลง
อย่างไรก็ตามระบบย่อยอลูมิเนียมใด ๆ ยังคงประกอบด้วยองค์ประกอบเหล็กบางส่วน ระบบปิดไฟต้องทำจากสแตนเลสเนื่องจากข้อกำหนดด้านความปลอดภัยจากอัคคีภัย ความจริงก็คือจุดหลอมเหลวของอลูมิเนียมอยู่ที่ 640°C เทียบกับ 1800°C สำหรับสแตนเลส อุณหภูมิไฟภายในที่อยู่อาศัยและ อาคารสาธารณะถึง 800-900°C. นั่นคือเหตุผลที่กรอบหน้าต่างทำจากเหล็ก: ไฟก็ออกมา
อย่างไรก็ตาม การปิดระบบดับเพลิงด้วยเหล็กช่วยประหยัดระบบย่อยของอะลูมิเนียมได้เพียงเล็กน้อย ความไวของโลหะผสมอลูมิเนียมต่อการเสียรูปของอุณหภูมินำไปสู่ความจริงที่ว่าในระหว่างการเกิดเพลิงไหม้ตัวตัดจะหลุดออกไป ส่งผลให้เพลิงไหม้ครอบคลุมทั้งระบบย่อย
แม้ว่าตามความคิดเห็นของผู้เชี่ยวชาญ ทั้งระบบย่อยเหล็กและอะลูมิเนียมจะมีระดับอันตรายจากไฟไหม้ที่ K0 นั่นคือไม่เป็นอันตรายจากไฟไหม้ ในทางปฏิบัติ โครงสร้างที่ทำจากโลหะผสมอลูมิเนียมมีส่วนทำให้เกิดการแพร่กระจายของไฟ ในทางกลับกันโครงสร้างเหล็กมีความทนทานต่อไฟสูง ในระหว่างที่เกิดเพลิงไหม้ พวกมันจะไม่ไหม้หรือละลาย จึงทำให้ไฟหยุดได้
เพื่อปกป้องระบบย่อยของอะลูมิเนียม สมมติว่าผู้ผลิตพยายามต่อสู้กับข้อบกพร่องนี้: พวกเขาแนะนำองค์ประกอบเพิ่มเติมในการออกแบบ

เมื่อเลือกผลิตภัณฑ์โลหะ - ราวแขวนผ้าเช็ดตัวและราวแขวนผ้าเช็ดตัวแบบอุ่นจานและรั้วตะแกรงหรือราวจับ - ก่อนอื่นเราเลือกวัสดุ โดยทั่วไปแล้ว สแตนเลส อลูมิเนียม และเหล็กสีดำธรรมดา (คาร์บอน) ถือเป็นการแข่งขัน แม้ว่าจะมีคุณลักษณะที่คล้ายคลึงกันหลายประการ แต่ก็มีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ มันสมเหตุสมผลที่จะเปรียบเทียบและดูว่าอันไหนดีกว่า: อลูมิเนียมหรือ สแตนเลส(เหล็กสีดำเนื่องจากมีความต้านทานการกัดกร่อนต่ำจะไม่ได้รับการพิจารณา)

อลูมิเนียม: ลักษณะข้อดีข้อเสีย

หนึ่งในโลหะที่เบาที่สุดที่ใช้โดยทั่วไปในอุตสาหกรรม นำความร้อนได้ดีมากและไม่อยู่ภายใต้การกัดกร่อนของออกซิเจน อะลูมิเนียมผลิตได้หลายประเภท: แต่ละประเภทมีสารเติมแต่งในตัวเองซึ่งเพิ่มความแข็งแรง ต้านทานการเกิดออกซิเดชัน และความอ่อนตัวได้ อย่างไรก็ตาม ยกเว้นอลูมิเนียมสำหรับเครื่องบินที่มีราคาแพงมาก พวกมันทั้งหมดมีข้อเสียเปรียบประการหนึ่ง: ความนุ่มนวลมากเกินไป ชิ้นส่วนที่ทำจากโลหะนี้มีรูปร่างผิดปกติได้ง่าย ด้วยเหตุนี้จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะใช้อะลูมิเนียมโดยที่ผลิตภัณฑ์ต้องได้รับแรงดันสูงในระหว่างการใช้งาน (เช่น ค้อนน้ำในระบบจ่ายน้ำ)

ความต้านทานการกัดกร่อนของอลูมิเนียมค่อนข้างแพงเกินไป ใช่แล้ว โลหะไม่ "เน่าเปื่อย" แต่เป็นเพราะชั้นป้องกันของออกไซด์ซึ่งก่อตัวบนผลิตภัณฑ์ในอากาศในเวลาไม่กี่ชั่วโมง

สแตนเลส

โลหะผสมไม่มีข้อเสียเลย - ยกเว้นราคาที่สูง ไม่กลัวการกัดกร่อน ในทางทฤษฎีเหมือนกับอะลูมิเนียม แต่ในทางปฏิบัติ: ไม่มีฟิล์มออกไซด์ปรากฏอยู่ ซึ่งหมายความว่าเมื่อเวลาผ่านไป “ สแตนเลส“ไม่จางหาย.

หนักกว่าอลูมิเนียมเล็กน้อย ด้ามจับสแตนเลส กันกระแทกได้ดี แรงดันสูงและการเสียดสี (โดยเฉพาะยี่ห้อที่มีแมงกานีส) การถ่ายเทความร้อนนั้นแย่กว่าอลูมิเนียม แต่ด้วยเหตุนี้ โลหะจึงไม่ "เหงื่อ" และมีการควบแน่นน้อยกว่า

จากผลการเปรียบเทียบจะเห็นได้ชัดว่าในการทำงานที่ต้องใช้น้ำหนักโลหะ ความแข็งแรง และความน่าเชื่อถือต่ำ สแตนเลสดีกว่าอลูมิเนียม.