Свойства и характеристики алюминиевых труб
К положительным физическим и химическим характеристикам цветного проката, изготавливаемого из чистого алюминия или его сплавов, можно отнести следующие: устойчивость к коррозии, небольшой вес, отличная свариваемость.
Изделия из алюминия имеют невысокую прочность, но этот недостаток компенсируется за счет высокой пластичности металла. Она дает возможность изготавливать сложные инженерные конструкции.
Кроме того, алюминий не меняет свои физико-химические свойства при воздействии отрицательных температур, что делает его незаменимым при изготовлении охлаждающего климатического оборудования.
Достоинства изделий алюминиевого металлопроката, которые делают его широко востребованным на рынке металла:
— длительный срок эксплуатации;
— большой диапазон рабочих температур от -80ºC до 120ºC;
— антикоррозийные качества, невосприимчивость к воздействию агрессивных сред;
— способность к деформации без изменения основных свойств в месте деформирования;
— экологичность, гигиеничность изделий;
— высокий коэффициент теплопроводности (из металла делают биметаллические радиаторы).
О некоторых из вышеперечисленных свойств можно рассказать подробнее.
1. Небольшой вес. Позволяет значительно уменьшить вес всей конструкции в целом.
2. Хорошие показатели свариваемости. Трубу из алюминия можно варить точечно, с помощью роликов или аргонно-дуговой сваркой. При этом коррозийные характеристики шва не отличаются от общих характеристик основного изделия.
3. Высокая антикоррозийная устойчивость. На поверхности металла образуется естественный оксидный слой, который препятствует возникновению коррозии. Эта оксидная пленка намного прочнее той, которая образуется, например, на поверхности железа. После механических воздействий пленка из окисла быстро восстанавливается. Эти же свойства сохраняются при напряженном состоянии металла.
Трубный прокат из алюминия сортируют по способу технологической обработки, толщине готового изделия.
По толщине алюминиевые трубы делятся на толстостенные (толщина от 5 мм) и тонкостенные (толщина до 5 мм).
А по способу технологической обработки выделяют:
— нагартованные;
— полунагартованные;
— закаленные;
— состаренные естественным и искусственным методом.
У алюминиевых труб отмечают повышенную гибкость. Поэтому, уже при температуре около 20ºC, изделия можно легко деформировать и нарушить стойкость конструкции. Для устранения этого недостатка, улучшения технологических качеств, их подвергают отжигу и закаливанию (термообработка) и нагартовке (механическая обработка).
Нагартовка (наклеп) — это технологический процесс упрочнения термически не обработанного алюминиевого проката при температуре ниже, чем температура рекристаллизации алюминия. С помощью термообработки и нагартовки меняются физические свойства металла. Из мягкого и пластичного, он становится твердым, прочным.
Описанная выше технология дает возможность изготавливать конструкции и сооружения, которые можно эксплуатировать в течение долгого времени, так как они практически не подвергаются воздействию окружающей среды.
Сферы применения
Сплавы алюминия при небольшом удельном весе обладают достаточной прочностью и высокой коррозионной стойкостью. Поэтому алюминиевые трубы применяют в самых разных областях:
- В строительстве для прокладки кабельных коммуникаций, устройства фасадных систем с навесными фасадами.
- Для оконных и дверных конструкций, витринных каркасов, перегородок, перил, декоративных решеток и ограждений; подвесных потолков и обшивке стен отделочными материалами.
- Из алюминиевой профтрубы изготавливают мебель; в торговом, выставочном, рекламном оборудовании профиль из алюминиевых сплавов просто незаменим.
- Из алюминиевого профиля изготавливают каркасы небольших конструкций или малых архитектурных форм – беседок, навесов, тентов, теплиц, небольших ангаров, ограждений.
- Часто используют для комплектующих воздуховодов.
- Для всевозможных изделий, применяющихся в быту: почти вечные стремянки и лестницы, декоративные изделия, тенты и навесы, карнизы, полки, этажерки, клетки, вольеры.
- Спортивный инвентарь, каркасы мелких и надувных лодок и т.д.
- Алюминиевые трубы, в том числе и профильные, достаточно широко применяются в промышленности – нефтяной, в судостроении, автомобилестроении, авиационной промышленности, при изготовлении лифтов.
Технические характеристики и свойства
Алюминий – очень легкий металл, его плотность более, чем в три раза меньше плотности стали (2,7 т/м³ против 7,85 – плотности углеродистых сталей). Плотность самого распространенного сплава – дюралюминия – чуть больше, но также примерно в три раза меньше плотности стали.
Чистый алюминий пластичный и довольно мягкий, имеет небольшую прочность и высокую податливость штамповке и прокатке, сплавы алюминия уже более твердые и прочные. Алюминий имеет высокую электро- и теплопроводность.
Для изготовления трубчатого профиля применяются в основном сплавы с другими металлами (магнием, медью, цинком, литием, медью, марганцем). Они имеют высокую прочность – до 500 МПа, могут работать при повышенной до 175 °C температуре, высокую вязкость и усталостную прочность (она обуславливает устойчивость к переменным нагрузкам).
Срок службы
Срок службы конструкций из алюминия зависит от нагрузок на конструкцию. Чистый алюминий не подвержен коррозии и может простоять более 50 лет и больше (вероятно и 80 лет).
Дюралюминий более подвержен коррозии и в ответственных конструкциях его защищают слоем алюминия, специальными грунтовками и красками – но на 50 лет вполне можно рассчитывать. Но если конструкция бывает чрезмерно нагружена и при постоянных знакопеременных нагрузках срок службы алюминиевых конструкций несколько уменьшается (прочность алюминиевых сплавов все-таки меньше, чем у стали).
Тем не менее: самолеты летают по 50 лет, алюминиевые окна – также вещь очень долговечная. Так что долговечность алюминиевых сплавов проверена временем, и при установке конструкций из алюминия можно рассчитывать на несколько десятилетий беспроблемной службы.
Особенности конструкции
У квадратной и прямоугольной трубы никаких особенностей по сравнению со стальными изделиями нет. Зато фасонные изделия встречаются очень необычных и интересных форм сечения: в форме полукруга, треугольника, полуовала, ромба, сложной формы, с наружными ребрами – из них делают лестницы и стремянки. Пластичность материала позволяет получить интересные изделия для декоративной отделки помещений.
Труба алюминиевая профильная
Профильная алюминиевая труба — это прямоугольник (ПР), квадрат (КВ), определенных размеров и толщины. Иногда сечение может быть фасонным (ФС). Профили востребованы для изготовления разнообразных конструкций, которые отличает прочность, легкость. Перечень отраслей применения профильных алюминиевых труб — сельское хозяйство, промышленность, строительство. Отдельно можно выделить архитектуру и дизайн помещений. Здесь алюминиевый металлопрокат популярен из-за привлекательного внешнего вида, легкости, прочности, устойчивости к коррозии.
Профильные трубы, в отличие от круглых, имеют ряд преимуществ:
— за счет уменьшения расхода металла уменьшается вес общие конструкции;
— профильный прокат удобнее хранить, перевозить;
— конструкция более жесткая, способна выдержать большие нагрузки;
— часто для сооружения некоторых элементов необходима именно прямоугольная или квадратная труба.
Монтаж профильных труб выполняют двумя способами:
— с использованием специальных фитингов, представленных в широком ассортименте;
— с применением сварки.
Алюминиевая труба может иметь сечение в виде:
— квадрата (КВ). В этом случае прочность конструкции обуславливают симметричные ребра жесткости;
— прямоугольника (ПР). Применяется при неравномерной нагрузке, когда надо усилить одну сторону;
— фасонное (ФС). Применяется в определенных случаях, когда есть необходимость в использовании трубы именно такого сечения.
Профильный алюминиевый прокат используют для прокладки коммуникаций как внутри, так и снаружи здания или сооружения. Такие коммуникации долговечные, легкие, прочные. Применение именно такого профиля влияет на цену готового изделия — удешевляет стоимость всей конструкции в целом.
По способу производства профильные трубы делят на:
1. Прессованные. Изготовление с помощью пресса.
2. Холоднодеформированные. Здесь заготовка — алюминиевый круг, а изготовление состоит из последовательных операций вытяжки, прошивки и калибровки.
3. Сварные. Используют электросварку алюминиевых листов. Конечное изделие — профиль в виде квадрата или прямоугольника. Затем выполняют операцию горячего отпуска. Она применяется для нейтрализации внутренних напряжений на сварных швах.
На поверхности проката отсутствуют стыки или швы. Это делает равномерным распределение нагрузок по граням прямоугольника или квадрата. Поэтому даже небольшая квадратная труба со стороной 2 сантиметра, выдерживает значительные нагрузки. Среди профильного проката наиболее часто применяют алюминиевую трубку 40*40 (т. е. со стороной 40 мм). Она необходима для монтажа различных конструкций во многих отраслях промышленности.
Размеры алюминиевых труб
Различают следующие виды:
— тонкостенные. Толщина стенки до 5 мм. Этот вид товара выпускает большинство изготовителей трубной продукции;
— толстостенные. Толщина стенки от 5 мм.
В ГОСТ 18475-82, ГОСТ 18482-79, ГОСТ 23697-79 представлены габаритные размеры и теоретическая (расчетная) масса 1-го метра трубы, с заданной толщиной стенки.
Сортамент холоднодеформированных алюминиевых труб по ГОСТ 18475-82 можно увидеть в таблице, где указаны размеры для готовых профилей трубного проката.
Диаметр наружный (D) — от 6 до 120 мм, толщина стенки (S) — от 0,5 до 5 мм, масса одного метра — от 0,023 кг до 4,948 кг.
Также ГОСТ 18475-82 задает габаритные размеры, массу 1-го метра трубного проката прямоугольного и квадратного сечения, круглого проката с наружным диаметром от 130 до 150 мм.
Конечный продукт по ГОСТ 18475-82 может быть мерной длины и немерной. Как правило, для труб небольшого диаметра и толщины длина изменяется от 1 до 6 м, а для большего диаметра — не должна превышать 4 м.
Сортамент прессованных труб из алюминия и сплавов по ГОСТ 18482-79 можно увидеть в таблице, где указаны габариты трубного проката круглого сечения.
Диаметр по наружному размеру (D) — от 18 до 300 мм, стенка (S) — от 1,5 до 40 мм, масса одного метра — от 0,222 до 93,116 кг.
Длина готовых изделий по ГОСТ 18482-79 может быть немерной, мерной, либо же кратной мере, поставляется в отрезках. Обычно она изменяется от 1 до 6 метров.
Кроме этого ГОСТ18482-79 содержит таблицы сортамента для труб, изготовленных из различных сплавов алюминия.
Разновидность материала
Сегодня на рынке представлен широкий ассортимент алюминиевых труб.
Они могут иметь различное сечение, длину, а также качество используемого металла. Что касается методов изготовления, то здесь можно отметить:Холодная деформация поверхности. Для изготовления труб используется алюминиевая труба, которая в процессе производства поддается калибровке и вытягиванию.
В результате этого получается труба с нужным внутренним и внешним диаметром.Эта технология является наиболее практичной. Единственный недостаток – высокая стоимость производства.Прессование. Алюминиевая заготовка под высоким давлением пропускается через матрицу, которая имеет определенные размеры.В процессе производства заготовка нагревается до определенной температуры.
Полученная труба легко поддается анодированию и обладает высокой стойкостью к механическим повреждениям.Сварка. Чтобы изготовить трубу таким методом, необходимо взять алюминиевый лист нужной длины и толщины.В процессе производства заготовке придают нужную форму, а ее стороны сваривают между собой. Чтобы придать изделию прочности, место сварки поддают горячему отпуску.
Данный метод пользуется большой популярностью и широко применяется для производства алюминиевых конструкций.Также трубы классифицируются по толщине стенок.Так, они бывают тонкостенными и толстостенными. Первый тип материала имеет толщину стенок, которая не превышает 0,5 см. Что касается толстостенных изделий, то здесь данный параметр составляет 0,5 см и более.
Производство алюминиевых труб
Трубный алюминиевый прокат по способу изготовления делится на три основных вида:
— трубы из алюминия, полученные методом прессования;
— изготовленные по принципу нержавеющих труб, т.е. свариванием штрипса (ленты) либо листа в сочетании с операцией горячего отпуска. Она способствует снятию внутренних напряжений на сварочных швах;
— изготовленный с помощью холодного деформирования круга. Технология включает в себя вытяжку, прошивку и калибровку.
В современных условиях все виды производства позволяют получать экономичную и высококачественную продукцию.
Для изготовления круглой алюминиевой трубы по ГОСТ 22233-2001 берут цветной металл маркировки А5, АД1, А8, АД, А85, сплавы маркировки АМц, АМцС, АМг1, АВ, АД31, Д1.
Технология изготовления включает в себя несколько последовательных этапов. Сначала заготовку нагревают, затем прессуют на матрице прокатного стана для получения формы круга. Затем — продавливание штемпелем с целью получения внутреннего отверстия. Потом проводят операцию закалки. Последний этап выполняют в зависимости от желания заказчика. Это нанесение анодного покрытия на поверхность готового изделия для утолщения естественного защитного слоя.
Сварные прямошовные трубы делают из ленты. В качестве исходного материала берут алюминиевые сплавы АМг2, ВД1, АМг3, АМг5, Д1, Д16, АК6.
Технология производства — это непрерывный процесс сварки током высокой частоты. Наружный диаметр, согласно сортаменту по ГОСТ23697-79 (о прямошовных сварных трубах из алюминиевых сплавов), варьирует от 10 мм до 220 мм.
Бесшовные холоднодеформированные трубы изготавливают из сплавов металла марок АМг2, Д16, АМг3, АМг5, АМг6.
Метод изготовления: вытяжка и калибровка округлых полуфабрикатов при пониженных температурах. Готовый трубный продукт используют во многих отраслях промышленности.
Исходя из требований по качеству конечной продукции, поверхность должна быть гладкой, ровной. На поверхности и срезах не допускают наличие таких дефектов, как:
— заусенцы, шероховатости;
— очаги коррозии;
— следы рыхлости, проявления пережога;
— трещины, раковины, сколы, расслоения.
Дефектами не считают:
— вмятины, не превышающие допустимые отклонения от диаметра;
— запрессовки, царапины, которые не оказывают влияния на минимально допустимый диаметр готового изделия;
— пятна, полосы в виде колец и спиралей;
— остатки материала для смазывания.
