Характеристики алюминия 3003 — механические свойства по состояниям
Характеристики алюминия 3003 существенно различаются в зависимости от состояния (темпера). Наиболее распространённые состояния, используемые при производстве сотового заполнителя, — H14, H18, H22 и H24.
| Состояние | Предел прочности (МПа) | Предел текучести (МПа) | Удлинение (%) | Твёрдость (HB) |
|---|---|---|---|---|
| O (отожжённый) | 110 | 41 | 30 | 28 |
| H12 | 131 | 117 | 10 | 35 |
| H14 | 152 | 145 | 8 | 40 |
| H16 | 179 | 165 | 5 | 47 |
| H18 | 200 | 186 | 4 | 55 |
| H22 | 138 | 117 | 12 | 36 |
| H24 | 159 | 145 | 9 | 42 |
| H26 | 179 | 159 | 7 | 48 |
Свойства алюминия 3003-H22
3003-H22 — это наклёпанное и частично отожжённое состояние. Оно обеспечивает:
- Предел прочности: 138 МПа
- Предел текучести: 117 МПа
- Удлинение: 12%
- Твёрдость: приблизительно 36 HB
- Лучшая формуемость по сравнению с H14 при несколько меньшей прочности
- Применяется для кровельных листов, кухонной утвари и декоративной отделки
В чём разница между 3003 H14 и 3003 H24?
Это один из наиболее часто задаваемых вопросов о характеристиках алюминия 3003.
| Свойство | 3003-H14 | 3003-H24 |
|---|---|---|
| Метод производства | Только наклёп | Наклёп + стабилизация |
| Предел прочности | 152 МПа | 159 МПа |
| Предел текучести | 145 МПа | 145 МПа |
| Удлинение | 8% | 9% |
| Твёрдость (HB) | 40 | 42 |
| Пружинение | Выше | Ниже |
| Формуемость | Хорошая | Несколько лучше |
| Лучшее применение | Общий лист, HVAC | Глубокая вытяжка, кровля |
Ключевое отличие: H14 подвергается наклёпу до полутвёрдого состояния. H24 проходит дополнительный процесс стабилизации после наклёпа, что снижает внутренние напряжения и улучшает стабильность формования. На практике H24 несколько легче формируется в изогнутые формы без растрескивания.
В чём разница между алюминием 6061 и 3003?
| Свойство | Алюминий 3003 | Алюминий 6061 |
|---|---|---|
| Серия | 3xxx (сплав Mn) | 6xxx (сплав Mg + Si) |
| Предел прочности (T6/H14) | 152 МПа | 310 МПа |
| Предел текучести | 145 МПа | 276 МПа |
| Удлинение | 8% | 12% |
| Обрабатываемость резанием | Низкая | Отличная |
| Свариваемость | Отличная | Хорошая |
| Коррозионная стойкость | Отличная | Хорошая |
| Формуемость | Отличная | Умеренная |
| Стоимость | Ниже | Выше |
| Термически упрочняемый | Нет | Да |
| Лучшее применение | Сотовый заполнитель, HVAC, кровля | Конструкции, авиация, обработанные детали |
Резюме: 6061 значительно прочнее и лучше поддаётся механической обработке, но 3003 дешевле, лучше формуется и более подходит для тонкофольговых применений, таких как сотовый заполнитель, где формуемость — а не грубая прочность — является приоритетом.
Наклёпывается ли алюминий 3003?
Да — алюминий 3003 наклёпывается. Это термически неупрочняемый сплав, что означает невозможность повышения его прочности с помощью термообработки. Вместо этого прочность увеличивается посредством холодной обработки (прокатка, волочение, гибка).
- Каждое обозначение H-состояния указывает на степень выполненной холодной обработки
- H14 = полутвёрдое (приблизительно 50% обжатие)
- H18 = полностью твёрдое (максимальная холодная обработка)
- Повторные изгибы при изготовлении увеличивают локальную твёрдость
- Это важно учитывать при формировании стенок сотовых ячеек — избыточная холодная обработка может вызвать растрескивание тонкой фольги
Характеристики сотового заполнителя из алюминия 3003
Сотовый заполнитель из алюминия 3003 является наиболее широко используемым коммерческим сотовым заполнителем. Он изготавливается путём растяжения тонкой фольги из алюминия 3003 в шестиугольную ячеистую структуру.
Размер ячейки, плотность и толщина фольги
| Размер ячейки (мм) | Размер ячейки (дюймы) | Толщина фольги (мм) | Плотность (кг/м³) | Прочность на сжатие (МПа) |
|---|---|---|---|---|
| 3,2 | ⅛″ | 0,04 | 130 | 6,9 |
| 3,2 | ⅛″ | 0,076 | 192 | 13,1 |
| 4,8 | 3/16″ | 0,04 | 82 | 3,8 |
| 6,4 | ¼″ | 0,04 | 54 | 2,1 |
| 9,5 | ⅜″ | 0,04 | 38 | 1,0 |
| 12,7 | ½″ | 0,04 | 29 | 0,55 |
| 19,0 | ¾″ | 0,04 | 19 | 0,24 |
Стандартные размеры панелей с сотовым заполнителем
| Ширина (мм) | Длина (мм) | Диапазон толщин (мм) | Примечания |
|---|---|---|---|
| 1000 | 2000 | 6 – 150 | Стандартный складской размер |
| 1220 | 2440 | 6 – 150 | Наиболее распространённый (4×8 фут) |
| 1500 | 3000 | 6 – 200 | Крупноформатные панели |
| Индивидуальный | До 4000 | 3 – 200 | OEM / поставка под проект |
Механические свойства сотового заполнителя 3003
| Свойство | Значение | Единица |
|---|---|---|
| Сплав фольги | 3003-H18 | — |
| Предел прочности фольги | 200 | МПа |
| Предел текучести фольги | 186 | МПа |
| Диапазон плотности заполнителя | 14 – 192 | кг/м³ |
| Рабочая температура | –60 до +180 | °C |
| Теплопроводность | 161 | Вт/м·К |
| Коррозионная стойкость | Отличная | — |
Насколько прочны алюминиевые сотовые панели?
Алюминиевые сотовые панели — одни из самых прочных панельных конструкций по отношению к своему весу. Сэндвич-конструкция — два облицовочных листа, соединённых с сотовым заполнителем, — значительно увеличивает жёсткость на изгиб без существенного увеличения веса.
Сотовая панель vs сплошной алюминиевый лист
| Свойство | Сотовая панель 25 мм | Сплошной лист Al 3 мм | Улучшение |
|---|---|---|---|
| Вес (кг/м²) | ~5,5 | ~8,1 | Легче на 32% |
| Жёсткость на изгиб | Очень высокая | Низкая | ~в 20 раз выше |
| Плоскостность под нагрузкой | Отличная | Умеренная | — |
| Ударопрочность | Умеренная | Выше | — |
| Стоимость за м² | Выше | Ниже | — |
Ключевые данные о прочности склеенных сотовых панелей (облицовочный лист 0,5 мм + заполнитель 3003):
- Прочность на сжатие по нормали: до 10 МПа (ячейка 3,2 мм, фольга 0,076 мм)
- Прочность на сдвиг (направление L): 1,4 – 6,9 МПа
- Прочность на сдвиг (направление W): 0,83 – 4,1 МПа
- Жёсткость на изгиб: в 100 раз выше, чем у сплошного листа эквивалентного веса
Материал сотового заполнителя из алюминия — Применение
Материал сотового заполнителя из алюминия на основе сплава 3003 применяется везде, где необходима плоская, лёгкая и жёсткая конструкция.
Применение по отраслям:
- Авиация: панели пола кабины, верхние отсеки, боковые стеновые панели салона
- Архитектура: панели фасадной облицовки, заполнение навесных стен, потолочные плиты
- Судостроение: переборки, настил, внутренние стеновые панели кают
- Транспорт: внутренние панели поездов, панели пола автобусов, борта кузовов грузовиков
- Строительство: панели чистых помещений, лабораторные столешницы, стенки лифтовых кабин
- Промышленность: прецизионные оптические столы, платформы для полупроводникового оборудования
- Мебель: облегчённые двери, офисные перегородочные панели, выставочные стенды
Сотовый заполнитель 3003 vs 5052
| Характеристика | Заполнитель 3003 | Заполнитель 5052 |
|---|---|---|
| Серия сплава фольги | 3xxx (Mn) | 5xxx (Mg) |
| Предел прочности (H18) | 200 МПа | 290 МПа |
| Коррозионная стойкость | Отличная | Отличная |
| Стоимость | Ниже | Выше |
| Доступность | Очень широкая | Широкая |
| Лучшее применение | Коммерческое, архитектурное | Авиация, судостроение, оборона |
Выбирайте 3003 для коммерческого строительства, архитектурной облицовки, мебели и общепромышленных панелей, где важны стоимость и доступность. Выбирайте 5052, когда требуется более высокая прочность на сжатие и сдвиг при том же размере ячейки — как правило, для авиационных, оборонных или морских конструкционных применений.
Что такое алюминий 3003?
Алюминий 3003 — это сплав на основе марганца из серии 3xxx. Это один из наиболее широко используемых коммерческих алюминиевых сплавов, поскольку он сочетает хорошую коррозионную стойкость, умеренную прочность и отличную формуемость при относительно низкой стоимости.
Состав алюминия 3003
| Элемент | Содержание (%) |
|---|---|
| Алюминий (Al) | 96,7 – 99,0 |
| Марганец (Mn) | 1,0 – 1,5 |
| Медь (Cu) | 0,05 – 0,20 |
| Железо (Fe) | не более 0,70 |
| Кремний (Si) | не более 0,60 |
| Цинк (Zn) | не более 0,10 |
| Прочие | не более 0,15 |
Содержание марганца является ключевым отличием — оно увеличивает прочность примерно на 20% по сравнению с чистым алюминием 1100, сохраняя при этом практически такую же формуемость и коррозионную стойкость.
Часто задаваемые вопросы
Какова твёрдость алюминия 3003? Твёрдость алюминия 3003 зависит от состояния. Типичные значения: состояние O = 28 HB, H14 = 40 HB, H18 = 55 HB. Для фольги сотового заполнителя стандартным является состояние H18 (55 HB), поскольку максимальная холодная обработка обеспечивает наилучшее соотношение жёсткости к весу в расширенной ячеистой структуре.
Каков состав алюминиевого сплава 3003? Алюминий 3003 содержит приблизительно 1,0–1,5% марганца в качестве основного легирующего элемента, небольшое количество меди (0,05–0,20%) и железо (до 0,70%). Остальное — алюминий (96,7–99,0%). Это термически неупрочняемый сплав, упрочняемый только холодной обработкой.
Какова плотность алюминиевого сотового заполнителя? Плотность алюминиевого сотового заполнителя варьируется от приблизительно 14 кг/м³ (крупная ячейка, тонкая фольга) до 192 кг/м³ (мелкая ячейка, толстая фольга). Наиболее распространённые коммерческие марки, применяемые в архитектурных и транспортных панелях, имеют плотность от 29 до 82 кг/м³.
Можно ли применять сотовый заполнитель из алюминия 3003 на открытом воздухе? Да. Сплав 3003 обладает отличной коррозионной стойкостью, подходящей для наружного применения. В фасадных панелях для наружной отделки сотовый заполнитель, как правило, склеивается между двумя алюминиевыми облицовочными листами с герметизированными кромками для предотвращения попадания влаги в открытую ячеистую структуру.
Comments are closed