آلیاژ 5052 یکی از پرکاربردترین آلیاژهای آلومینیوم{1}}منیزیم برای سازه‌های دریایی است. انتخاب ضخامت صفحه مناسب همیشه تعادلی بین استحکام سازه، وزن، قابلیت جوشکاری، عملکرد خوردگی و هزینه مواد است. بخش‌های زیر محدوده‌های ضخامتی که معمولاً برای کشتی‌سازی نورد می‌شوند، استانداردهایی که آن‌ها را تعریف می‌کنند، و بررسی‌های طراحی که عدد نهایی را در نقشه تعیین می‌کند، مشخص می‌کند.
محدوده ضخامت صفحه آلومینیومی معمولی 5052 برای کشتی سازی
صفحات مورد استفاده برای پوسته بدنه، عرشه و ساختار داخلی معمولا بین 1.6 میلی متر تا 6 میلی متر نورد می شوند. مقاطع سنگین تری برای کیل ها، بسترهای موتور و تقویت موضعی تولید می شوند.
1.6 میلی متر - 2.5 میلی متر:سفینه سبک وزن، روبناها، پانل‌های بدون بار-و پوشش داخلی.
3 میلی متر - 4 میلی متر:قایق‌های کار متوسط-، کشتی‌های باری کوچک، آبکاری عرشه و دیوارهای ضد آب.
5 میلی متر - 6 میلی متر:کشتی های بزرگتر، آبکاری کف، کیل ها و قاب هایی که بارهای سنگین یا ضربه را حمل می کنند.
تحمل ضخامت باید بر خلاف استاندارد سفارش داده شود، زیرا انحراف منهای مجاز به نسبت روی ورق نازک بزرگتر است و مستقیماً بر محاسبه قیچی تأثیر می گذارد.
انتخاب ضخامت بر اساس تابع ساختاری
| ضخامت | کامپوننت معمولی | دلیل طراحی |
|---|---|---|
| 1.6 - 2.5 میلی متر | روبنا، پانل های عرشه، آسترهای داخلی | وزن کم، شکل دهی و جوش آسان، سفتی کافی با سفت کننده ها |
| 3 - 4 میلی متر | آبکاری عرشه اصلی، دیواره ها، دیوارهای مخزن سوخت و آب | استحکام، استحکام و وزن متعادل؛ رفتار خستگی خوب |
| 5 - 6 میلی متر | آبکاری پایین، کیل، قاب، تخت موتور | مقاومت موضعی بالا، ضربه و مقاومت سایشی در ناحیه بارگذاری شده |
| 6 میلی متر و بالاتر | كفش كيل، ساقه، تقويت موضعي، دريچه ها | در برابر بارهای زمین و نیروهای متمرکز ماشین آلات مقاومت می کند |
استانداردها و خلق و خوی پشت اعداد
آلیاژ 5052 یک آلیاژ-گرمایی-قابل تصفیه Al-منیزیم غیرقابل درمان است و در حالت های O، H32، H34 یا H112 عرضه می شود. درجه های دریایی معمولاً بر اساس اسناد زیر سفارش می شوند و ضخامت، تحمل و مقادیر مکانیکی ذکر شده باید از همان استاندارد مورد استفاده در محاسبات طراحی باشد.
ASTM B928:محصولات آلیاژ آلومینیوم پر-منیزیم برای خدمات دریایی و محیط‌های مشابه.
ASTM B209:ورق و صفحه آلومینیومی شامل آلیاژ 5052 با تحمل ضخامت مشخص.
EN 485-2 و EN 485-4:خواص مکانیکی و تحمل برای ورق، نوار و صفحه نورد سرد{{0}.
GB/T 3880.2 و GB/T 3880.3:خواص مکانیکی و تحمل ابعادی برای ورق و ورق آلومینیوم فرفورژه.
سری ISO 12215:فشارهای برش و طراحی برای کشتی های کوچک که به طور گسترده در بدنه های آلومینیومی اعمال می شود.
مقادیر مکانیکی معمولی برای 5052 آنیل شده، استحکام کششی حدود 195 مگاپاسکال با تقریباً 25 درصد کشیدگی است. دمای کار سخت شده H32 به حدود 230 مگاپاسکال کششی با تنش 0.2 درصدی نزدیک به 195 مگاپاسکال می رسد. تنش مقاومت بالاتر دلیل ترجیح H32 برای آبکاری عرشه و بدنه است، در حالی که حالت O در جایی که شکل‌دهی شدید مورد نیاز است انتخاب می‌شود.
نحوه تعیین ضخامت بهینه
نوع و هدف کشتی:صنایع دستی اوقات فراغت برای سرعت بخشیدن به آبکاری نازک تر. قایق های کار و کشتی های حمل و نقل برای دوام به آبکاری ضخیم تری نیاز دارند.
اندازه کشتی:دهانه های طولانی تر و جابجایی بیشتر باعث افزایش گشتاورهای خمشی و در نتیجه ضخامت صفحه می شود.
عملکرد ساختاری:آبکاری پوسته و عرشه توسط فشار محلی و فاصله سفت کننده کنترل می شود. کیل ها و آبکاری پایین توسط بارهای ضربه و زمین.
جوشکاری و ساخت:5052 به راحتی با سیم پرکننده 5356 یا 5554 جوش می‌شود، اما حرارت ورودی و آماده‌سازی اتصال باید روی سنج‌های سنگین‌تر کنترل شود تا اعوجاج محدود شود.
خوردگی و پوشش:صفحه ضخیم تر، جرم حرارتی بزرگ تری را حمل می کند که بر چسبندگی و چسبندگی پوشش تأثیر می گذارد. آماده سازی سطح عامل تعیین کننده برای عملکرد بلندمدت-است.
هزینه و وزن:هر میلی متر اضافی وزن اضافه می کند، بار بار را کاهش می دهد و هزینه مواد و سوخت را افزایش می دهد، بنابراین حداقل ضخامت سازگار معمولاً یک انتخاب اقتصادی است.
تأثیر ضخامت بر عملکرد کشتی
کاهش ضخامت صفحه، جابجایی را کاهش می دهد، که باعث کاهش قدرت موتور و مصرف سوخت مورد نیاز می شود و می تواند سرعت سرویس را افزایش دهد. افزایش ضخامت مدول بخش و طول عمر خستگی را به خصوص در قسمت پایین و کیل افزایش می دهد، اما ضخامت بیش از حد وزن زیادی را در ساختار اضافه می کند و می تواند حاشیه های پایداری را کاهش دهد. بنابراین، بهینه، نازک ترین صفحه ای است که قاعده ریزش، فشار موضعی و محدودیت های جوشکاری و جابجایی محوطه را برآورده می کند.
سوالات متداول
س: چه ضخامت صفحه آلومینیومی 5052 برای بدنه قایق استفاده می شود؟
بدنه ها اغلب از صفحه 3 میلی متر تا 6 میلی متر ساخته می شوند، با کاردستی سبک تر با استفاده از پانل های 1.6 میلی متر تا 2.5 میلی متر و کشتی های بزرگتر با استفاده از 6 میلی متر و بالاتر در قسمت پایین و کیل.
س: آیا آلومینیوم 5052 برای آبکاری زیر-خط آب مناسب است؟
بله{0}} به خوبی در برابر خوردگی آب دریا مقاومت می کند و به طور گسترده برای سطوح خیس استفاده می شود. باید از فلزات غیر مشابه جدا شده و در برابر شرایط شکاف اطراف بست ها و اتصالات محافظت شود.
س: کدام حالت باید برای صفحه دریایی مشخص شود؟
H32 یا H34 در جاهایی که برای آبکاری به تنش مقاوم‌تر نیاز است، O در جایی که صفحه باید شکل بگیرد یا تا انحنای محکم بغلتد، و H112 برای بخش‌های سنگین‌تر{3} نورد گرم مورد نیاز است، مشخص می‌شود.
س: تحمل ضخامت صفحه چگونه تعریف می شود؟
تلورانس توسط استاندارد سفارش تعریف می شود، به عنوان مثال ASTM B209 یا EN 485-4، و به صورت منهای مجاز و انحراف به اضافه از ضخامت اسمی اندازه گیری شده در خارج از لبه های نورد شده بیان می شود.
س: آیا می توان صفحه 5052 را بدون عملیات حرارتی پس از{1} جوشکاری جوش داد؟
بله{0}} با عملیات حرارتی تقویت نمی شود، بنابراین اتصالات جوش داده شده نیازی به عملیات حرارتی پس از{1} جوش ندارند. جوشکاری با پرکننده 5356 استحکام مفصل را به سطح فلز اصلی باز می گرداند.
س: آیا صفحه 5052 ضخیم تر، راندمان سوخت را بهبود می بخشد؟
نه، برعکس صفحه ضخیم تر جابجایی و سطح خیس شده را افزایش می دهد که تقاضای برق را افزایش می دهد. بنابراین ضخامت باید بر اساس الزامات ساختاری باشد و نه بر اساس یک فرض کارایی.
