Труба д16т: стандарт и особенности материала

По каким стандартам производится тонкостенная и толстостенная труба Д16т? Из какого материала она изготавливается? Чем этот материал отличается от альтернативных решений? Давайте разбираться.

Знакомьтесь: герой нашего сегодняшнего материала.

Сырье

Для начала давайте отделим мух от котлет. Д16т — это маркировка не самой трубы, а сплава, из которого она изготовлена. Как и все алюминиевые сплавы, наш отличается небольшой плотностью (около 2800 кг/м3).Главный недостаток алюминия — невысокая механическая прочность в большой степени нивелируется добавками других элементов периодической таблицы.

Состав

Согласно ГОСТ 4784-97, сплав Д16 имеет следующий состав:

Металл Массовая доля, % Fe До 0,5 Si До 0,5 Mn 0.3 — 0.9 Cr До 0,1 Ti До 0,15 Al 90.9 — 94.7 Cu 3.8 — 4.9 Mg 1.2 — 1.8 Zn До 0,25 Сторонние примеси Не более 0,15 (максимально по 0,05 на каждую)

Обратите внимание: количество алюминия в сплаве дано приблизительно. Этот металл является основой; при определенных условиях верхняя граница содержания, указанная в таблице, может быть превышена.Итак, основные компоненты сплава — алюминий и медь.Какие характеристики обеспечивает такой состав?

• Д16 заметно тверже чистого алюминия. Впрочем, как и все дюралевые сплавы.
• Прочность полностью сохраняется в диапазоне до 250 градусов по шкале Цельсия. Собственно, в диапазоне 120 — 250С этот сплав не знает себе равных среди всех видов дюралюминия.
• Верхняя граница кратковременного нагрева — около 500С.

Постобработка

Возможно, читатель обратил внимание на то, что название сплава — Д16 — отличается от вынесенного в заголовок статьи Д16т отсутствием буквы в конце.

Болванки сплавов Д16 и Д16т.

Она означает метод постобработки. Возможны следующие варианты:

Маркировка Описание Т Закаленный и естественно состаренный сплав Т1 Искусственно состаренный М Отожженный А Плакированный

Полезно: в прайс-листах производителей можно встретить маркировку вида Д16ТА. Так обозначается сплав, прошедший закалку, естественное старение и (после формирования детали) плакировку.

Терминология

Некоторые термины, вероятно, нуждаются в разъяснении.

• Отжиг — это нагрев до температуры рекристаллизации (в нашем случае — примерно до 500С) с последующим медленным охлаждением. Не вдаваясь в физику процесса, отметим, что отжиг придает металлам повышенную пластичность и вязкость, а заодно снимает внутренние напряжения в металлоконструкциях.
• При быстром охлаждении с температуры рекристаллизации до комнатной и ниже, физические свойства металла меняются в другом направлении: он, напротив, становится исключительно твердым. Соответствующий процесс называется закалкой.
• Плакировка — это нанесения на поверхность сплава слоя чистого алюминия. Дело в том, что он обладает большей коррозионной стойкостью, чем многие его сплавы; плакировка выполняет защитную функцию.

Нарушенный плакирующий слой на 5-рублевой монете.

А вот процесс состаривания сплава настолько любопытен, что мы посвятим знакомству с ним  отдельный раздел.

Состаривание

В начале 20 века (точнее, за десятилетие до Первой Мировой, в 1903 году) немецкий материаловед Альфред Вильм, сотрудник металлургической фабрики Durener Metallwerke AG, в процессе исследования свойств алюминия обнаружил неожиданный феномен.Сплав 96% алюминия с 4% меди после прохождения закалки, как и многие другие металлы, вполне предсказуемо делался более твердым и прочным. Однако процесс не останавливался при достижении сплавом комнатной температуры: при 20С в последующие 4-5 дней металл продолжал набирать прочность, не утрачивая при этом пластичности.Сплав назвали дюралюминием (в честь немецкого города Дюрена, в котором в 1909 году начали его промышленное производство), а его состав и технологию термообработки оперативно засекретили: первое время он массово применялся для строительства каркасов военных дирижаблей.

На фото — немецкий дирижабль Граф Цеппелин. Дюралюминий использовался для сооружения жесткого каркаса, делавшего летательный аппарат устойчивым к порывам ветра.

Шила, однако, в мешке не утаить: уже к 1920 году дюралюминий стал основным материалом в самолетостроении по всему миру. В процессе экспериментов выяснилось еще одно любопытное свойство сплава: процесс набора им прочности можно резко ускорить, нагрев его после закалки  до 188 — 193 градусов.В этом случае максимальная прочность достигалась за 11 — 13 часов, что, разумеется, с точки зрения технологичности производства выглядело куда более выигрышно.Насколько прочен сплав Д16т на фоне чистого алюминия? Сравним их устойчивость к нагрузке на сжатие: алюминий способен выдержать 7-8 кг/мм2, а дюралюминий&… 45.

Твердость, электро- и теплопроводность алюминиевых сплавов.

О сплаве полезно знать еще несколько вещей.

1. Его сварка весьма проблематична. Как правило, для соединения листовых деталей своими руками используются заклепки.
2. Сами заклепки нередко делают&… все из того же Д16т.
3. Приоритетная область использования сплава — авиастроение; реже он применяется для нужд автомобильной промышленности — в основном при изготовлении кузовов.
4. Его нельзя назвать дешевым материалом. Цена пресловутых труб из этой разновидности дюралюминия — от 500 рублей за килограмм.

ГОСТ 18482-79

В самом деле, вернемся к трубам. Они должны производиться  по ГОСТу 18482-79 &«Трубы прессованные из алюминия и его сплавов&».Давайте изучим основные положения документа:

• Трубы могут быть как круглыми, так и фасонными.

Несколько видов дюралюминиевого профиля.

• По толщине стенки стандарт предусматривает деление лишь на тонкостенные (стенка до 5 мм) и толстостенные (свыше 5 мм).
• Наружный диаметр для круглого сечения согласно содержащейся в стандарте таблице сортамента может варьироваться от 18 до 300 миллиметров. Предельно допустимые отклонения от номинального размера увеличиваются с ростом диаметра и принимают значения от 0,5 до 2,8 мм в большую или меньшую стороны.
• Толщина стенки может достигать 93,116 миллиметра при 300-миллиметровом диаметре.

Заметьте: таблица сортамента — не незыблемый канон. По согласования с поставщиком могут быть введены дополнительные размеры; допуски при этом берутся как для меньшего из ближайших диаметров.

• Длина изделий — от 1 до 6 метров: немерная, мерная или кратная мерной. В последнем случае действует общая для большинства аналогичных стандартов инструкция: на каждый рез делается 5-миллиметровый припуск. Что любопытно, трубы из более мягких сплавов могут поставляться в бухтах длиной до&… 15 километров.

Твердость сплава Д16т позволяет поставлять трубы только в прямых отрезках.

• Изделия с толщиной стенок свыше 10 мм и наружным диаметром от 100 мм не должны иметь заусенцев на своей наружной поверхности.

Заключение

Будем считать наше знакомство с новым материалом состоявшимся. Надеемся, что оно окажется полезным читателю (см.также статью &«Труба для теплого пола: как выбрать оптимальную разновидность и правильно ее уложить&»).Как обычно, видео в этой статье предложит его вниманию дополнительную информацию. Успехов!