تعتبر السبائك 5052 واحدة من سبائك الألومنيوم-المغنيسيوم الأكثر تحديدًا على نطاق واسع في الهياكل البحرية. إن اختيار سمك اللوحة الصحيح هو دائمًا توازن بين القوة الهيكلية والوزن وقابلية اللحام وأداء التآكل وتكلفة المواد. توضح الأقسام أدناه نطاقات السُمك التي يتم لفها عادةً لبناء السفن، والمعايير التي تحددها، وفحوصات التصميم التي تحدد الرقم النهائي في الرسم.
نطاق سمك لوحة الألومنيوم 5052 المشترك لبناء السفن
عادةً ما يتم لف الألواح المستخدمة في هياكل البدن والطوابق والهيكل الداخلي بين 1.6 ملم و6 ملم. يتم إنتاج أقسام أثقل للعارضة وأسرّة المحرك والتعزيزات المحلية.
1.6 ملم - 2.5 ملم:مراكب خفيفة الوزن، وهياكل فوقية، وألواح غير محامل-وبطانات داخلية.
3 ملم - 4 ملم:قوارب العمل متوسطة الحجم-، وسفن الشحن الصغيرة، وألواح الأسطح والحواجز المقاومة للماء.
5 ملم - 6 ملم:الأوعية الكبيرة والطلاء السفلي والعارضة والإطارات التي تحمل الأحمال الثقيلة أو الصدمات.
يجب أن يتم اقتباس تفاوت السُمك مقابل المعيار المطلوب، لأن الانحراف المسموح به يكون أكبر نسبيًا على الصفائح الرقيقة ويؤثر بشكل مباشر على حساب التصغير.
اختيار السماكة حسب الوظيفة الهيكلية
| سماكة | مكون نموذجي | سبب التصميم |
|---|---|---|
| 1.6 - 2.5 ملم | البنية الفوقية، ألواح السطح، البطانات الداخلية | وزن منخفض، سهولة التشكيل واللحام، صلابة كافية مع أدوات التقوية |
| 3 - 4 ملم | طلاء السطح الرئيسي والحواجز وجدران خزان الوقود والمياه | القوة المتوازنة والصلابة والوزن. سلوك التعب الجيد |
| 5 - 6 ملم | الطلاء السفلي، العارضة، الإطارات، أسرة المحرك | قوة محلية عالية، ومقاومة للصدمات والتآكل في المنطقة المحملة |
| 6 ملم فما فوق | حذاء العارضة، الجذع، التعزيز المحلي، فتحات الفتحات | يقاوم أحمال التأريض والقوى المركزة من الآلات |
المعايير والطباع وراء الأرقام
السبائك 5052 عبارة عن سبيكة Al-Mg غير قابلة للمعالجة بالحرارة- ويتم توفيرها في مزاج O، أو H32، أو H34، أو H112. يتم عادةً طلب الدرجات البحرية وفقًا للمستندات التالية، ويجب أن تأتي السماكة والتسامح والقيم الميكانيكية المذكورة من نفس المعيار المستخدم في حساب التصميم.
أستم B928:منتجات سبائك الألومنيوم عالية-للخدمة البحرية والبيئات المشابهة.
أستم B209:صفائح وصفائح الألومنيوم، بما في ذلك السبائك 5052، بتفاوتات سمك محددة.
إن 485-2 و إن 485-4:الخواص الميكانيكية والتفاوتات للألواح والشرائح والألواح المدرفلة على البارد-.
جيجابايت/T 3880.2 و جيجابايت/T 3880.3:الخواص الميكانيكية وتفاوتات الأبعاد لألواح وألواح الألمنيوم المطاوع.
سلسلة ISO 12215:يتم تطبيق الضغوط التصميمية والبسيطة للسفن الصغيرة على نطاق واسع على هياكل الألومنيوم.
القيم الميكانيكية النموذجية للصلب 5052 هي قوة شد تبلغ حوالي 195 ميجا باسكال مع استطالة تبلغ 25 بالمائة تقريبًا؛ يصل العمل -المصلد H32 إلى حوالي 230 ميجا باسكال مع إجهاد إثبات بنسبة 0.2 بالمائة بالقرب من 195 ميجا باسكال. إن الضغط العالي هو السبب وراء تفضيل H32 لطلاء السطح والهيكل، في حين يتم اختيار درجة حرارة O حيث يتطلب التشكيل الشديد.
كيفية تحديد السُمك الأمثل
نوع السفينة والغرض منها:تفضل الحرف الترفيهية الطلاء الرقيق للسرعة؛ تحتاج قوارب العمل وسفن النقل إلى طلاء أكثر سمكًا من أجل المتانة.
حجم السفينة:تؤدي المسافات الأطول والإزاحة الأعلى إلى زيادة لحظات الانحناء وبالتالي سماكة اللوحة.
الوظيفة الهيكلية:يتم التحكم في طلاء القشرة والسطح بواسطة الضغط المحلي والتباعد بين مواد التقوية؛ العارضة والطلاء السفلي عن طريق أحمال التأريض والصدمات.
اللحام والتصنيع:يتم لحام 5052 بسهولة باستخدام سلك حشو 5356 أو 5554، ولكن يجب التحكم في إدخال الحرارة وإعداد المفاصل باستخدام مقاييس أثقل للحد من التشويه.
التآكل والطلاء:تحمل اللوحة السميكة كتلة حرارية أكبر، مما يؤثر على معالجة الطلاء والتصاقه؛ ويظل إعداد السطح هو العامل الحاسم في تحقيق الأداء على المدى الطويل-.
التكلفة والوزن:كل ملليمتر إضافي يضيف وزنًا، ويقلل من الحمولة ويزيد من تكلفة المواد والوقود، وبالتالي فإن الحد الأدنى من السُمك المتوافق هو عادةً الخيار الاقتصادي.
تأثير السماكة على أداء السفينة
يؤدي تقليل سمك اللوحة إلى تقليل الإزاحة، مما يؤدي إلى خفض طاقة المحرك واستهلاك الوقود المطلوبين ويمكن أن يؤدي إلى زيادة سرعة الخدمة. تؤدي زيادة السُمك إلى زيادة معامل القسم وعمر الكلال، خاصة في منطقة القاع والعارضة، لكن السُمك الزائد يضيف وزنًا عاليًا في الهيكل ويمكن أن يقلل من هوامش الاستقرار. وبالتالي فإن الأمثل هو أنحف لوحة تفي بقاعدة التصغير وحالة الضغط المحلي وحدود اللحام والتعامل مع الفناء.
الأسئلة المتداولة
س: ما هو سمك لوحة الألومنيوم 5052 المستخدمة في هياكل القوارب؟
غالبًا ما يتم بناء الهياكل من ألواح مقاس 3 مم إلى 6 مم، مع مراكب أخف تستخدم ألواح مقاس 1.6 مم إلى 2.5 مم وأوعية عمل أكبر تستخدم 6 مم وما فوق في منطقة القاع والعارضة.
س: هل الألومنيوم 5052 مناسب لطلاء خط الماء أدناه-؟
نعم. 5052 يقاوم التآكل بمياه البحر بشكل جيد ويستخدم على نطاق واسع للأسطح المبللة. يجب أن تكون معزولة عن المعادن المتباينة ومحمية من الشقوق حول المثبتات والتجهيزات.
س: ما هو المزاج الذي يجب تحديده للوحة البحرية؟
يتم تحديد H32 أو H34 حيث تكون هناك حاجة إلى إجهاد إثبات أعلى للطلاء، ومزاج O حيث يجب تشكيل اللوحة أو دحرجتها إلى انحناء محكم، وH112 للمقاطع الأثقل المدرفلة على الساخن-.
س: كيف يتم تحديد درجة تحمل سماكة اللوحة؟
يتم تحديد التسامح من خلال معيار الطلب، على سبيل المثال ASTM B209 أو EN 485-4، ويتم التعبير عنه باعتباره انحرافًا ناقصًا وموجبًا مسموحًا به من السمك الاسمي المقاس خارج الحواف الملفوفة.
س: هل يمكن لحام اللوحة 5052 بدون المعالجة الحرارية للحام -؟
نعم. 5052 لا يتم تقويته بالمعالجة الحرارية، لذلك لا تتطلب الوصلات الملحومة معالجة حرارية بعد-اللحام. اللحام باستخدام حشو 5356 يعيد قوة المفصل إلى مستوى المعدن الأصلي.
س: هل تعمل لوحة 5052 السميكة على تحسين كفاءة استهلاك الوقود؟
لا، العكس. تعمل اللوحة السميكة على زيادة الإزاحة والسطح المبلل، مما يزيد من الطلب على الطاقة. لذلك يجب أن يعتمد السماكة على المتطلبات الهيكلية وليس على افتراض الكفاءة.
