Stop 5052 to jeden z najczęściej stosowanych stopów aluminium-magnezu do konstrukcji morskich. Wybór odpowiedniej grubości blachy jest zawsze równowagą pomiędzy wytrzymałością konstrukcyjną, wagą, spawalnością, odpornością na korozję i kosztem materiału. W poniższych sekcjach przedstawiono zakresy grubości walcowanych zwykle w przemyśle stoczniowym, definiujące je normy oraz kontrole projektowe, które decydują o ostatecznej liczbie na rysunku.
Typowy zakres grubości blachy aluminiowej 5052 dla przemysłu stoczniowego
Blachy stosowane na poszycie kadłuba, pokłady i konstrukcję wewnętrzną są zwykle walcowane o grubości od 1,6 mm do 6 mm. Cięższe sekcje produkowane są na stępki, łoża silników i lokalne wzmocnienia.
1,6 mm - 2.5 mm:lekkie statki, nadbudówki,-nienośne-panele nośne i okładziny wewnętrzne.
3 mm - 4 mm:średniej wielkości-łodzie robocze, małe statki towarowe, poszycie pokładów i grodzie wodoszczelne.
5 mm - 6 mm:większe statki, poszycie dna, stępki i wręgi przenoszące duże obciążenia lub uderzenia.
Tolerancję grubości należy podać w stosunku do zamówionej normy, ponieważ dopuszczalna odchyłka ujemna jest proporcjonalnie większa na cienkiej blasze i ma to bezpośredni wpływ na obliczenia wymiarowe.
Wybór grubości według funkcji strukturalnej
| Grubość | Typowy komponent | Powód projektu |
|---|---|---|
| 1.6 - 2.5 mm | Nadbudówka, panele pokładówki, okładziny wewnętrzne | Niska waga, łatwe formowanie i spawanie, odpowiednia sztywność dzięki usztywnieniom |
| 3 - 4 mm | Poszycie głównego pokładu, grodzie, ściany zbiorników paliwa i wody | Zrównoważona siła, sztywność i waga; dobre zachowanie przy zmęczeniu |
| 5 - 6 mm | Poszycie dna, stępka, wręgi, łoża silnika | Wysoka wytrzymałość lokalna, udarność i odporność na ścieranie w strefie obciążonej |
| 6 mm i więcej | But stępki, dziób, lokalne wzmocnienie, zrębnice luku | Jest odporny na obciążenia uziemiające i skoncentrowane siły pochodzące od maszyn |
Standardy i temperamenty kryjące się za liczbami
Stop 5052 to stop-ciepła-niepoddający się obróbce-Mg Al{3}}Mg, dostępny w stanach O, H32, H34 lub H112. Gatunki morskie są zwykle zamawiane na podstawie następujących dokumentów, a podana grubość, tolerancja i wartości mechaniczne muszą pochodzić z tej samej normy użytej w obliczeniach projektowych.
ASTM B928:produkty ze stopów aluminium o wysokiej-magnezie do zastosowań morskich i podobnych.
ASTM B209:blacha i płyta aluminiowa, w tym stop 5052, z określonymi tolerancjami grubości.
EN 485-2 i EN 485-4:właściwości mechaniczne i tolerancje-walcowanych na zimno arkuszy, taśm i płyt.
GB/T 3880.2 i GB/T 3880.3:właściwości mechaniczne i tolerancje wymiarowe płyt i arkuszy z kutego aluminium.
Seria ISO 12215:wymiary i ciśnienia projektowe dla małych jednostek, szeroko stosowane w przypadku kadłubów aluminiowych.
Typowe wartości mechaniczne wyżarzonego 5052 to wytrzymałość na rozciąganie około 195 MPa przy wydłużeniu około 25 procent; stan-utwardzania przez zgniot H32 osiąga około 230 MPa przy rozciąganiu przy 0,2% naprężeniu plastycznym w pobliżu 195 MPa. Wyższa granica plastyczności jest powodem, dla którego do poszycia pokładu i kadłuba preferowany jest H32, natomiast w przypadku, gdy wymagane jest surowe formowanie, wybierany jest stan O.
Jak określić optymalną grubość
Typ i przeznaczenie statku:jednostki rekreacyjne preferują cieńsze poszycie ze względu na prędkość; łodzie robocze i statki transportowe wymagają grubszego poszycia, aby zapewnić trwałość.
Rozmiar statku:dłuższe rozpiętości i większe przemieszczenia zwiększają momenty zginające, a tym samym grubość blachy.
Funkcja strukturalna:poszycie kadłuba i pokładu zależy od lokalnego ciśnienia i rozstawu usztywnień; stępki i poszycie dna pod wpływem obciążeń udarowych i uziemiających.
Spawanie i produkcja:5052 łatwo spawa się drutem dodatkowym 5356 lub 5554, ale w przypadku cięższych drutów należy kontrolować dopływ ciepła i przygotowanie złącza, aby ograniczyć odkształcenia.
Korozja i powłoka:grubsza płyta niesie ze sobą większą masę termiczną, co wpływa na utwardzanie i przyczepność powłoki; przygotowanie powierzchni pozostaje decydującym czynnikiem-długoterminowej wydajności.
Koszt i waga:każdy dodatkowy milimetr zwiększa wagę, zmniejsza ładowność oraz zwiększa koszty materiałów i paliwa, dlatego minimalna zgodna grubość jest zwykle ekonomicznym wyborem.
Wpływ grubości na wydajność statku
Zmniejszenie grubości blachy zmniejsza pojemność skokową, co zmniejsza wymaganą moc silnika i zużycie paliwa, a także może zwiększyć prędkość eksploatacyjną. Zwiększanie grubości zwiększa moduł przekroju i trwałość zmęczeniową, szczególnie w obszarze dna i stępki, ale nadmierna grubość zwiększa wagę konstrukcji i może zmniejszyć marginesy stabilności. Optymalna jest zatem najcieńsza płyta, która spełnia wymagania dotyczące wymiarów, lokalnego ciśnienia oraz ograniczeń stoczni dotyczących spawania i przenoszenia.
Często zadawane pytania
P: Jaka grubość płyty aluminiowej 5052 jest stosowana w kadłubach łodzi?
Kadłuby są najczęściej budowane z blachy o grubości 3 mm do 6 mm, przy czym lżejsze jednostki wykorzystują panele o grubości od 1,6 mm do 2,5 mm, a większe statki robocze wykorzystują grubość 6 mm i więcej w obszarze dna i stępki.
P: Czy aluminium 5052 nadaje się do powlekania poniżej-lini wodnej?
Yes. 5052 jest dobrze odporny na korozję pod wpływem wody morskiej i jest powszechnie stosowany do powierzchni zwilżonych. Powinien być odizolowany od różnych metali i chroniony przed powstawaniem szczelin wokół elementów złącznych i okuć.
P: Jaki temperament należy określić dla płyty morskiej?
H32 lub H34 jest stosowany, gdy do poszycia wymagana jest większa granica plastyczności, stan O, gdy płyta musi być uformowana lub walcowana do ciasnej krzywizny, a H112 do-walcowanych na gorąco cięższych profili.
P: Jak definiuje się tolerancję grubości blachy?
Tolerancja jest określona w normie zamówieniowej, na przykład ASTM B209 lub EN 485-4 i wyrażana jest jako dopuszczalne odchylenie minus i plus od nominalnej grubości mierzonej na zewnątrz walcowanych krawędzi.
P: Czy płytę 5052 można spawać bez-obróbki cieplnej po spawaniu?
Tak. 5052 nie jest wzmacniany przez obróbkę cieplną, dlatego połączenia spawane nie wymagają-obróbki cieplnej po spawaniu. Spawanie wypełniaczem 5356 przywraca wytrzymałość złącza do poziomu metalu rodzimego.
P: Czy grubsza płyta 5052 poprawia efektywność paliwową?
Nie, odwrotnie. Grubsza płyta zwiększa wyporność i zwilżoną powierzchnię, co zwiększa zapotrzebowanie na moc. Grubość powinna zatem opierać się na wymaganiach konstrukcyjnych, a nie na założeniach dotyczących wydajności.
