เหตุใดแผ่นอลูมิเนียม 5083 จึงครองการต่อเรือ
5083 เป็นโลหะผสม Al-Mg ที่ไม่สามารถเสริมกำลังด้วยการบำบัดความร้อน มันได้รับคุณสมบัติจากการชุบแข็งในงานและจากเส้นทางเทอร์โมเมคานิกส์ที่มีการควบคุมอย่างระมัดระวัง ซึ่งทำให้โครงสร้างจุลภาคมีความเสถียรที่ต้านทานทั้งน้ำทะเลและการโจมตีตามขอบเกรน สำหรับตัวเรือ ดาดฟ้า และโครงสร้างส่วนบน การผสมผสานระหว่างความแข็งแกร่งปานกลาง-ถึง- ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม ความสามารถในการเชื่อมที่ดี และความเหนียวคงไว้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า-ศูนย์นั้นเป็นเรื่องยากที่จะเอาชนะ
ความหนาแน่นอยู่ที่ประมาณ 2.66 g/cm3 หรือประมาณหนึ่งในสามของความหนาแน่นของเหล็ก ดังนั้นโครงสร้างจึงเบากว่ามากตามความแข็งแรงที่กำหนด อย่างไรก็ตาม โมดูลัสยืดหยุ่นประมาณ 70 GPa มีค่าประมาณหนึ่งในสามของเหล็ก ดังนั้นความแข็งมากกว่าความแข็งแรงจึงมักควบคุมความหนาของแผงขนาดใหญ่ที่ไม่มีการแข็งตัว การออกแบบที่ดีจึงต้องอาศัยวัสดุทำให้แข็ง ลอนและโครงพอๆ กับความหนาของแผ่น
องค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติทางกลทั่วไป
| องค์ประกอบ | องค์ประกอบ (มวล %, ขีดจำกัด ASTM B209) |
|---|---|
| มก | 4.0-4.9 |
| มน | 0.40-1.0 |
| Cr | 0.05-0.25 |
| เฟ | สูงสุด 0.40 |
| ศรี | สูงสุด 0.40 |
| ลูกบาศ์ก | สูงสุด 0.10 |
| สังกะสี | สูงสุด 0.25 |
| ติ | สูงสุด 0.15 |
| คนอื่น | สูงสุดอันละ 0.05 รวมสูงสุด 0.15 |
| อัล | ที่เหลือ |
| คุณสมบัติ | ค่าทั่วไปในอารมณ์ทางทะเล |
|---|---|
| ความต้านทานแรงดึง | 305-385 เมกะปาสคาล |
| ความเครียดที่พิสูจน์ได้ 0.2 เปอร์เซ็นต์ | ขั้นต่ำ 215 MPa |
| การยืดตัว เกจ 50 มม | ขั้นต่ำ 12 เปอร์เซ็นต์ |
| โมดูลัสยืดหยุ่น | ประมาณ 70 เกรดเฉลี่ย |
| ความหนาแน่น | 2.66 ก./ซม3 |
| อุณหภูมิการหลอม | ประมาณ 415 องศาเซลเซียส |
| ช่วงการหลอมละลาย | 570-640 C |
ค่าแรงดึงจะมีความหมายก็ต่อเมื่อมีการระบุอารมณ์เท่านั้น อบอ่อน 5083-O อยู่ที่ปลายล่างของช่วงความแข็งแกร่ง ในขณะที่อุณหภูมิทางทะเล H116 และ H321 ที่แข็งตัวแล้วจะถูกระบุที่ปลายที่สูงกว่า การอ้างอิงตัวเลขเดียวโดยไม่มีการปรับอุณหภูมิหรือความหนาของผลิตภัณฑ์ ทำให้เกิดข้อมูลจำเพาะที่ทำให้เข้าใจผิด
ในกรณีที่ใช้แผ่น 5083 บนเรือ
การชุบผิวตัวเรือ การชุบผิวก้นเรือ และท้องเรือของเรือยนต์ เรือประมง เรือเร็ว และเรือยอชท์
ดาดฟ้า ดาดฟ้า โครงสร้างส่วนบน และโครงสร้างโรงจอดรถ
แผงกั้น แพลตฟอร์มภายใน และแพลตฟอร์มปฏิบัติการหรือการเข้าถึง
ฝาครอบฟัก ทางลาด ทางเดิน บันได และราวบันได
ถังน้ำจืด อับเฉา และถังเชื้อเพลิง รวมถึงโครงสร้างถังบรรทุกสินค้า
ถังบรรจุก๊าซเหลวและโครงสร้างรองรับฉนวน ซึ่งจำเป็นต้องมีความทนทานต่ออุณหภูมิต่ำ-
พื้นชานชาลานอกชายฝั่ง ลานจอดเฮลิคอปเตอร์ และระบบทางเดิน
ตัวเรือคาตามารันและไตรมารัน ซึ่งมีน้ำหนักเบาและทนทานต่อการกัดกร่อน
H116 หรือ H321: การเลือกอุณหภูมิที่เหมาะสม
| รายการ | 5083-H116 | 5083-H321 |
|---|---|---|
| เงื่อนไข | ทำงาน-ให้แข็งขึ้นและมีเสถียรภาพทางความร้อนเพื่อต้านทานการโจมตีตามขอบเกรน | อารมณ์คงตัวพร้อมการแข็งตัวของความเครียดที่ควบคุมได้ |
| การตรวจสอบการกัดกร่อน | ประเมินโดยวิธี ASTM G66 และ ASTM G67 | ประเมินโดยวิธี ASTM G66 และ ASTM G67 |
| การใช้งานทั่วไป | การชุบตัวเรือและโครงสร้างที่สัมผัสโดยตรงกับน้ำทะเล | การชุบและโครงสร้างที่ต้องการความทนทานและการขึ้นรูปสูง |
| ความพร้อมใช้งาน | มีจำหน่ายทั่วไปในความหนาของแผ่นมารีน | มีจำหน่ายทั่วไปในความหนาของแผ่นมารีน |
ในทางปฏิบัติ ทั้งสองอุณหภูมิได้รับการยอมรับสำหรับงานตัวเรือ และตัวเลือกมักจะขับเคลื่อนด้วยความหนาของแผ่นโลหะและการขึ้นรูปที่ต้องการ จุดสำคัญคือ ควรสั่งซื้อวัสดุตามข้อกำหนดของแผ่นมารีนที่รับประกันการขัดผิวและประสิทธิภาพการกัดกร่อนตามขอบเกรน ไม่ใช่แค่เหมือน 5083 ทั่วไป
การผลิต การเชื่อม และการป้องกันการกัดกร่อน
5083 เป็นหนึ่งในโลหะผสมอลูมิเนียมโครงสร้างที่ง่ายที่สุดในการผลิต เนื่องจากไม่ผ่านการอบชุบด้วยความร้อน รอยเชื่อมจึงรักษาสัดส่วนความแข็งแรงของโลหะหลัก-ไว้ได้มากกว่าอัลลอยด์ที่เชื่อม 6xxx หรือ 7xxx ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในการก่อสร้างตัวเรือ
การเชื่อม MIG และ TIG ด้วยโลหะเติม 5xxx เช่น ER5183 หรือ ER5356 เลือกตามความแข็งแรงและความเหนียวที่ต้องการ
ขั้นตอนการเชื่อมโครงสร้างที่มีคุณสมบัติตาม AWS D1.2 โดยตัวเติมจัดประเภทภายใต้ AWS A5.10
การขจัดคราบไขมันและออกไซด์อย่างละเอียดก่อนการเชื่อม และการแปรงลวดสแตนเลสทันทีก่อนผ่าน
ควบคุมอินพุตความร้อนและอุณหภูมิระหว่างทางเพื่อจำกัดการบิดเบือน ซึ่งเป็นความเสี่ยงหลักในการผลิตด้วยแผงอะลูมิเนียม
รัศมีการโค้งงอกว้างและค่าเผื่อการสปริงกลับระหว่างการขึ้นรูป เนื่องจากความสามารถในการขึ้นรูปเย็นต่ำกว่าเหล็กกล้า
การแยกอะลูมิเนียมออกจากส่วนประกอบเหล็กและโลหะผสมทองแดง และการใช้อะลูมิเนียมหรือขั้วบวกสังกะสีซึ่งโลหะที่ไม่เหมือนกันจะต้องอยู่ร่วมกัน
ระบบเคลือบและสีกันเพรียงที่เข้ากันได้กับอลูมิเนียม ห้ามใช้สารกันเพรียงที่มีทองแดง-กับตัวถังอะลูมิเนียมโดยตรง
คำถามที่พบบ่อย
ถาม: เหตุใด 5083 จึงเป็นที่ต้องการมากกว่า 6061 สำหรับการต่อเรือ
5083 มีความต้านทานการกัดกร่อนของน้ำทะเลได้ดีกว่าอย่างเห็นได้ชัด และยังคงความแข็งแรงในสภาวะการเชื่อม เนื่องจากไม่ใช่-โลหะผสมที่บำบัดด้วยความร้อนได้. 6061 จะแข็งแกร่งกว่าในอุณหภูมิ T6 แต่สูญเสียความแข็งแรงไปมากทั้งในและรอบๆ รอยเชื่อม
ถาม: แผ่นอลูมิเนียม 5083 เหมาะสำหรับการชุบตัวเรือหรือไม่?
ใช่. เป็นหนึ่งในวัสดุตัวเรือมาตรฐานสำหรับเรือทำงาน เรือข้ามฟาก เรือประมง และเรือยอชท์ และโดยปกติจะสั่งซื้อตามข้อกำหนด H116 หรือ H321 เทียบกับข้อกำหนดจำเพาะของแผ่นมารีน
ถาม: 5083-H116 และ 5083-H321 แตกต่างกันอย่างไร
ทั้งสองมีความเสถียรและทนทานต่อการกัดกร่อน-สำหรับการบริการทางทะเล และทั้งสองอย่างได้รับการประเมินด้วยวิธีทดสอบ ASTM G66 และ ASTM G67 การเลือกมักขึ้นอยู่กับความหนาที่มีอยู่และงานขึ้นรูปที่ต้องการ
ถาม: แผ่นอลูมิเนียม 5083 เชื่อมอย่างไร?
การเชื่อม MIG เป็นกระบวนการผลิตปกติ โดยใช้โลหะเติม 5xxx เช่น ER5183 หรือ ER5356 โดยมีขั้นตอนที่ผ่านการรับรอง AWS D1.2 TIG ใช้สำหรับส่วนที่บางกว่าและสำหรับข้อต่อที่มองเห็นได้หรือข้อวิกฤติ
ถาม: อลูมิเนียม 5083 จำเป็นต้องทาสีในสภาพแวดล้อมทางทะเลหรือไม่
ใช้งานได้ดีเมื่อไม่ทาสีในการใช้งานบนน้ำหลายๆ อย่าง- แต่ตัวเรือมักถูกเคลือบเพื่อป้องกันเพรียงและรูปลักษณ์ภายนอก ควรใช้เฉพาะระบบเคลือบและกันเพรียงที่ออกแบบมาสำหรับอะลูมิเนียมเท่านั้น และต้องหลีกเลี่ยงสีที่มีทองแดง-
ถาม: 5083 ลดน้ำหนักได้แค่ไหนเมื่อเทียบกับเหล็ก?
ความหนาแน่นอยู่ที่ประมาณ 2.66 g/cm3 เทียบกับประมาณ 7.85 g/cm3 สำหรับเหล็ก ดังนั้นจึงช่วยลดน้ำหนักได้อย่างมาก เนื่องจากโมดูลัสมีค่าประมาณหนึ่งในสามของเหล็กด้วย โดยปกติแล้วความแข็งจะกำหนดความหนาของแผ่นสุดท้าย ดังนั้นการประหยัดจึงน้อยกว่าอัตราส่วนความหนาแน่นเพียงอย่างเดียวที่แนะนำ
ถาม: 5083 สามารถใช้ที่อุณหภูมิต่ำได้หรือไม่?
ใช่. โดยจะรักษาความแข็งแกร่งจนถึงอุณหภูมิที่เย็นจัด ซึ่งเป็นสาเหตุที่ว่าทำไมจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับถังก๊าซเหลวและสำหรับเรือที่ทำงานในสภาพอากาศเย็น
