Hợp kim 5052 là một trong những hợp kim nhôm{1}}magiê được chỉ định rộng rãi nhất cho các công trình biển. Việc lựa chọn độ dày tấm phù hợp luôn là sự cân bằng giữa độ bền kết cấu, trọng lượng, khả năng hàn, hiệu suất ăn mòn và chi phí vật liệu. Các phần bên dưới trình bày phạm vi độ dày thường được cán để đóng tàu, các tiêu chuẩn xác định chúng và kiểm tra thiết kế quyết định con số cuối cùng trên bản vẽ.
Phạm vi độ dày tấm nhôm 5052 phổ biến cho đóng tàu
Các tấm dùng làm vỏ thân tàu, sàn tàu và kết cấu bên trong thường được cán từ 1,6 mm đến 6 mm. Các phần nặng hơn được sản xuất cho sống tàu, bệ động cơ và cốt thép cục bộ.
1,6 mm - 2.5 mm:tàu nhẹ, kết cấu thượng tầng, tấm không-chịu tải-và lớp lót bên trong.
3 mm - 4 mm:-thuyền công tác cỡ trung bình, tàu chở hàng nhỏ, tấm tôn boong và vách ngăn kín nước.
5 mm - 6 mm:tàu lớn hơn, tôn đáy, sống tàu và khung chịu tải nặng hoặc chịu va đập.
Dung sai độ dày phải được trích dẫn so với tiêu chuẩn đặt hàng, vì độ lệch âm cho phép lớn hơn tương ứng trên tấm mỏng và ảnh hưởng trực tiếp đến việc tính toán kích thước.
Lựa chọn độ dày theo chức năng kết cấu
| độ dày | Thành phần điển hình | Lý do thiết kế |
|---|---|---|
| 1.6 - 2.5 mm | Cấu trúc thượng tầng, tấm sàn, lớp lót bên trong | Trọng lượng nhẹ, dễ tạo hình và hàn, đủ độ cứng với các chất làm cứng |
| 3 - 4 mm | Tôn boong chính, vách ngăn, vách bể chứa nhiên liệu và nước | Cân bằng sức mạnh, độ cứng và trọng lượng; hành vi mệt mỏi tốt |
| 5 - 6 mm | Tôn đáy, sống tàu, khung, bệ động cơ | Độ bền cục bộ, khả năng chống va đập và mài mòn cao trong vùng chịu tải |
| 6 mm trở lên | Đế sống, thân, cốt thép cục bộ, thành miệng khoang | Chống lại tải trọng nối đất và lực tập trung từ máy móc |
Tiêu chuẩn và tính khí đằng sau những con số
Hợp kim 5052 là hợp kim Al-Mg không-có thể xử lý nhiệt{2}}và được cung cấp ở nhiệt độ O, H32, H34 hoặc H112. Các cấp độ hàng hải thường được đặt hàng theo các tài liệu sau và độ dày, dung sai và các giá trị cơ học được trích dẫn phải đến từ cùng một tiêu chuẩn được sử dụng trong tính toán thiết kế.
ASTM B928:sản phẩm hợp kim nhôm magiê-cao dành cho dịch vụ hàng hải và các môi trường tương tự.
ASTM B209:tấm và tấm nhôm, kể cả hợp kim 5052, với dung sai độ dày được chỉ định.
EN 485-2 và EN 485-4:đặc tính cơ học và dung sai cho tấm, dải và tấm cán nguội.
GB/T 3880.2 và GB/T 3880.3:tính chất cơ học và dung sai kích thước của tấm và tấm nhôm rèn.
Bộ tiêu chuẩn ISO 12215:áp lực đo và thiết kế cho tàu nhỏ, áp dụng rộng rãi cho vỏ nhôm.
Các giá trị cơ học điển hình cho 5052 được ủ là độ bền kéo khoảng 195 MPa với độ giãn dài khoảng 25%; nhiệt độ H32 đã được làm cứng-có độ bền kéo khoảng 230 MPa với ứng suất thử 0,2 phần trăm gần 195 MPa. Ứng suất kiểm chứng cao hơn là lý do H32 được ưu tiên sử dụng cho tôn boong và thân tàu, trong khi nhiệt độ O được chọn khi cần tạo hình nghiêm ngặt.
Cách xác định độ dày tối ưu
Loại tàu và mục đích:nghề giải trí ưa chuộng lớp mạ mỏng hơn để tăng tốc độ; thuyền làm việc và tàu vận tải cần lớp mạ dày hơn để có độ bền cao.
Kích thước tàu:nhịp dài hơn và độ dịch chuyển cao hơn sẽ làm tăng mô men uốn và do đó làm tăng độ dày của tấm.
Chức năng kết cấu:tôn vỏ và tôn boong bị chi phối bởi áp suất cục bộ và khoảng cách giữa các nẹp; sống tàu và tôn đáy do va đập và tải trọng nối đất.
Hàn và chế tạo:Mối hàn 5052 dễ dàng với dây phụ 5356 hoặc 5554, nhưng nhiệt đầu vào và việc chuẩn bị mối nối phải được kiểm soát trên các máy đo nặng hơn để hạn chế biến dạng.
Ăn mòn và lớp phủ:tấm dày hơn mang khối lượng nhiệt lớn hơn, ảnh hưởng đến việc xử lý và bám dính lớp phủ; việc chuẩn bị bề mặt vẫn là yếu tố quyết định cho hiệu suất{0}}lâu dài.
Chi phí và trọng lượng:mỗi milimet tăng thêm sẽ tăng thêm trọng lượng, giảm tải trọng và tăng chi phí vật liệu và nhiên liệu, do đó độ dày tuân thủ tối thiểu thường là lựa chọn kinh tế.
Ảnh hưởng của độ dày đến hiệu suất tàu
Việc giảm độ dày tấm làm giảm sự dịch chuyển, giúp cắt giảm công suất động cơ và mức tiêu thụ nhiên liệu cần thiết, đồng thời có thể tăng tốc độ vận hành. Việc tăng độ dày sẽ làm tăng mô đun tiết diện và tuổi thọ mỏi, đặc biệt là ở khu vực đáy và sống tàu, nhưng độ dày quá mức sẽ làm tăng trọng lượng của kết cấu và có thể làm giảm giới hạn ổn định. Do đó, tấm tối ưu nhất là tấm mỏng nhất thỏa mãn quy tắc đo kích thước, trường hợp áp suất cục bộ và giới hạn hàn và xử lý của sân.
Câu hỏi thường gặp
Hỏi: Độ dày của tấm nhôm 5052 được sử dụng cho thân thuyền là bao nhiêu?
Thân tàu thường được chế tạo từ tấm 3 mm đến 6 mm, với tàu nhẹ hơn sử dụng tấm 1,6 mm đến 2,5 mm và tàu làm việc lớn hơn sử dụng tấm 6 mm trở lên ở khu vực đáy và sống tàu.
Hỏi: Nhôm 5052 có phù hợp để mạ dưới{1}}mực nước không?
Có. 5052 chống lại sự ăn mòn của nước biển tốt và được sử dụng rộng rãi cho các bề mặt ướt. Nó phải được cách ly khỏi các kim loại khác nhau và được bảo vệ khỏi các điều kiện có kẽ hở xung quanh ốc vít và phụ kiện.
Q: Nên chỉ định nhiệt độ nào cho tấm biển?
H32 hoặc H34 được chỉ định khi cần ứng suất thử cao hơn để mạ, nhiệt độ O khi tấm phải được tạo hình hoặc cán đến độ cong chặt và H112 dành cho các phần nặng hơn được cán nóng.
Hỏi: Dung sai độ dày tấm được xác định như thế nào?
Dung sai được xác định theo tiêu chuẩn đặt hàng, ví dụ ASTM B209 hoặc EN 485-4, và được biểu thị bằng độ lệch trừ và cộng cho phép so với độ dày danh nghĩa được đo bên ngoài các cạnh được cán.
Câu hỏi: Có thể hàn tấm 5052 mà không cần-xử lý nhiệt sau hàn không?
Có. 5052 không được tăng cường bằng cách xử lý nhiệt, do đó các mối hàn không cần xử lý nhiệt sau{1}}hàn. Hàn bằng chất độn 5356 sẽ khôi phục độ bền của mối nối ngang bằng với kim loại gốc.
Hỏi: Tấm 5052 dày hơn có cải thiện hiệu quả sử dụng nhiên liệu không?
Không, ngược lại. Tấm dày hơn làm tăng sự dịch chuyển và bề mặt bị ướt, làm tăng nhu cầu điện năng. Do đó, độ dày phải dựa trên yêu cầu về kết cấu chứ không phải dựa trên giả định về hiệu quả.
