Расширение номенклатуры алюминиевых строительных конструкционных сплавов

В середине прошлого столетия, когда в заметных объемах началось применение алюминия в строительстве, подавляющее большинство конструкций изготовлялось с применением прессу­емыхалюминиевых профилей из сплава 6063 системы А1-Мg-Si, запатентованного в 1954 г. в США, и его аналога — сплава АДЗ1 у нас в стране, а также листовых полуфабрикатов из технического алю­миния. В дальнейшем развитие сплавов строительного назначения сначала шло в направлении повышения их механических свойств за счет повышения легирования магнием и кремнием (сплав 6061 и его аналог у нас в стране АДЗЗ), введения в состав сплавов добавок марганца, хрома (для повышения прочности и нейтрализации негативного влияния примесей железа) и меди (для измельчения структуры выделений других фаз и компенсации потери свойств в слу­чае вылеживания закаленных изделий перед искусственным старением). При этом избыток кремния в структуре способствовал повышению прочности без заметного снижения способ­ности к формообразованию. Примером этого являются сплавы 6082 и АДЗ5.

В дальнейшем жесткая конкуренция алюминиевым сплавам в строительстве со стороны не­ржавеющей стали и сталей с покрытиями, а также ПВХ, заставила производителей алюминиевых профилей использовать более сложные формы сечения, уменьшенную толщину стенок и более качес­твенную обработку поверхности, что в свою очередь вызывало применение менее легирован­ных сплавов с повышенной технологичностью при прессовании, таких как сплав 6060.

На данный момент в мире существует около 70 марок Аl-Мg-Si сплавов. Всех их разделяют на сплавы строительного назначения для ограждающих конструкций, которые приближаются по составу к сплавам 6060, 6063 и имеют в состоянии Т5 (закалка на прессе + искусственное старение) предел прочности 170…250 МПа, и конструкционные сплавы средней прочности типа 6061, 6082 с более высоким содержанием легирующих элементов и с пределом прочности в состоянии Т5 не менее 300 МПа, которые используются для несущих конструкций.

Развитие строительства мостов с использованием алюминиевых конструкций, огромных алюминиевых куполов для нефтехранилищ и блоков для перекрытия спортивных залов, стади­онов, выставочных, концертных и торговых центров требует применения более крепких алю­миниевых сварочных сплавов, Аl-Мg-Si и Аl-Zn-Мg сплавов, а также сплавов типа дуралюмина (2024, Д1 и т.п.) в случае применения клепочных и болтовых соединений.

Наибольшее распространение в мировой строительной практике получили сплавы алюми­ния с магнием (который увеличивает прочность сплава) и кремнием (который улучшает литей­ные свойства алюминия) — в частности, сплав АlМgSi0,5 (авиль). В отечественных строитель­ных нормах этому сплаву отвечают марки АД31Т и АД31Т1.

Так, для производства оконных и дверных алюминиевых профилей и фасадных конструкций чаще всего используют сплавы на основе системы Аl-Мg-Si, которые по своему химическому составу от­носятся к достаточно пластичным алюминиевым сплавам, которые упроняются термической обработкой. Практически все заграничные производители используют сплав АlМgSi0,5F22 (сплав №6060 в соответствии с «Международным регистром сплавов и химических компози­ций для алюминиевых сплавов”, выданным Вашингтонской Ассоциацией Алюминия), а укра­инские и российские производители используют сплав АДЗ1. Характеристики по прочности отмеченных сплавов принципиально не отличаются между собой и приведенны в табл.2.5.

Таблица 2.5

Характеристики алюминиевых сплавов для прессования алюминиевых профилей

Характеристики

Единица

Сплавы

измерения

АlМgSi0,5F22

АД31

Объемный вес

кг/м3

2700

2710

Модуль упругости

МПа

70000

Граница прочности (временное сопротивление разрыву)

МПа

220

160

Относительное удлинение при разрыве

%

10

8

Коэффициент температурного расширения

1/°С

20* 10

В последнее время строители все чаще используют при разработке больших пространствен­ных конструкций с достаточно высокими нагрузками сплавы средней прочности типа 6061, 6082 (аналоги АДЗЗ и АД35) с пределом прочности 300 МПа и выше, которые используются для несущих конструкций.