5083 5052 6082 6061 แผ่นโลหะอลูมิเนียมสำหรับการต่อเรือ

เหตุใดจึงใช้อลูมิเนียมอัลลอยด์ในการต่อเรือ

แผ่นอะลูมิเนียมเกรดมารีน-กลายเป็นวัสดุโครงสร้างเริ่มต้นสำหรับการไสตัวเรือ เรือทำงาน เรือคาตามารัน และเรือโดยสารภายในประเทศ กลุ่มโลหะผสม 5xxx และ 6xxx ผสมผสานความหนาแน่นต่ำประมาณ 2.7 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร โดยมีอัตราส่วนความแข็งแรง-ต่อ-น้ำหนักสูง ต้านทานการกัดกร่อนของน้ำทะเลได้ดีเยี่ยม และประกอบง่าย เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็ก ตัวเรืออะลูมิเนียมที่มีความแข็งเท่ากันจะเบากว่าประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งช่วยลดกระแสลม เพิ่มความจุน้ำหนักบรรทุก และลดการใช้เชื้อเพลิงตลอดอายุการใช้งานของเรือ

การเลือกโลหะผสมไม่ใช่การตัดสินใจเพียงครั้งเดียว การชุบด้านล่าง เปลือกด้านข้าง กระดาน โครงสร้างส่วนบน และอุปกรณ์เชื่อมต่อแบบกลึง ต่างก็มีความต้องการที่แตกต่างกันในด้านความแข็งแรง ความต้านทานการกัดกร่อน การขึ้นรูป และความสามารถในการเชื่อม โลหะผสมสี่ชนิดที่กล่าวถึงในที่นี้ 5083, 5052, 6082 และ 6061 ครอบคลุมเกือบทุกข้อกำหนดในการสร้างเรือ

ครอบครัวโลหะผสมมารีน: ซีรี่ส์ 5xxx และ 6xxx

แผ่นอะลูมิเนียมของภาชนะแบ่งออกเป็นสามตระกูลโลหะ: Al-Mg (5xxx), Al-Mg-Si (6xxx) และ Al-Zn-Mg (7xxx) ซีรีส์ 5xxx ไม่สามารถ-ผ่านความร้อน-ได้ และได้รับความแข็งแกร่งจากการชุบแข็ง ทำให้เกิดการผสมผสานระหว่างความต้านทานการกัดกร่อนและความเหนียวของน้ำทะเลได้ดีที่สุด ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้โครงสร้างตัวถังและดาดฟ้าเรือโดดเด่น ซีรีส์ 6xxx สามารถทำความร้อนได้- มีความแข็งสูงกว่าและเครื่องจักรสะอาด และโดยปกติแล้วจะสงวนไว้สำหรับโครงภายใน ห้องโดยสาร และส่วนประกอบที่มีความแม่นยำ ซีรีส์ 7xxx ไม่ค่อยได้ใช้ในการสัมผัสกับน้ำทะเลโดยตรง เนื่องจากมีความไวต่อการกัดกร่อนจากการกัดกร่อนที่เกิดจากความเครียดมากกว่า

อุณหภูมิทั่วไปในการต่อเรือคือ O, H111, H112, H116 และ H321 สำหรับโลหะผสม 5xxx และ T4, T5 และ T6 สำหรับโลหะผสม 6xxx แผ่นที่สัมผัสกับน้ำทะเลโดยตรงมักจะระบุอยู่ในอุณหภูมิ H116 หรือ H321 เนื่องจากอุณหภูมิเหล่านี้ผลิตขึ้นโดยมีความต้านทานการกัดกร่อนตามขอบเกรนที่ควบคุมได้และคุณสมบัติทางกลที่มั่นคงหลังการเชื่อม

แผ่นอลูมิเนียม 5083 สำหรับแผ่นด้านล่างของตัวถังและเปลือกด้านข้าง

5083 เป็นโลหะผสมทางทะเลมาตรฐาน ด้วยแมกนีเซียม 4.0-4.9 เปอร์เซ็นต์ แมงกานีส 0.40-1.0 เปอร์เซ็นต์ และโครเมียม 0.05-0.25 เปอร์เซ็นต์ ทำให้มีความแข็งแรงสูงโดยไม่ต้องผ่านการบำบัดความร้อน และคงความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ ในอุณหภูมิ H116 หรือ H321 ความต้านทานแรงดึงมักจะอยู่ในช่วง 275-310 MPa ความแข็งแรงของผลผลิตอยู่ที่ประมาณ 125-155 MPa และการยืดตัวอยู่ที่ 12-15 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ยังมีจำหน่ายในอุณหภูมิ O, H111 และ H112 สำหรับโครงสร้างที่ขึ้นรูปและเชื่อม

การชุบผิวด้านล่างของตัวถัง: การสัมผัสกับน้ำทะเลอย่างต่อเนื่อง แรงกดกระแทก และการเสียดสี

โครงสร้างด้านข้าง: การกระแทกของคลื่น ความเมื่อยล้า และความทนทานต่อการเสียดสี

ส่วนกั้น โครง และกระดูกงู: ข้อต่อเชื่อมที่มีความเค้นสูง-

ถังน้ำมันเชื้อเพลิงและน้ำ ดาดฟ้า และฝาปิดฟัก

เชื่อม 5083 ได้อย่างง่ายดายด้วยกระบวนการ MIG และ TIG ด้วยลวดตัวเติม 5183 หรือ 5356 โลหะผสมจะรักษาความแข็งแกร่งส่วนใหญ่ไว้ในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน- ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่เหนือกว่าโลหะผสมที่บำบัดความร้อนได้-ในโครงสร้างตัวถังแบบเชื่อม

แผ่นอลูมิเนียม 5052 สำหรับดาดฟ้า โครงสร้างส่วนบน และภายใน

5052 ประกอบด้วยแมกนีเซียม 2.2-2.8 เปอร์เซ็นต์ และโครเมียม 0.15-0.35 เปอร์เซ็นต์ เป็นโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูงปานกลาง-ถึง-ไม่ผ่านการบำบัดความร้อน- โดยมีความเหนียวที่โดดเด่น ซึ่งทำให้เป็นตัวเลือกที่เป็นประโยชน์สำหรับส่วนประกอบที่ต้องรีด งอ หรือขึ้นรูปกด ในอุณหภูมิ H32 โดยทั่วไปจะให้ความต้านทานแรงดึง 215-265 MPa โดยมีความแข็งแรงของผลผลิตขั้นต่ำประมาณ 160 MPa ในขณะที่อุณหภูมิ O ให้ความต้านทานแรงดึง 170-215 MPa โดยมีความแข็งแรงของผลผลิตอย่างน้อย 65 MPa สำหรับการขึ้นรูปที่รุนแรง

ดาดฟ้า ทางเดิน และแผ่นพื้น: ขึ้นรูปได้ดีและมีความแข็งแรงเพียงพอ

โครงสร้างส่วนบน ห้องโดยสาร และฉากกั้นภายใน: เบา เชื่อมได้ และตกแต่งง่าย

ท่อระบายอากาศ ล็อคเกอร์ และแผ่นกั้นถัง: รูปทรงที่ซับซ้อน

การยึดติดและการตัดแต่งที่ไม่สำคัญ-: การผลิตทั่วไปที่คุ้มค่า-

ในกรณีที่ความต้องการการกัดกร่อนอยู่ในระดับปานกลางและมีความซับซ้อนในการขึ้นรูปสูง 5052 มีต้นทุน-ถึง-ความสมดุลด้านประสิทธิภาพที่ดีกว่า 5083 ไม่ควรแทนที่ 5083 ในการชุบผิวด้านล่างที่สำคัญ เนื่องจากปริมาณแมกนีเซียมที่ต่ำกว่าหมายถึงความแข็งแกร่งที่ต่ำกว่าและความต้านทานต่อการสัมผัสน้ำทะเลในระยะยาว-น้อยลง

อลูมิเนียมอัลลอยด์ 6082 และ 6061 สำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างและกลึง

ทั้ง 6061 และ 6082 เป็นโลหะผสม Al-Mg-Si ความร้อน-ซึ่งใช้ในการอบคืนตัว T6 สำหรับโครงสร้างภายในและชิ้นส่วนที่กลึง. 6061 ประกอบด้วยแมกนีเซียม 0.8-1.2 เปอร์เซ็นต์ และซิลิคอน 0.4-0.8 เปอร์เซ็นต์. 6082 ประกอบด้วยแมกนีเซียม 0.6-1.2 เปอร์เซ็นต์ ซิลิคอน 0.7-1.3 เปอร์เซ็นต์ และการเติมแมงกานีสแบบควบคุมซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรงและเมล็ดพืช โครงสร้าง ในสภาวะ T6 โลหะผสมทั้งสองมีความต้านทานแรงดึงประมาณ 290-340 MPa โดยมีความแข็งแรงของผลผลิตประมาณ 250-290 MPa ทำให้มีความแข็งและแข็งแรงกว่า 5052 อย่างเห็นได้ชัด แต่มีความทนทานต่อการกัดกร่อนน้อยกว่าในการแช่น้ำทะเลอย่างต่อเนื่อง

6061 ถูกเลือกสำหรับโครงตัวถังภายใน โครงสร้างห้องโดยสาร แท่นยึด ส่วนรองรับ และส่วนยึดต่างๆ ที่ความสามารถในการแปรรูปและความแข็งแกร่งมีความสำคัญมากกว่าความต้านทานการกัดกร่อนจากการแช่. 6082 ให้ความแข็งแกร่งที่สูงกว่า 6061 เล็กน้อยในอุณหภูมิเดียวกันและเครื่องจักรที่ดี ดังนั้นจึงเป็นที่นิยมสำหรับการเสริมกำลังรอบๆ ช่องเปิดห้องโดยสาร แผ่นฐานเครื่องยนต์ และอุปกรณ์เสริมที่กลึงแบบกำหนดเอง

รายการตรวจสอบการเลือกโลหะผสมและข้อมูลจำเพาะที่สำคัญ

การเลือกสามารถลดลงเหลือสี่คำถาม ขั้นแรกให้ชิ้นส่วนสัมผัสกับน้ำทะเลอย่างต่อเนื่อง ประการที่สองคือรอยต่อหรือยึดด้วยกลไก ประการที่สาม กระบวนการขึ้นรูปมีความซับซ้อนเพียงใด ประการที่สี่ คือ แบริ่งรับน้ำหนักของส่วนประกอบ-หรือความสวยงาม การสัมผัสน้ำทะเลอย่างต่อเนื่องร่วมกับรอยเชื่อมชี้ไปที่ 5083 ใน H116 หรือ H321 การขึ้นรูปที่ซับซ้อนภายใต้จุดรับน้ำหนักปานกลางถึง 5052 ใน O หรือ H32 ความแข็งสูง รายละเอียดการตัดเฉือน และบริการแบบแห้งหรือเคลือบอยู่ที่ 6061 หรือ 6082 ใน T6

โดยปกติเพลตจะถูกสั่งตามมาตรฐาน ASTM B209 สำหรับแผ่นและเพลทอลูมิเนียม, ASTM B928 สำหรับเพลทมารีนในอุณหภูมิ H116 และ H321, EN 573-3 และ EN 485-2 สำหรับโครงการในยุโรป และ GB/T 3880.2 สำหรับอุปทานในจีนภายในประเทศ ความทนทานต่อความหนา ความเรียบ การตรวจสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง และการทดสอบการกัดกร่อนตามขอบเกรน ควรได้รับการตกลงในขั้นตอนการสั่งซื้อ และใบรับรองโรงงานควรตรวจสอบย้อนกลับไปยังหมายเลขความร้อน

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: ควรใช้โลหะผสมชนิดใดในการชุบผิวด้านล่างตัวเรือ
5083 ในอุณหภูมิ H116 หรือ H321 ปริมาณแมกนีเซียมสูง โครงสร้างจุลภาคที่ได้รับการควบคุม และความแข็งแรงในการเชื่อมสูง ทำให้เป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับการชุบด้านล่างที่ต้องสัมผัสกับน้ำทะเลอย่างต่อเนื่องและการกระแทกกระแทก

ถาม: 5052 แข็งแรงเพียงพอสำหรับตัวเรือหรือไม่
5052 เหมาะกับเรือขนาดเล็ก ดาดฟ้า โครงสร้างส่วนบน และโครงสร้างภายใน แต่ไม่แนะนำให้ใช้สำหรับการชุบผิวด้านล่างที่สำคัญของภาชนะขนาดใหญ่ เนื่องจากความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อนต่ำกว่า 5083

ถาม: 5052 สามารถเชื่อมกับ 5083 ได้หรือไม่
ใช่. ทั้งสองชนิดเป็นโลหะผสมอัล-Mg ที่ไม่ผ่านการบำบัดความร้อน-และสามารถเชื่อมด้วยการเชื่อม MIG หรือ TIG ด้วยลวดตัวเติม 5356 หรือ 5183 การออกแบบร่วมและขั้นตอนการเชื่อมที่มีคุณสมบัติเหมาะสมควรเป็นไปตามกฎเกณฑ์การจำแนกประเภทที่เกี่ยวข้อง

ถาม: เหตุใด 6061 จึงไม่ใช้สำหรับการเคลือบตัวถัง?
6061 สามารถ-รักษาความร้อนได้และสูญเสียความแข็งแรงในบริเวณที่ได้รับความร้อน-เมื่อทำการเชื่อม และทนทานต่อการแช่น้ำทะเลอย่างต่อเนื่องได้น้อยกว่าโลหะผสม 5xxx สงวนไว้สำหรับโครงภายใน วงเล็บ และอุปกรณ์กลึงภายในจะดีกว่า

ถาม: 6082 เปรียบเทียบกับ 6061 เป็นอย่างไร
ทั้งสองชนิดเป็นอัลลอยด์ Al-Mg-Si ในเทมเปอร์ T6. 6082 มีแมงกานีสและซิลิคอนมากกว่า ทำให้มีความแข็งแรงสูงกว่าเล็กน้อยและพฤติกรรมการตัดเฉือนที่สม่ำเสมอมากกว่า ในขณะที่ 6061 ยังคงเป็นเกรดตามวัตถุประสงค์ทั่วไป-ที่มีอยู่อย่างกว้างขวางกว่า

ถาม: แผ่นอลูมิเนียมมารีนมีอารมณ์อะไรบ้าง?
แผ่นมารีน 5xxx มีจำหน่ายในเทมเปอร์ O, H111, H112, H116 และ H321 โดยที่ H116 และ H321 แนะนำให้ใช้สำหรับการสัมผัสกับน้ำทะเล ในขณะที่โลหะผสม 6xxx มีจำหน่ายในเทมเปอร์ T4, T5 และ T6