По каким стандартам производится тонкостенная и толстостенная труба Д16т? Из какого материала она изготавливается? Чем этот материал отличается от альтернативных решений? Давайте разбираться.
Знакомьтесь: герой нашего сегодняшнего материала.
Сырье
Для начала давайте отделим мух от котлет. Д16т – это маркировка не самой трубы, а сплава, из которого она изготовлена. Как и все алюминиевые сплавы, наш отличается небольшой плотностью (около 2800 кг/м3).
Главный недостаток алюминия – невысокая механическая прочность в большой степени нивелируется добавками других элементов периодической таблицы.
Состав
Согласно ГОСТ 4784-97, сплав Д16 имеет следующий состав:
Металл
Массовая доля, %
Fe
До 0,5
Si
До 0,5
Mn
0.3 – 0.9
Cr
До 0,1
Ti
До 0,15
Al
90.9 – 94.7
Cu
3.8 – 4.9
Mg
1.2 – 1.8
Zn
До 0,25
Сторонние примеси
Не более 0,15 (максимально по 0,05 на каждую)
Обратите внимание: количество алюминия в сплаве дано приблизительно. Этот металл является основой; при определенных условиях верхняя граница содержания, указанная в таблице, может быть превышена.
Итак, основные компоненты сплава – алюминий и медь.
Какие характеристики обеспечивает такой состав?
- Д16 заметно тверже чистого алюминия. Впрочем, как и все дюралевые сплавы.
- Прочность полностью сохраняется в диапазоне до 250 градусов по шкале Цельсия. Собственно, в диапазоне 120 – 250С этот сплав не знает себе равных среди всех видов дюралюминия.
- Верхняя граница кратковременного нагрева – около 500С.
Постобработка
Возможно, читатель обратил внимание на то, что название сплава – Д16 – отличается от вынесенного в заголовок статьи Д16т отсутствием буквы в конце.
Болванки сплавов Д16 и Д16т.
Она означает метод постобработки. Возможны следующие варианты:
Маркировка
Описание
Т
Закаленный и естественно состаренный сплав
Т1
Искусственно состаренный
М
Отожженный
А
Плакированный
Полезно: в прайс-листах производителей можно встретить маркировку вида Д16ТА. Так обозначается сплав, прошедший закалку, естественное старение и (после формирования детали) плакировку.
Терминология
Некоторые термины, вероятно, нуждаются в разъяснении.
- Отжиг – это нагрев до температуры рекристаллизации (в нашем случае – примерно до 500С) с последующим медленным охлаждением. Не вдаваясь в физику процесса, отметим, что отжиг придает металлам повышенную пластичность и вязкость, а заодно снимает внутренние напряжения в металлоконструкциях.
- При быстром охлаждении с температуры рекристаллизации до комнатной и ниже, физические свойства металла меняются в другом направлении: он, напротив, становится исключительно твердым. Соответствующий процесс называется закалкой.
- Плакировка – это нанесения на поверхность сплава слоя чистого алюминия. Дело в том, что он обладает большей коррозионной стойкостью, чем многие его сплавы; плакировка выполняет защитную функцию.
Нарушенный плакирующий слой на 5-рублевой монете.
А вот процесс состаривания сплава настолько любопытен, что мы посвятим знакомству с ним отдельный раздел.
Состаривание
В начале 20 века (точнее, за десятилетие до Первой Мировой, в 1903 году) немецкий материаловед Альфред Вильм, сотрудник металлургической фабрики Dürener Metallwerke AG, в процессе исследования свойств алюминия обнаружил неожиданный феномен.
Сплав 96% алюминия с 4% меди после прохождения закалки, как и многие другие металлы, вполне предсказуемо делался более твердым и прочным. Однако процесс не останавливался при достижении сплавом комнатной температуры: при 20С в последующие 4-5 дней металл продолжал набирать прочность, не утрачивая при этом пластичности.
Сплав назвали дюралюминием (в честь немецкого города Дюрена, в котором в 1909 году начали его промышленное производство), а его состав и технологию термообработки оперативно засекретили: первое время он массово применялся для строительства каркасов военных дирижаблей.
На фото – немецкий дирижабль Граф Цеппелин. Дюралюминий использовался для сооружения жесткого каркаса, делавшего летательный аппарат устойчивым к порывам ветра.
Шила, однако, в мешке не утаить: уже к 1920 году дюралюминий стал основным материалом в самолетостроении по всему миру. В процессе экспериментов выяснилось еще одно любопытное свойство сплава: процесс набора им прочности можно резко ускорить, нагрев его после закалки до 188 – 193 градусов.
В этом случае максимальная прочность достигалась за 11 – 13 часов, что, разумеется, с точки зрения технологичности производства выглядело куда более выигрышно.
Насколько прочен сплав Д16т на фоне чистого алюминия? Сравним их устойчивость к нагрузке на сжатие: алюминий способен выдержать 7-8 кг/мм2, а дюралюминий… 45.
Твердость, электро- и теплопроводность алюминиевых сплавов.
О сплаве полезно знать еще несколько вещей.
ГОСТ 18482-79
В самом деле, вернемся к трубам. Они должны производиться по ГОСТу 18482-79 “Трубы прессованные из алюминия и его сплавов”.
Давайте изучим основные положения документа:
- Трубы могут быть как круглыми, так и фасонными.
Несколько видов дюралюминиевого профиля.
- По толщине стенки стандарт предусматривает деление лишь на тонкостенные (стенка до 5 мм) и толстостенные (свыше 5 мм).
- Наружный диаметр для круглого сечения согласно содержащейся в стандарте таблице сортамента может варьироваться от 18 до 300 миллиметров. Предельно допустимые отклонения от номинального размера увеличиваются с ростом диаметра и принимают значения от 0,5 до 2,8 мм в большую или меньшую стороны.
- Толщина стенки может достигать 93,116 миллиметра при 300-миллиметровом диаметре.
Заметьте: таблица сортамента – не незыблемый канон. По согласования с поставщиком могут быть введены дополнительные размеры; допуски при этом берутся как для меньшего из ближайших диаметров.
- Длина изделий – от 1 до 6 метров: немерная, мерная или кратная мерной. В последнем случае действует общая для большинства аналогичных стандартов инструкция: на каждый рез делается 5-миллиметровый припуск. Что любопытно, трубы из более мягких сплавов могут поставляться в бухтах длиной до… 15 километров.
Твердость сплава Д16т позволяет поставлять трубы только в прямых отрезках.
- Изделия с толщиной стенок свыше 10 мм и наружным диаметром от 100 мм не должны иметь заусенцев на своей наружной поверхности.
Заключение
Будем считать наше знакомство с новым материалом состоявшимся. Надеемся, что оно окажется полезным читателю (см.также статью “Труба для теплого пола: как выбрать оптимальную разновидность и правильно ее уложить”).
Как обычно, видео в этой статье предложит его вниманию дополнительную информацию. Успехов!