Дюраль и сталь сравнение
Обновлено: 18.05.2024
Рассмотрены различные характеристики алюминиевых сплавов и сплавов из стали. Определены области эффективного применения данных сплавов в строительстве. Приведенные данные свидетельствуют о рациональности применения алюминиевых сплавов в строительной отрасли.
Ключевые слова
ЭФФЕКТИВНОСТЬ, МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ, СТРОИТЕЛЬНЫЕ АЛЮМИНИЕВЫЕ КОНСТРУКЦИИ, СТРОИТЕЛЬНЫЕ СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ
Текст научной работы
В России применение металлических конструкций в строительстве в качестве несущих и самонесущих конструкций имеет довольно широкое распространение.
В первую очередь это конструкции, выполненные из прокатных и сварных профилей различных марок конструкционных углеродистых сталей, появление которых в нашей стране можно отнести к 40-м годам XIX века.
Первые же конструкции из алюминиевых сплавов, не смотря на дороговизну, были применены в начале XX века. Решающее значение применению данных сплавов в строительных конструкциях дали исследования профессора В. И. Трофимова, проводимые с 1957 года. Именно с середины 60-х годов XX века в СССР появилась проблема эффективности применения стальных и алюминиевых сплавов [1].
Металлоконструкции из алюминиевых сплавов имеют как преимущества, так и недостатки. Для дальнейшего сравнения приняты характеристики алюминиевого термически упрочняемого сплава АД31Т1 и стали конструкционной углеродистой Ст3сп, как наиболее распространенные в строительной отрасли, сравнительная таблица приведена в приложении 1.
Главным преимуществом алюминиевых сплавов можно назвать малый собственный вес (в 2,9 раз меньше чем у стали), относительно прочностных характеристик (отличающихся примерно в 2 раза). Для характеристики прочности строительных материалов с учетом собственного веса принято отношение предела прочности R к удельному весу γ [2]. Это отношение измеряется высотой столба постоянного сечения (C), в основании которого напряжения от собственного веса равны пределу прочности при сжатии:
Хотя алюминиевые сплавы по сравнению со сталью имеют высоту столба постоянного сечения в 1,5 раза большую, чем у сталей, для эквивалентного сравнения эксплуатационных качеств необходимо учитывать увеличенный расход материала для алюминиевых конструкций, чтобы обеспечить местную и общую устойчивость сжатых стержней. Изгибаемые элементы должны удовлетворять, в том числе и условиям жесткости, что требует высоких показателей по модулю упругости E материалов. Данная характеристика у стали в 3 раза выше, в сравнении с алюминиевыми сплавами.
Вышеприведенные показатели означают, что стальные конструкции эффективнее алюминиевых, кроме случаев, когда собственная масса конструкции составляет большую часть нагрузки.
Важным фактором, влияющим на несущую способность конструкций при динамическом воздействии на них, можно назвать логарифмический декремент затухания колебаний. Данный параметр у алюминиевых сплавов в 2,5 раза выше, чем у сталей, что позволяет рационально использовать его в конструкциях подверженных сейсмическим воздействиям.
Алюминиевые сплавы также имеют высокую стойкость против коррозии, за счет образования тонкой пленки окисла алюминия, в отличие от стали. Это свойство алюминиевых сплавов позволяет не только применять их в условиях воздействия химически агрессивных сред без устройства специального защитного покрытия, но и широко применять замкнутые в сечении профили. Применение же конструкций из стали замкнутого сечения довольно ограниченно в связи с тем, что необходимо обеспечивать герметизацию самой конструкции [3].
На работу конструкций в условиях низких отрицательных температур оказывает свойство материалов изменяться в объеме в связи с изменением температуры. Коэффициент линейного температурного расширения стали в 2 раза меньше алюминиевых сплавов, что позволяет выполнять из стальных конструкций более крупные температурные блоки. Однако, у стали в условиях низких и крайне низких температур значительно быстрее по отношению к алюминиевым сплавам снижается пластичность, предел прочности и ударная вязкость, что затрудняет эксплуатацию стальных конструкций и элементов при температурах ниже -40°C.
В последнее время все больше уделяется внимания пожарной безопасности [4]. Несмотря на высокую температуру плавления стали, превышающую аналогичный показатель у сплавов из алюминия на 800°, опыт обследования и испытания конструкций показал лучшую способность алюминиевых конструкций сохранять несущую способность и целостность конструкции [5]. Данные факты объясняются удельной теплоемкостью данных материалов, отличающихся в 2 раза.
Твердость алюминиевых сплавов в 1,6 раз меньше, чем стали, что значительно упрощает обработку материала, а также, учитывая малую массу, позволяет снизить энергоемкость на стадии изготовления, транспортировки и монтажа конструкций.
Вывод: несмотря на то, что стоимость алюминиевых сплавов за единицу массы в 5-8 раз превышает стоимость сплавов из стали, сплавы из алюминия являются конкурентоспособными, при использовании в несущих и самонесущих конструкциях зданий и сооружений, эксплуатируемых в условиях крайнего севера, в условиях сейсмической активности или при воздействии других динамических нагрузок, с высокими требованиями к коррозионной защите, огнестойкости, огнеупорности или долговечности, а также для конструкций с большими пролетами.
Сравнение материалов для изготовления ништяков
Часто задают вопросы о применяемости алюминиевых сплавов вместо стали или стеклопластика, или наоборот ))) Поясню на примере топливных баков.
При такой же или сравнимой прочности дна (нерж. сталь 3мм) АМГовку придётся порядка 8мм брать, а для стенок (нерж. сталь 1.5мм) порядка 4мм.
Это условно совершенно, т.к. материалы абсолютно разные и тупо в лоб сравнивать их просто не корректно.
Как говорится, что русскому хорошо — то немцу смерть ))) Так же и здесь. В одном месте можно применить что угодно, в каком-то только и исключительно сталь, а где-то и композит будет в самый раз.
На иностранных грузовиках, например, уже давно воздушные рессиверы делают из композита. Да и композитные баллоны под пропан-бутан тоже потихоньку вытесняют неподъёмные стальные.
Как видим, разница между нерж.сталью и АМг6 чуть более 1кг, а композит, при сравнительно той же прочности, ещё и тяжелее. Ниже рассмотрим прочностные характеристики и почему именно такие толщины сравниваются
Кроме веса, есть ещё основные мех.показатели (кроме прочих)
— Допустимое напряжение при растяжении
— Допустимое напряжение при изгибе
— Ударная вязкость
Для упрощённости сравнения, можно искомый показатель умножать на какой-то коэфф, чтобы достичь показателя сравниваемого материала, потом умножать на него же толщину сравниваемого листа материала, и смотреть, на сколько будет отличаться вес.
Например: сравним по ударной вязкости Ст45, АМг6 и композит, и сравним вес потребных для этого листов (естес-но одинакового размера, пусть будет как мы брали выше 1000х1000 мм).
Для АМг6 коэфф. будет 2.25, для композита 5.13
Теперь умножаем 1.5мм (стенка бака) на эти коэфф.: АМг6 1.5*2,25=3,375мм, и композит 7,695мм
Для пищевой нерж. ударная вязкость примерно одинаковая со Ст45, но выше пластичность, поэтому с примерно сравнимыми характеристиками лист АМг6 нужен 4мм, а стеклопластика 8мм (кстати, именно 8мм стенку и делают для таких баков). Но АМг6 плохо гнётся (лопается, а нагартованный вообще можно только клепать), поэтому лучше брать АМг3 и чуть толще, примерно 4.5мм, а это по весу 1000х1000 уже 12.02кг, так что наглядно видно, что никакой разницы по весу со стальным баком при сравнимой прочности нет и не будет (даже при стенке 4мм разница плюс-минус пару кг на весь бак не существенна).
В общем, ситуация следующая: для применения каких-либо материалов, нужно, для начала, понять, каким нагрузкам будет подвергаться деталь/изделие, какие условия эксплуатации, какие вокруг хим. реагенты и условия коррозии, а уже потом делать выводы и изделия.
Если взять бак, и существует вероятность долбануться его дном об камень, съехать на нём по косогору, одеться на пень, т.е. нужны самые высокие показатели ударной вязкости, упругости, жёсткости — альтернативы стали нет, тем более легированной/нержавеющей. К тому же она ещё и пластична и не хрупкая, и ей пофигу на рассол на дороге, долговременный грязевый компресс или ту же морскую воду
Если же бак не будет подвергаться точечным ударам, то можно и из АМг6 его сделать, и из стеклопластика. Из последнего даже лучше, т.к. он намного более гибкий при ударах и держит форму без разрушения.
Если сделать два бака из АМг6 и стеклопластика, то стеклопластиковым можно в футбол и лапту играть, а алюминиевый от первого же удара сомнётся, хоть 4мм стенка будь, хоть 8мм.
Но, при этом, точечным ударам алюминиевый бак будет сопротивляться гораздо лучше, чем стеклопластиковый, т.е пробить его примерно в 2 раза сложнее. Опять же, если взять достаточную толщину композита, те же 8мм, то и его будет достаточно сложно пробить. Конечно, съезжать на нём с горок всё же не рекомендуется, но зато вес 14кг… )))
Именно поэтому есть своё применение и ал.сплавам, и стальным деталям, и композитам. В авиастроении большую роль играет вес, нет точечных ударных нагрузок, свои требования к упругости и т.д.
Кроме того, для сварки алюминиевых деталей требуется гораздо более дорогое оборудование и расходники, а также квалификация сварщика, чем для стали. Для нержавейки где-то посередине между обычной сталью и ал.сплавами. Немаловажно и стоимость, АМг3 лист в розницу будет около 380 р/кг, одинаково или чуть дороже, чем хорошая нержавейка, но сварка будет дороже.
ПромАльпФорум
Крайнее время стали у меня в голове крамольные мысли ворочаться:
А нафига в промальпе нужны стальные карабины? Ну раньше понятно, вопрос в цене и ассортименте остро стоял, да и на восьмерках работали, там веревка дюраль на раз пилила. А сейчас зачем?
Прочности дюралевых карабинов хватает с запасом. Стальные 5-тонники нужны в лучшем случае пару раз в год. А на основном снаряжении зачем стальные? Одни минусы - вес в три раза больше, дюралевое снаряжение разбивается стальными карабинами очень заметно (отверстия у Гри-Гри, Десантеров, блочки и пр.). В работе дюраль приятнее. Ценники уже практически неотличимы (только не надо сравнивать цену на дюралевые карабины от Пецль и стальные от Ринг, пожалуйста ). Да и экономия смешная, хорошие карабины ходят по много лет.
Есть у меня ощущение, что я пользуюсь сталью чисто по инерции . С удовольствием выслушаю мнения на эту тему.
Итак: в каких случаях, кроме подъема тяжелых грузов (500 кг и больше??), стальные карабины имеют преимущество перед дюралевыми?
Пользуюсь, в основном, дюралевыми (и Рингами в том числе - на вспомогательных верёвочках, инструмент всякий развесить). Стальные использую для привязывания верья ко всяким железным конструкциям, вщёлкивая их в отверстия с заусенцами или с малым радиусом перегиба. Также там, где карабин модет встать на излом. Единственное применение, где всегда использую стальной конговский овал - так это в комплекте с тиблоком. Дюралевый овал от Вертикали очень быстро обрёл явные поперечные царапины от краёв тиблока и был заменён.
На снаряге стараюсь сочетать одинаковые материалы карабинов и спусковух (или зажимов).
У меня стальные отложены в сторону для двух видов работ: подъем тяжестей и на усы страховочные, им не так страшно когда боком-раком встают на всяких балках и конструкциях. Для тиблока овал стальной, для Протрахона тоже.
Всё остальное делается на дюрале.
На Протрэксион зачем сталь? И какие тяжести ты поднимаешь, что дюралевые рвутся? Я просто проанализировал тут веса, которыми работал крайние 2 года - так вот, больше 400 кг за раз ничего не поднимал, даже лебедками.
У него центральное отверстие стальное, куда карабин встегивается.
Тяжести - до 500, и те конечно редко. Дюралевые слава богу не рвутся . Но уж больно груз обычно ценный, запаса хочется. Да и при обвязке карабины не всегда ровно встают, в эти места ставлю Конги стальные, у них поперечная нормирована 13 кН.
Оно грамотно сделано, карабины дюралевые не портит.
WhiteEagle писал(а): Тяжести - до 500, и те конечно редко. Дюралевые слава богу не рвутся . Но уж больно груз обычно ценный, запаса хочется.
Думаю, слабое звено будет не дюралевый карабин, а тот же протрэк - не думаю, что он выдюжит нагрузки, при которых порвет карабин.
Но вцелом смысл у всех сходен и понятен.
Может и не портит, но я решил сталь по стали пустить.
Pavel T писал(а): Думаю, слабое звено будет не дюралевый карабин, а тот же протрэк - не думаю, что он выдюжит нагрузки, при которых порвет карабин.
Не совсем. Стальные на самом грузе, там нагрузка максимальная, причем в разные стороны как лебедь-рак-щука.
А протрах стоит на тяговой ветви. Там усилие не может быть больше чем 100-150 кг (сила с которой тянем).
WhiteEagle писал(а): У меня стальные отложены в сторону для двух видов работ: . и на усы страховочные, им не так страшно когда боком-раком встают на всяких балках и конструкциях.
Вот тоже было бы интересно попытать, как себя ведут при нагрузках наизлом дюралевые и стальные карабины. Точно знаю, что минимальные требования УИАА для дюраля (Виа Феррата) - 800 кг наизлом. И это немало. Поэтому я на усы смело дюральки ставлю и на балках не опасаюсь.
Ну если говорить о том, что дюралевая спусковуха быстрее стирается со стальным карабином - то это мягко говоря бред. Так же стирается, только сталь меньше. У меня вчера стальная рогатка на излом попала на последнем висе. Подсобник дал руку,я на одной подтянулся(хрен его знает как с моими 100кг.) Освободил и доработал. А сталь в нашем деле - гарант надёжности. И зря вы так о стальных карабинах.
Опять снова здорова. Кто про горы говорит? Ну уж десяток карабинов на 12 -й этаж на лифте тебя не затруднит?
Так вот,в промальпе парни используйте стальные карабины. Голову себе не забивайте буржуйскими прибамбасами.
Да здравствует стальной Ринг. оптимум цена-качество, дождаться бы только кейлока на них..
Правда на СУ у меня всё равно стальной Конг стоит, чтобы не путать столько дорогой мне, основной, с остальными
Я трижды, у разных людей встречал дюралевые карабины(два из низ были "Иримели") с вылетевшей заклепкой(поворотной либо упорной), кстати раньше не задавался вопросом, а она там стальная или дюралевая? В свете этого предпочитаю сталь.
И не про восьмёрку и не прикалываю. Когда есть вероятность того, что карабин ляжет на перегиб, всегда щёлкаю стальной.
Как всегда вредные споры. взрывающие мозг простого промальпа.
всем промальпам сталь применять.
считающим себя профи или близким к ним. применять моджно дюраль.
Сай писал(а): Как всегда вредные споры. взрывающие мозг простого промальпа.
Ринг рулит, даже с крючком. Сталь от "Вертикаль" толста и тяжела, да еще резьба муфты мелковата, крутить долго надо. А местами, редко, дюраль. Где то слышал, может кто подтвердит/опровергнет что прочность запирающего звена карабина не менее 10% от макс грузоподьемности. Мы на рингах ЯМЗ-850.01 с РПНом и ГТРом поднимали тонны 3 весу, правда краном, ну так вот дюраль там не вариант )))
Ринг рулит только своей ценой. А так, довольно бездарный карабин.
Малое раскрытие, крючки и идиотская муфта с вечно слетающим кольцом.
3 тонны я не рискнул бы поднимать на Рингах.
Конг X-large рулит!
Хотя если груз малоценный.
TrojAn писал(а): Да здравствует стальной Ринг. оптимум цена-качество, дождаться бы только кейлока на них..
Кейлок они делать не собирались ввиду существенного уменьшения прочности карабина с ним. (Общался с Габбасом Ахматзеивечем недавно.)
VL писал(а): Кейлок они делать не собирались ввиду существенного уменьшения прочности карабина с ним. (Общался с Габбасом Ахматзеивечем недавно.)
Жаль.
Но ведь сделали же они дюралевые с кейлоком, причём гарантируемые нагрузки с крючочком: в продольном направлении - 2200 кгс, в поперечном – 600 кгс, с открытой защелкой - 700 кгс.
А с кейлоком: в продольном направлении – 2200 кгс, в поперечном – 700 кгс, с открытой защелкой - 700 кгс.
Да, они не просто заменили ключок на кейлок, но и в целом изменили конструкцию карабина, но всё же .. неужели стальной ринг с кейлоком будет держать нагрузки хуже дюралевого?
Карабинам "Ринг" я верю на 100%. Производятся они уже 30 лет одним директором. Я общался с разными людьми, знающими производителя. Знающими как по работе--так и по многолетнему общению. Потом общался с самим производителем, директором и идейным вдохновителем . Смотрел ему в глаза.
Они даже металлопрокат перед заказом на заводе тестируют и хим.анализы делают! Сталь от не самого дешевого производителя, специально подобранную. Алюминий--для алюминиевых карабинов--везут не с ближних заводов на Урале, а из Красноярска! Потому что там лучше. Изделия тестируют десятками!
Сегодняшний Ринг-трапеция--порядка 7 тонн держит, в заключении разгибаясь плавно, а не ломаясь! При гарантированных 5 тоннах.
Скоро они будут выпускать 6 тонники, реально выдерживающие на пару тонн больше.
А Кей-лок на стальные поставить то можно, и держать больше 2500 карабин с запасом будет--но только тогда это будет уже обычный карабин, а не знаменитый 5-тонник Ринг!
Да, это будет уже не знаменитый пятитонник, но это будет хороший карабин, по очень приятно цене (что тоже не маловажно), выдерживающий значительно больше, чем 2200/700/700, ведь стальной трапециевидный Ринг, с открытой защёлкой выдерживает аж 1800 кгс .
2200 кг--современая серия !
Я за отечественный Ринг! Никогда не подводил. Клинит тока редкий карабин, но в сумочке на такой случай есть плоскогубцы. Это тоже Калашников промальпа. Предлагаю ветку "Калашников промальпа" для отечественных изделий простых и надежных.
Тоже юзаю Ринги - мне по душе. Стальными от крутых брендов пользуюсь только в целях страховки себя любимого, или очень ценного груза.
Да и кольца стопорные они усовершенствовали, сделав насечку--и теперь они практически не соскакивают.
Скоро можно будет открывать клуб любителей рингов
Что мне особо в них нравится, помимо не самого плохого качества и рабочих нагрузок, так это то, что производитель нигде не кричит, что наши карабины самые лучшие. И сравнивая партии 2002, 05 .. 09 годов, на лицо видна работа над ошибками.
Единственный минус стали - коррозия после слезания антикора, но я готов с этим мириться.
TrojAn писал(а): Скоро можно будет открывать клуб любителей рингов
Что мне особо в них нравится, помимо не самого плохого качества и рабочих нагрузок, так это то, что производитель нигде не кричит, что наши карабины самые лучшие. И сравнивая партии 2002, 05 .. 09 годов, на лицо видна работа над ошибками.
Единственный минус стали - коррозия после слезания антикора, но я готов с этим мириться.
Я наверно немного резковато выше выразился.
Конечно прочностные показатели у Ринга на высоте. И за свои деньги это отличный карабин . Но он неудобный.
Про исправленные колечки я не знал, у меня еще Ринги со старых времен. Последние лет 5 я их точно не покупал.
А для сбрасывания отпиленных чурок ему конкурентов нет - прочный и не жалко.
Смотря какое спусковое. На самой первой моей грише он прилично разбил отверстие в дюрале. Теперь у меня в гришах алюминиевые ОК-Triact'ы стоЯт.
Лучше все же сталь по стали применять и люминь по люминю.
Pavel T писал(а): . дюралевое снаряжение разбивается стальными карабинами очень заметно (отверстия у Гри-Гри, Десантеров, блочки и пр.)
Когда я только купил новый жумар, берег его как мог. И чтобы не разбивалось отверстие и перегиб веревки через отверстие был помягче я развальцевал медной втулочкой. Дома валялся кусок медной трубки. Померил, т очно подходит. Отрезал и шариком от подшипника потихоньку развальцевал. Это было лет пять назад. С тех пор пользовал только стальные карабины на нем и никаких проблем. А бывает мало карабинов и просто веревку продеваю и очень даже приятно. А насчет блочков и гри-гри надо посмотреть. Не мешало бы и на них защиту поставить.
vladimir123 писал(а): Ну если говорить о том, что дюралевая спусковуха быстрее стирается со стальным карабином - то это мягко говоря бред.
Pavel T писал(а): . дюралевое снаряжение разбивается стальными карабинами очень заметно (отверстия у Гри-Гри, Десантеров, блочки и пр.).
Читать внимательно учимся, уже потом в бреде обвиняем. Договорились? Если не веришь мне и Узбеку, могу фото выложить. Соединительные отверстия дюралевого снаряжения (только не восьмерки, я на них не работаю лет 10 уже) заметно деформируется.
Про гарантию надежности, работу наизлом и прочее. Если не рассматривать почти крановые варианты подъема тяжелых грузов, у кого при стандартной работе (подъем, спуск, маятники и прочее) на снаряге ломался металл дюралевых карабинов, в т.ч. наизлом? Случаи приведите, если есть (только не ОБС, пожалуйста). Я не сталкивался даже в горах, где вообще всяко бывает и полеты чаще и жестче в разы.
Я не агитирую за дюраль (сам на стали), просто глядя на свою связку стальных карабинов, которую я таскаю я вдруг подумал "Зачем?". Ведь дюраль даже наизлом выдерживает больше в разы, чем выдерживает цепь "зажим-веревка". Да и спусковины в большинстве начнут протравливать раньше, чем лопнет карабин.
Короче, думаю, что буду как Лаест - на себе дюраль. Оставлю сталь только для подъема груза да для навески.
WhiteEagle писал(а): Он на колесе стоит.
тут
Ну я своим ботаническим умом не понимаю, почему нагрузка на Протрэк у тебя в этой цепи будет существенно меньше, чем на карабин, на котором висит груз (трение в ролике упустим, ибо мало). Если комод весит 200 кг, то в момент подъема на Протрэке будет грубо 70 кг. А в тот момент, что на фотке - те же 200.
Читайте также: