El aluminio y el acero inoxidable pueden parecer similares, pero en realidad son completamente diferentes. Recuerda estas 10 diferencias y oriéntalas a la hora de elegir el tipo de metal para tu proyecto.
- Relación fuerza / peso. El aluminio generalmente no es tan fuerte como el acero, pero también es mucho más liviano. Esta es la razón principal por la que los aviones están hechos de aluminio.
- Corrosión. El acero inoxidable está compuesto de hierro, cromo, níquel, manganeso y cobre. Se agrega cromo como elemento para proporcionar resistencia a la corrosión. El aluminio es altamente resistente a la oxidación y corrosión, principalmente debido a una película especial en la superficie del metal (capa de pasivación). Cuando el aluminio se oxida, su superficie se vuelve blanca y, a veces, aparecen hoyos en él. En algunos ambientes extremadamente ácidos o alcalinos, el aluminio puede corroerse a un ritmo catastrófico.
- Conductividad térmica.El aluminio tiene una conductividad térmica mucho mejor que el acero inoxidable. Esta es una de las principales razones por las que se utiliza para radiadores y aires acondicionados de automóviles.
- Costo. El aluminio suele ser menos caro que el acero inoxidable.
- Fabricabilidad. El aluminio es bastante blando y más fácil de cortar y deformar. El acero inoxidable es un material más duradero, pero más difícil de trabajar ya que es más difícil de deformar.
- Soldadura. El acero inoxidable es relativamente fácil de soldar, mientras que el aluminio puede ser problemático.
- Propiedades termales. El acero inoxidable se puede usar a temperaturas mucho más altas que el aluminio, que puede volverse muy blando ya a 200 grados.
- Conductividad eléctrica. El acero inoxidable es un conductor realmente pobre en comparación con la mayoría de los metales. El aluminio, por otro lado, es un muy buen conductor de electricidad. Debido a su alta conductividad, peso liviano y resistencia a la corrosión, las líneas aéreas de transmisión de alto voltaje generalmente están hechas de aluminio.
- Fuerza. El acero inoxidable es más resistente que el aluminio.
- Impacto en la comida. El acero inoxidable reacciona menos con los alimentos. El aluminio puede reaccionar con los alimentos que pueden afectar el color y el olor del metal.
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Descripción de aluminio: El aluminio no tiene transformaciones polimórficas, tiene una red cúbica centrada en las caras con un período de a \u003d 0,4041 nm. El aluminio y sus aleaciones se prestan bien a la deformación en caliente y en frío: laminado, forjado, prensado, estirado, doblado, estampado de láminas y otras operaciones.
Todas las aleaciones de aluminio pueden soldarse por puntos, y las aleaciones especiales pueden soldarse por fusión y otros tipos de soldadura. Las aleaciones de aluminio forjado se dividen en endurecibles y no endurecidas por tratamiento térmico.
Todas las propiedades de las aleaciones están determinadas no solo por el método de obtención de un producto semiacabado y tratamiento térmico, sino principalmente por la composición química y especialmente por la naturaleza de las fases: endurecedores de cada aleación. Las propiedades del envejecimiento de las aleaciones de aluminio dependen de los tipos de envejecimiento: zona, fase o coagulación.
En la etapa de envejecimiento de la coagulación (T2 y T3), la resistencia a la corrosión aumenta significativamente y se proporciona la combinación más óptima de características de resistencia, resistencia a la corrosión por tensión, corrosión exfoliante, tenacidad a la fractura (K 1c) y plasticidad (especialmente en la dirección vertical). .
El estado de los productos semiacabados, la naturaleza del revestimiento y la dirección de corte de las muestras se indican a continuación: Leyenda para aluminio laminado:
M - Suave, recocido
T - Templado y envejecido naturalmente
T1 - Endurecido y envejecido artificialmente
T2: endurecido y envejecido artificialmente para una mayor tenacidad a la fractura y una mejor resistencia a la corrosión por tensión
ТЗ - Endurecido y envejecido artificialmente según el modo que proporciona la mayor resistencia a la corrosión por tensión y tenacidad a la fractura.
H - Trabajado en frío (láminas trabajadas en frío de aleaciones como duralumia alrededor del 5-7%)
P - Semi-estandarizado
H1 - Endurecido por trabajo reforzado (endurecimiento por trabajo de la hoja alrededor del 20%)
TPP: endurecido y envejecido naturalmente, mayor resistencia
GK - Laminados en caliente (láminas, planchas)
B - Revestimiento tecnológico
A - Galjanoplastia normal
ARRIBA - Revestimiento engrosado (8% por lado)
D - Dirección longitudinal (a lo largo de la fibra)
P - Dirección transversal
B - Dirección de altitud (espesor)
X - Dirección de la cuerda
P - Dirección radial
PD, DP, VD, VP, XP, PX: la dirección de corte de la muestra, que se utiliza para determinar la tenacidad a la fractura y la tasa de crecimiento de una grieta por fatiga. La primera letra caracteriza la dirección del eje de la muestra, la segunda caracteriza la dirección del plano, por ejemplo: PV: el eje de la muestra coincide con el ancho del producto semiacabado y el plano de la grieta es paralelo a la altura o el espesor. .
Análisis y obtención de muestras de aluminio: Minerales.Actualmente, el aluminio se obtiene de un solo tipo de mineral: la bauxita. La bauxita comúnmente utilizada contiene 50-60% A 12 O 3,<30% Fe 2 О 3 , несколько процентов SiО 2 , ТiО 2 , иногда несколько процентов СаО и ряд других окислов.
Las muestras de bauxita se toman de acuerdo con las reglas generales, prestando especial atención a la posibilidad de absorción de humedad por parte del material, así como a la diferente proporción de las proporciones de partículas grandes y pequeñas. La masa de la muestra depende del tamaño de la entrega probada: de cada 20 toneladas, se deben tomar al menos 5 kg en la muestra total.
Cuando se toman muestras de bauxita en pilas en forma de cono, se desprenden pedazos pequeños de todos los pedazos grandes que pesan\u003e 2 kg que se encuentran en un círculo con un radio de 1 my se colocan en una pala. El volumen faltante está lleno de pequeñas partículas de material extraídas de la superficie lateral del cono probado.
El material seleccionado se recoge en recipientes bien cerrados.
Todo el material de muestra se tritura en una trituradora en partículas con un tamaño de 20 mm, se vierte en un cono, se reduce y se tritura nuevamente en partículas con un tamaño<10 мм. Затем материал еще раз перемешивают и отбирают пробы для определения содержания влаги. Оставшийся материал высушивают, снова сокращают и измельчают до частиц размером < 1 мм. Окончательный материал пробы сокращают до 5 кг и дробят без остатка до частиц мельче 0,25 мм.
La preparación adicional de la muestra para el análisis se lleva a cabo después del secado a 105 ° C. El tamaño de partícula de la muestra para el análisis debe ser inferior a 0,09 mm, la cantidad de material debe ser de 50 kg.
Las muestras de bauxita preparadas son muy propensas a la delaminación. Si las muestras que constan de partículas con un tamaño<0,25 мм, транспортируют в сосудах, то перед отбором части материала необходимо перемешать весь материал до получения однородного состава. Отбор проб от криолита и фторида алюминия не представляет особых трудностей. Материал, поставляемый в мешках и имеющий однородный состав, опробуют с помощью щупа, причем подпробы отбирают от каждого пятого или десятого мешка. Объединенные подпробы измельчают до тех пор, пока они не будут проходить через сито с размером отверстий 1 мм, и сокращают до массы 1 кг. Этот сокращенный материал пробы измельчают, пока он не будет полностью проходить через сито с размером отверстий 0,25 мм. Затем отбирают пробу для анализа и дробят до получения частиц размером 0,09 мм.
Las muestras de fluorados líquidos fundidos utilizados en la electrólisis de aluminio fundido como electrolitos se toman con una cuchara de acero del líquido fundido después de retirar el depósito sólido de la superficie del baño. La muestra líquida de la masa fundida se vierte en un molde y se obtiene un pequeño lingote de dimensiones de 150x25x25 mm; luego, toda la muestra se muele hasta un tamaño de partícula de una muestra de laboratorio de menos de 0,09 mm ...
Fundición de aluminio: Dependiendo de la escala de producción, la naturaleza de la fundición y el potencial energético, la fusión de aleaciones de aluminio se puede realizar en hornos de crisol, en hornos de resistencia eléctrica y en hornos eléctricos de inducción.
La fusión de las aleaciones de aluminio debe proporcionar no solo una alta calidad de la aleación terminada, sino también una alta productividad de las unidades y, además, el costo mínimo de fundición.
El método más progresivo de fundir aleaciones de aluminio es el método de calentamiento por inducción con corrientes de frecuencia industrial.
La tecnología para la preparación de aleaciones de aluminio consta de las mismas etapas tecnológicas que la tecnología para la preparación de aleaciones basadas en cualquier otro metal.
1. Cuando se funde sobre ligaduras y metales de cerdo frescos, primero se carga el aluminio (completamente o en partes) y luego se disuelven las ligaduras.
2. Cuando se lleva a cabo la fusión utilizando una aleación de cerdo preliminar o silumin de cerdo en la carga, en primer lugar, las aleaciones de cerdo se cargan y funden, y luego se agrega la cantidad requerida de aluminio y ligaduras.
3. En el caso de que la carga esté compuesta por desperdicios y metales porcinos, se carga en la siguiente secuencia: cerdos de aluminio primario, fundiciones rechazadas (lingotes), desperdicios (primer grado) y refinados refundidos y ligaduras.
El cobre se puede introducir en la masa fundida no solo en forma de ligadura, sino también en forma de cobre electrolítico o desperdicio (introducción por disolución).
Actualmente, los grupos armados ilegales más comunes en el mercado ruso se pueden dividir en tres grandes grupos:
- sistemas con subestructura de aleaciones de aluminio;
- sistemas con subestructura de acero galvanizado con recubrimiento de polímero;
- sistemas con subestructura de acero inoxidable.
Los mejores parámetros de resistencia y termofísicos los proporcionan sin duda las estructuras de sub-revestimiento de acero inoxidable.
Análisis comparativo de propiedades físicas y mecánicas de materiales.
* Las propiedades del acero inoxidable y galvanizado son ligeramente diferentes.
Características térmicas y de resistencia del acero inoxidable y el aluminio.
1. Considerando una capacidad de carga 3 veces menor y una conductividad térmica 5,5 veces mayor del aluminio, el soporte de aleación de aluminio es un "puente frío" más fuerte que el soporte de acero inoxidable. Un indicador de esto es el coeficiente de uniformidad de la ingeniería térmica de la estructura de cerramiento. Según los datos de la investigación, el coeficiente de uniformidad de la ingeniería térmica de la estructura de cerramiento cuando se usa un sistema de acero inoxidable fue de 0.86-0.92, y para los sistemas de aluminio es de 0.6-0.7, lo que hace que sea necesario colocar un gran espesor de aislamiento y, en consecuencia, , aumentar el costo de la fachada ...
Para Moscú, la resistencia requerida a la transferencia de calor de las paredes, teniendo en cuenta el coeficiente de homogeneidad térmica, es para un soporte de acero inoxidable - 3.13 / 0.92 \u003d 3.4 (m2. ° C) / W, para un soporte de aluminio - 3.13 / 0.7 \u003d 4,47 (m 2. ° C) / W, es decir 1.07 (m 2. ° C) / W más alto. Por lo tanto, cuando se utilizan soportes de aluminio, el espesor del aislamiento (con un coeficiente de conductividad térmica de 0.045 W / (m. ° C) debe tomarse casi 5 cm más (1.07 * 0.045 \u003d 0.048 m).
2. Debido al mayor espesor y conductividad térmica de los soportes de aluminio, según cálculos realizados en el Instituto de Investigación en Física de la Edificación, a una temperatura del aire exterior de -27 ° C, la temperatura en el anclaje puede descender a -3,5 ° C e incluso más bajo, porque en los cálculos, el área de la sección transversal del soporte de aluminio se tomó como 1,8 cm 2, mientras que en realidad es de 4-7 cm 2. Cuando se usa un soporte de acero inoxidable, la temperatura en el anclaje fue de +8 ° C. Es decir, cuando se utilizan soportes de aluminio, el ancla trabaja en una zona de temperaturas alternas, donde es posible la condensación de humedad en el ancla, seguida de congelación. Esto destruirá gradualmente el material de la capa estructural de la pared alrededor del anclaje y, en consecuencia, reducirá su capacidad de carga, lo que es especialmente importante para las paredes hechas de material con una capacidad de carga baja (hormigón celular, ladrillo hueco, etc.). Al mismo tiempo, las juntas de aislamiento térmico debajo del soporte, debido a su pequeño espesor (3-8 mm) y alta conductividad térmica (en relación con el aislamiento), reducen la pérdida de calor solo en un 1-2%, es decir, Prácticamente no rompen el "puente frío" y tienen poco efecto sobre la temperatura del ancla.
3. Baja expansión térmica de las guías. La deformación térmica de la aleación de aluminio es 2,5 veces mayor que la del acero inoxidable. El acero inoxidable tiene un coeficiente de expansión térmica más bajo (10 10 -6 ° C -1) que el aluminio (25 10 -6 ° C -1). En consecuencia, el alargamiento de los rieles de 3 metros a una diferencia de temperatura de -15 ° C a +50 ° C será de 2 mm para el acero y 5 mm para el aluminio. Por lo tanto, para compensar la expansión térmica de la guía de aluminio, se requieren una serie de medidas:
a saber, la introducción de elementos adicionales en el subsistema - trineos móviles (para soportes en forma de U) u orificios ovalados con casquillos para remaches - no fijación rígida (para soportes en forma de L).
Esto conduce inevitablemente a la complicación y al aumento del costo del subsistema o una instalación incorrecta (ya que muy a menudo sucede que los instaladores no usan casquillos o arreglan incorrectamente el conjunto con elementos adicionales).
Como resultado de estas medidas, la carga de peso recae solo sobre los soportes de soporte (superior e inferior), mientras que otros sirven solo como soporte, lo que significa que los anclajes no se cargan de manera uniforme y esto debe tenerse en cuenta a la hora de desarrollar la documentación del proyecto. , que a menudo simplemente no se hace. En los sistemas de acero, toda la carga se distribuye de manera uniforme, todos los nodos están rígidamente fijos, la expansión térmica insignificante se compensa con el trabajo de todos los elementos en la etapa de deformación elástica.
El diseño del listón permite hacer un espacio entre las placas en los sistemas de acero inoxidable de 4 mm, mientras que en los sistemas de aluminio, al menos 7 mm, lo que tampoco se adapta a muchos clientes y estropea la apariencia del edificio. Además, la cala debe garantizar el libre movimiento de las placas de revestimiento por la cantidad de extensión de las guías, de lo contrario, las placas colapsarán (especialmente en la unión de las guías) o desdoblarán la cala (ambos pueden provocar la caída del revestimiento). platos). En un sistema de acero, no hay peligro de que las patas de la cala se doblen, lo que puede ocurrir con el tiempo en los sistemas de aluminio debido a grandes deformaciones por temperatura.
Propiedades de protección contra incendios del acero inoxidable y el aluminio.
Temperatura de fusión del acero inoxidable 1800 ° C y del aluminio 630/670 ° C (según la aleación). La temperatura durante un incendio en la superficie interior de la loseta (según los resultados de las pruebas del Centro Regional de Certificación OPYTNOE) alcanza los 750 ° C. Por lo tanto, cuando se utilizan estructuras de aluminio, puede producirse la fusión de la subestructura y el colapso de una parte de la fachada (en el área de la abertura de la ventana), y a una temperatura de 800-900 ° C, el propio aluminio soporta la combustión. El acero inoxidable no se derrite en caso de incendio, por lo que es más preferible para los requisitos de seguridad contra incendios. Por ejemplo, en Moscú, durante la construcción de edificios de gran altura, generalmente no se permite el uso de subestructuras de aluminio.
Propiedades corrosivas
Hasta la fecha, la única fuente confiable sobre la resistencia a la corrosión de una subestructura particular y, en consecuencia, la durabilidad, es la opinión experta de "ExpertKorr-MISiS".
Las más duraderas son las estructuras de acero inoxidable. La vida útil de dichos sistemas es de al menos 40 años en una atmósfera industrial urbana de agresividad moderada, y de al menos 50 años en una atmósfera relativamente limpia de agresividad débil.
Las aleaciones de aluminio, debido a la película de óxido, tienen una alta resistencia a la corrosión, pero en condiciones de mayor contenido de cloruros y azufre en la atmósfera, puede ocurrir una corrosión intergranular de rápido desarrollo, lo que conduce a una disminución significativa en la resistencia de los elementos estructurales y su destrucción. . Así, la vida útil de una estructura de aleaciones de aluminio en un ambiente industrial urbano de agresividad media no supera los 15 años. Sin embargo, de acuerdo con los requisitos de Rosstroy, en el caso de utilizar aleaciones de aluminio para la fabricación de elementos de la subestructura de grupos armados ilegales, todos los elementos deben necesariamente tener un revestimiento de ánodo. El recubrimiento anódico prolonga la vida útil de la subestructura de aleación de aluminio. Pero durante la instalación de la subestructura, sus diversos elementos están conectados con remaches, para los cuales se perforan agujeros, lo que provoca una violación del revestimiento del ánodo en el sitio de fijación, es decir, inevitablemente se crean áreas sin un revestimiento del ánodo. Además, el núcleo de acero del remache de aluminio, junto con el medio de aluminio del elemento, constituye un par galvánico, lo que también conduce al desarrollo de procesos activos de corrosión intergranular en los puntos de unión de los elementos de la subestructura. Cabe señalar que, a menudo, el bajo coste de uno u otro sistema NVF con una subestructura de aleación de aluminio se debe precisamente a la ausencia de un revestimiento de ánodo protector en los elementos del sistema. Los fabricantes sin escrúpulos de tales subestructuras ahorran en costosos procesos de anodización electroquímica.
El acero galvanizado tiene una resistencia a la corrosión insuficiente desde el punto de vista de la durabilidad de la estructura. Pero después de aplicar un recubrimiento de polímero, la vida útil de una subestructura de acero galvanizado con un recubrimiento de polímero será de 30 años en una atmósfera industrial urbana de agresividad moderada y de 40 años en una atmósfera relativamente limpia de agresividad débil.
Comparando los indicadores anteriores de subestructuras de aluminio y acero, podemos concluir que las subestructuras de acero en todos los aspectos son significativamente superiores al aluminio.
A la hora de elegir productos metálicos (toalleros y barandillas calefactables, platos y vallas, rejas o pasamanos) elegimos, en primer lugar, el material. Tradicionalmente, el acero inoxidable, el aluminio y el acero negro normal (acero al carbono) se consideran competidores. Si bien tienen una serie de características similares, sin embargo, difieren significativamente entre sí. Tiene sentido compararlos y descubrir cuál es mejor: aluminio o acero inoxidable (No se considerará el acero negro, por su baja resistencia a la corrosión).
Aluminio: características, ventajas, desventajas.
Uno de los metales más ligeros utilizados en la industria. Conduce muy bien el calor, no está sujeto a la corrosión por oxígeno. El aluminio se produce en varias docenas de tipos: cada uno con sus propios aditivos que aumentan la fuerza, la resistencia a la oxidación y la ductilidad. Sin embargo, con la excepción del costoso aluminio de calidad aeronáutica, todos comparten un inconveniente: una suavidad excesiva. Las piezas hechas de este metal se deforman fácilmente. Por eso es imposible utilizar aluminio donde hay mucha presión sobre el producto durante el funcionamiento (golpe de ariete en los sistemas de suministro de agua, por ejemplo).
Resistencia a la corrosión del aluminio algo caro. Sí, el metal no se "pudre". Pero solo debido a una capa protectora de óxido, que se forma sobre el producto en cuestión de horas en el aire.
Acero inoxidable
La aleación prácticamente no tiene inconvenientes, excepto por el alto precio. No le teme a la corrosión, no teóricamente, como el aluminio, pero prácticamente: no aparece una película de óxido sobre él, lo que significa que con el tiempo " acero inoxidable»No se desvanece.
Ligeramente más pesado que el aluminio, el acero inoxidable hace un excelente trabajo en el manejo de golpes, alta presión y abrasión (especialmente los grados que contienen manganeso). Su transferencia de calor es peor que la del aluminio: pero gracias a esto, el metal no "suda", hay menos condensación sobre él.
Sobre la base de los resultados de la comparación, queda claro: para realizar tareas donde se requiere bajo peso, resistencia y confiabilidad del metal, el acero inoxidable es mejor que el aluminio.
