Алюминий в строительстве и архитектуре

Производство изделий из алюминия: преимущества и недостатки изделий + 4 этапа запуска полномасштабного бизнеса на производстве алюминиевых изделий бытового направления + 3 шага по организации домашнего дела на декоративных изделиях из алюминия.

Понадобится

Все, что нужно для работы, можно добыть в ближайшем карьере, собрать на улице или купить у приемщика металла:

  • алюминиевый лом;
  • металлическую бочку;
  • стальную емкость;
  • древесный уголь;
  • кварцевый песок и глину;
  • тальк.

Для соблюдения технологии и безопасности процесса обзаведемся: клещами, трамбовкой и колотушкой, лопатой и мастерком, точильным камнем и наждачкой.

Авиация

Сплав алюминия является основным конструкционным материалом, который используется в современной авиапромышленности. Его потребление резко возросло на этапе развития самолетами дозвуковых и сверхзвуковых скоростей.

что делают из алюминия

На данный момент существуют сплавы различных серий – от 2ххх до 7ххх. Металл версии 2ххх используется для работы при очень высоких температурах, при этом у него высокий коэффициент вязкости разрушения. Сплавы серии 7ххх используются для создания деталей, которые будут эксплуатироваться под большой нагрузкой и низкой температурой. Они отличаются высокой сопротивляемостью коррозии. Малонагруженные узлы уместно делать из сплавов серии 3ххх, 5ххх, 6ххх. Такие используются в масло-, гидро- и топливных системах.

В России при создании узлов для самолетов используют высокопрочные алюминиевые сплавы, которые предварительно подвергаются термической обработке. Также активно используются сплавы средней прочности. Обшивка лайнера, крылья, фюзеляж, киль и т. д. – все эти элементы изготавливаются именно из этого материала. Сплав 1420 активно используется для создания сварного фюзеляжа пассажирского лайнера. Теперь понимаем, что делают из алюминия в авиации.

Где и как применяют алюминий?

В наше время в мире производится более 50 миллионов тонн алюминия в год, например, в 2008 году по данным американской Алюминиевой Ассоциации – 53 миллиона тонн.

  • Куда же идет весь этот алюминий?
  • В каких отраслях промышленности применяется?
  • Где мы с ним сталкиваемся в повседневной жизни?

Потребление алюминия на душу населения

Душевое потребление алюминия в развитых странах мира по состоянию на 1997 года показано на рисунке ниже.


Потребление алюминия на душу населения в Японии, США и Европе (1997 год) [4]

Космическая техника

лестница алюминиевая

Также данный металл обладает преимуществом при создании космической техники. Благодаря небольшому весу и высоким показателям удельной прочности из алюминия можно изготовить баки, носовые и межбаковые части ракеты. Этот металл хорошо работает при криогенных температурах в контакте с гелием, водородом и кислородом. У него происходит криогенное упрочнение – явление, при котором показатели прочности при понижении температуры растут.

Однако это еще не все, что делают из алюминия. Он находит применение и в других отраслях.

Производство алюминия

Для производства алюминия используют бокситы — это горная порода, которая содержит гидраты оксида алюминия. Мировые запасы бокситов почти не ограничены и несоизмеримы с динамикой спроса.

Боксит дробят, измельчают и сушат. Получившуюся массу сначала нагревают паром, а затем обрабатывают щелочью — в щелочной раствор переходит большая часть оксида алюминия. После этого раствор длительно перемешивают. На этапе электролиза глинозем подвергают воздействию электрического тока силой до 400 кА. Это позволяет разрушить связь между атомами кислорода и алюминия, в результате чего остается только жидкий металл. После этого алюминий отливают в слитки или добавляют к нему различные элементы для создания алюминиевых сплавов.

Потребление в промышленности и жизни

На рисунке ниже показаны восемь секторов промышленности и строительства, в которых применение алюминия происходит особенно активно. Процентные доли по различным секторам промышленности в общем потреблении представлены по статистическим данным Международного Института алюминия за 2007 год. С тех пор, думается, картина в целом не изменилась, и эти данные вполне актуальны.

primenenie-alyuminiyaПрименение алюминия в готовой промышленной продукции [1]

Основными отраслями промышленности, которые активно применяют алюминий, являются:

  • Строительство
  • Упаковывание продукции
  • Электрическая промышленность
  • Транспортное машиностроение
  • Производство машин и оборудования
  • Производство товаров для повседневной жизни
  • Порошковая металлургия
  • Раскисление стали в черной металлургии

Потребительские товары

Алюминий в больших объемах применяется при изготовлении различных компонентов, деталей и корпусов многих потребительских изделий, которые окружают нашу жизнь – бытовых товаров, например, холодильников, морозильников, посудомоечных машин. Холодильники и морозильники содержать холодильные агрегаты, которые, как упоминалось выше, также содержат значительное количество алюминия. Важными свойствами алюминия для потребительских товаров являются:

  • эстетические свойства;
  • коррозионная стойкость;
  • прочность;
  • высокая теплопроводность (для холодильных агрегатов).

Деформационное упрочнение

Деформационное упрочнение – это пластическая деформация, например, в результате холодной прокатки, которая создает дислокации в кристаллической решетке алюминия. С ростом степени пластической деформации эти дислокации все больше сталкиваются друг с другом и, в результате этого, увеличивают сопротивление дальнейшей деформации и, следовательно, происходит увеличение уровня прочности. Деформационное упрочнение (нагартовка) проявляется себя в виде сильного увеличения отношения Rp0,2/Rm с соответствующим заметным снижением величины относительного удлинения при разрушении испытательного образца.

Рисунок 3 – Влияние степени нагартовки на механические свойства [3]

Этот механизм упрочнения применяют для повышения прочности алюминия и алюминиевых сплавов следующих систем легирования:

  • Al
  • Al-Mn
  • Al-Mg
  • Al-Mg-Mn

Строительство

В гражданском или промышленном строительстве алюминиевые сплавы тоже активно используются. Их перспективность подтверждена мировой практикой и технико-экономическими расчетами. Применение алюминия позволяет уменьшить металлоемкость и повысить надежность и долговечность конструкции. Большинство современных зданий со стеклянными фасадами имеют «скелет» из данного материала.

Нефтехимическая промышленность

При разработке деталей, применяемых в оборудовании для разведки, добычи и переработки нефти, предъявляются строгие требования к материалу. Бурильное оборудование становится более легким и эффективным при использовании сплавов алюминия, что позволяет упростить его транспортировку и прохождение глубины.

Эти сплавы являются идеальными для изготовления емкостей для хранения нефти. Нефтегазопроводные, бурильные или насосно-компрессорные алюминиевые трубы также тут активно применяются. В частности, для этого используется сплав Д16.

Производство бытовых предметов

В быту не счесть вещей, которые делаются из этого металла. В частности, популярностью пользуются алюминиевые лестницы – они есть практически в каждом доме, гараже. Кухонная утварь, кронштейны для телевизоров – все эти элементы могут быть выполнены из алюминия, что уже говорить про более мелкие предметы.

Алюминиевые лестницы, кстати, уверенно вытеснили железные, так как последние очень тяжело переносить с места на место. Это еще раз демонстрирует преимущество этого металла. Перечислять изготавливаемые из него предметы быта можно очень долго.

Алюминиевые полуфабрикаты

Что такое полуфабрикаты?

Полуфабрикаты– это «полуготовая» алюминиевая продукция, которая была подвергнута некоторой обработке и которая должны подвергаться дальнейшей обработке для изготовления продукции, которая уже полностью готова для применения [1]. Полуфабрикаты включают изделия, изготовленные методами обработки давлением, а также, реже, литьем. Слитки для дальнейшей обработки давлением также не относятся к полуфабрикатам .

Чаще всего, «полуфабрикаты» – это продукция, которую изготавливают путем горячей или холодной обработки (экструзии, ковки, холодной или горячей прокатки, волочения). Общей характеристикой этих процессов является то, что в ходе них металл – алюминий – подвергается пластическому деформированию. Поэтому алюминиевые сплавы, которые предназначены для этих процессов называются «деформируемыми сплавами» (EN 573).

Высокая способность алюминия к обработке дает большой разнообразие алюминиевых деталей и изделий по размерам и форме: от фольги толщиной 6 микрометров и шириной 2 метра до плит шириной в несколько метров для применения в судостроении и самолетостроении, а также в машиностроении. Экструзия алюминия способна производить прессованную продукцию от труб толщиной 0,8 мм для электронной промышленности до профилей шириной 800 мм для современных высокоскоростных поездов.

Алюминиевый прокат

Прокатка – это технология, которая обычно применяется для изготовления такой алюминиевой продукции, как полосы, листы и фольга. Перед тем, как металл подвергают горячей прокатке, со слитка снимают поверхностный слой, который образовался при его литье. Затем слиток нагревают в печи до температуры прокатки. Во время прокатки изделие охлаждают специальными эмульсиями. За каждый проход через прокатные ролики происходит значительное снижение толщины проката. В зависимости от требований к конечным размерам и свойствам горячекатаные полосы могут подвергаться дальнейшей обработке на стане холодной прокатки до тонкого листа или фольги. Свойства и технические условия поставки для этой алюминиевой продукции установлены в европейском стандарте EN 485.

Алюминиевые листы

Алюминиевая фольга

Прессованная продукция

В отличие от других процессов по производству полуфабрикатов методы экструзии (прессования) алюминиевых сплавов позволяют изготавливать наиболее разнообразные формы поперечного сечения – от простых сплошных профилей до сложных профилей с несколькими полостями. Однако необходимо отметить, что существуют некоторые ограничения, которые вытекают из специфических условий самого процесса экструзии. Профили с большими различиями по толщине полок и стенок, а также профили, у которых толщины стенок слишком тонкие по сравнению с общими размерами поперечного сечения, требуют значительных усилий и затрат по изготовлению прессового инструмента, обеспечению стабильности прессования и эффективной правки растяжением.

Прессованные алюминиевые профили

Доступные размеры профилей (EN 755 и EN 12020) зависят от материала (алюминиевого сплава), а также от диаметра описанной окружности профиля.

Холоднотянутые изделия

Холоднотянутое изделие – это изделие, которое получают путем протягивания материала через матрицу (рисунок 12).

Что изготавливают из алюминия

Волочение прутка (а) и трубы (б)

Исходным материалом для холоднотянутых изделий, которые получают холодным волочением, являются прессованные прутки и трубы, а также катаные или литые заготовки, которые получают непрерывным литьем и прокаткой. Технически возможно подвергать холодному волочению и прессованные профили, однако это считается экономически невыгодным и поэтому не применяется на практике.

Требования к холоднотянутой алюминиевой продукции установлены в EN 754.

Поковки

Обычные размеры поковок так называемой открытой ковки составляют: длина – до 5 метров, ширина – до 2 метров и площадь поверхности – до 2 м 2 . Поковки, которые изготавливались в закрытых матрицах, такие как автомобильные колесные диски или несущие детали для самолетов и транспортных средств, отличаются высокой прочностью и вязкостью и поэтому их применяют для высоконагруженных и ответственных компонентов.

Что изготавливают из алюминия

Кованый алюминиевый рычаг подвески [6]

Алюминиевые композиты

Алюминий может комбинироваться с другими материалами – металлическими и неметаллическими – при изготовлении композитных материалов. Когда алюминий комбинируют с металлами, такими как сталь или медные сплавы, то их обычно соединяют с помощью сварки под давлением или сварки трением.

Двумерные комбинации алюминия с неметаллами, например, с пластиком или деревом, представляют собой, так называемые, сэндвичные элементы, которые изготавливают с помощью адгезивного склеивания или заполнения пеной пространства между двумя наружными алюминиевыми слоями.

Бороалюминиевый композит (40 % волокон бора)

Листовые гнутые полуфабрикаты

Эту продукцию изготавливают из алюминиевого листа или полосы путем холодной обработки, которая включает пластическую деформацию. Примерами таких алюминиевых изделий являются:

  • Профили из листов и полос, которые получают методом роликовой гибки (рисунок 16).
  • Профили из полосы, которые изготавливают путем роликовой гибки или протяжки через матрицу; примером таких профилей являются профили для оконных жалюзей.
  • Профили, которые изготавливают путем гибки полос.
  • Сварные тонкостенные трубы, например, для теплообменников.
  • Спиральные сварные трубы.
  • Гофрированные трубы (гибкие трубы).

Изготовление алюминиевых профилей методом роликовой гибки [7]

Правила приема алюминиевого лома

Процесс приема металлолома из алюминия

Прием лома алюминия осуществляется в каждом пункте сбора лома металлов. Обычно процесс приема алюминия осуществляется по следующей схеме:

1. Оценка. Сотрудники приемного пункта оценивают состояние лома, учитывая его объем, качество, включения чужеродных объектов и примесей. Проводят экспертизу на уровень радиационной безопасности;

Проверка качества алюминиевого лома

Сотрудник пункта проверяет количество алюминия в ломе и уровень его радиации

2. Взвешивание. Сотрудники пункта сдачи металлов обязаны взвешивать металлолом только в присутствии сдающего.

3. Составление документов. Сдающий пишет заявление на сдачу металлолома, указывая свои паспортные данные, сведения о ломе, дату и подпись; 4. Расчет. Исходя из общего веса и стоимости одного килограмма, сотрудники выплачивают сумму за лом.

Важно отметить, что металлолом должен быть классифицирован согласно установленным параметрам и только после этого оценен.

Необходимые документы

Физическому лицу, сдавая металлолом, нужно иметь с собой паспорт, а также документы на собственность, если сдается лом крупных размеров, например, запчасти автомобиля или бытовой техники.

Если металлолом сдает юридическое лицо, то его представитель обязан предъявить:

• сопроводительную документацию (накладные, чеки, квитанции);

• доверенность, дающую право получать денежные средства от реализации;

• доверенность на лом;

• акты о списании вышедшего из строя оборудования, которое сдается в приемку.

Применение в быту

Исследуя влияние алюминия на различные пищевые продукты, ученые установили, что при контакте пищи с алюминием не разрушаются витамины. Это открытие послужило причиной широкого применения алюминия в пищевой промышленности, в виде посуды из алюминия, а также в косметике и бытовой химии. Из алюминия изготавливают разнообразную аппаратуру, предназначенную для переработки пищевых продуктов в сахарной, кондитерской, маслобойной и других отраслях промышленности.

Рисунок 9 – Алюминивая посуда

Алюминиевых изделий изобилие, как на кухне крупного предприятия общественного питания, так и на домашней кухне: мясорубки, вилки, ложки, чашки, тазы, посуда из алюминия и т. д. Алюминиевая фольга — прекрасный упаковочный материал, хорошо сохраняющий различные продукты. В обертку из алюминиевой фольги упаковываются кулинарный жир, маргарин, мороженое, конфеты и многое другое, поэтому его еще именуют — пищевой алюминий. В алюминиевые тубы традиционно упаковывается зубная паста. Чтобы было удобно пользоваться, некоторые продукты, такие, например, как плавленый сыр, упаковывают в тубы с отвинчивающейся крышкой. В таких тубах берут с собой в космос продукты питания космонавты. Все чаще тонкий листовой пищевой алюминий применяется вместо жести при производстве консервных банок, а также все больше посуды из алюминия изготавливают производители [5].

Фармацевтика

Говоря об универсальности алюминия, нельзя обойти вниманием важный факт: металл, из которого делают посуду и самолеты, широко применяется для лечения и предупреждения тяжелых болезней и одобрен для этих целей Всемирной организацией здравоохранения. Конечно, речь идет не об алюминии в чистом виде, а о его соединениях.

В 1926 году было открыто, что осажденный квасцами дифтерийный токсоид (обезвреженный бактериальный токсин) гораздо лучше стимулирует выработку антител, чем он же в чистом виде. С тех пор для усиления действия вакцин чаще всего используют алюминиевые соли, поскольку они считаются безвредными для человека.

Именно на основе алюминия производят наиболее эффективные антациды. Гидроокись алюминия, хорошо нейтрализующая кислоту, нужна для лечения язвенных болезней, диспепсии, раздражения желудка. Для этих же целей подходит фосфат алюминия.

Рисунок 10 — Лекарства Рисунок 11 — Дезодоранты

Но даже тем, у кого прекрасное здоровье, пригодится содержащее алюминий средство, которое продается в любое аптеке, да и не только. Речь идет о дезодоранте-антиперспиранте. Еще древние греки и римляне использовали квасцы для подавления секреции. Обычными квасцами пользовались и наши бабушки. В первые фабричные средства от запаха пота добавляли хлорид алюминия, а основным агентом современных средств является хлоргидрат алюминия. Кстати, на чем основан эффект их действия, до сих пор точно не известно [6].

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...
Лазерные станки