Алюминиевые отливки в строительстве (Еврокод 9)

Еврокод 9

Еврокод 9 включает рекомендации по применению в строительстве:

• деформируемых термически упрочняемых алюминиевых сплавов;
• деформируемых термически неупрочняемых алюминиевых сплавов;
• отливок, из литейных алюминиевых сплавов, как термически упрочняемых, так и термически не упрочняемых.

Ниже представлен обзор рекомендаций Еврокода 9 по применению литейных алюминиевых сплавов. Для профессионального применения рекомендаций Еврокода следует использовать его аутентичный текст с соответствующим национальным приложением.

Алюминиевые отливки в Еврокоде 9

Европейскими стандартами, которые определяет литейные алюминиевые сплавы, являются:

• EN 1676 – для алюминиевых слитков (чушек);
• EN 1706 – для алюминиевых отливок.

Химический состав литейных алюминиевых сплавов в чушках и в готовых отливках незначительно отличается.

Обозначение алюминиевых литейных сплавов в этих стандартах состоит из пяти цифр, перед которыми пишется буквенный «префикс»:

• «AW AB-» – для чушек, например, AW AB-42100;
• «AW AC-» – для отливок, например, AW AС-42100.

Еврокод 9 рекомендует для применения в строительных конструкциях шесть литейных алюминиевых сплавов (таблица 1, префиксы для краткости опускаем):

• четыре термически упрочняемых сплава 42100, 42200, 43000 и 43300, а также
• два сплава, которые не упрочняются термической обработкой – 44200 и 51300.

Таблица 1 – Литейные алюминиевые сплавы для применения в строительстве

Все шестеро литейных алюминиевых сплавов имеют малое содержание меди и поэтому имеют хорошую коррозионную стойкость.

Термически упрочняемые литейные сплавы

Литейные алюминиевые сплавы 42100, 42200, 43000 и 43300 являются сплавами системы Al-Si-Mg и, следовательно, поддаются термическому упрочнению. Все четыре сплава подходят для литья в песчаные формы и постоянные формы, но обычно не применяются для литья под давлением. Самой высокой прочности достигает сплав 42200 в состоянии Т6, но при более низкой пластичности, чем у сплава 42100.

Сплав 43300 проявляет самые лучшие литейные свойства и имеет посредственные коррозионные свойства, хорошо поддается механической обработке резанием и обладает хорошей свариваемостью.

Сплавы 42100 и 42200 проявляют достаточно хорошие литейные свойства, хорошее сопротивление коррозии и хорошую обрабатываемость резанием.

Литейные сплавы, не подвергаемые термическому упрочнению

Литейные алюминиевые сплавы 44200 и 51300 предназначены для литья в песчаные и многократные формы, но не рекомендуются для литья под давлением. Сплав 44200 обладает отличными литейными свойствами, однако сплав 51300 имеет довольно посредственные литейные свойства и поэтому подходит только для более отливок с простой формой. Сплав 51300 имеет самую высокую прочность, отличную коррозионную стойкость и хорошо поддается механической обработке.

Сплав 51300 можно подвергать декоративному анодированию.

Минимальные прочностные свойства алюминиевых отливок

Минимальные величины условного предела текучести (0,2 %) и предела прочности (временного сопротивления разрыву) для любого места отливки даны в таблице 2. Эти величины составляют 70 % от величин, указанных в EN 1706, которые относятся только к отдельно отлитым испытательным образцам. Аналогично предельные величины относительного удлинения А₅₀ составляют 50 % от указанных в EN 1706 величин.

Таблица 2 – Минимальные механические свойства отливок из алюминиевых сплавов 

Проектирования алюминиевых отливок для строительства

Проектирование несущих алюминиевых отливок для применения в строительстве производят на основании линейного упругого расчета путем сравнения расчетных эквивалентных напряжений с расчетной прочностью. Расчетная прочность должны быть меньше предела прочности и условного предела текучести, которые умножены на соответствующие понижающие коэффициенты. Эти понижающие коэффициенты устанавливаются в национальных приложениях к Еврокоду 9.

Технические условия поставки каждой алюминиевой отливки должны включать следующую информацию:

• области с растягивающими напряжениями, в которых напряжения составляют более 70 % от расчетной прочности (области Н);
• области с растягивающими напряжениями, в которых напряжения составляют от 30 до 70 % от расчетной прочности (области М);
• области со сжимающими напряжениями, в которых напряжения составляют от 100 до 30 % от расчетной прочности (области М);
• области, в которых напряжения составляют до 30 % от расчетной прочности (области N);
• место и направление вырезки образцов для механических испытаний. Место вырезки образцов должно точно в том месте, в котором возникают максимальные напряжения для данной детали или вблизи от него. Если у отливки несколько областей с высокими напряжениями, то вырезку образцов производят в более, чем одном месте;
• все испытания, которые должны проводиться;
• требуемый минимум прочностных величин и удлинения.

Требования к качеству строительных алюминиевых отливок

Механические испытания

Для проверки механические свойств нагруженных мест отливки отбирают две готовых отливки от партии. В некоторых случаях испытаниям подвергают также места отливки с затрудненными условиями литья. Результаты испытаний временного сопротивления разрыву, условного предела текучести и удлинения должны быть не менее величин, указанных в таблице 2.

Ограничения по внутренним дефектам

1) Трещины в отливках не допускаются.

2) Максимально допустимая величина пористости:

• в областях Н: 4 %;
• в областях М: 6 %;
• в областях N: 8 %.

Диаметр пор должен быть менее 2 мм.

3) Каждая отливка должна быть подвергнута:

• дефектоскопии капиллярными методами на выявление наружных трещин и
• рентгеновской дефектоскопии на выявление внутренних дефектов.

Источник: Европейский стандарт EN 1999-1-1:2014