หลักการเลือกใช้วัสดุและข้อดีของอลูมิเนียมอัลลอยด์สำหรับเรือ

หลักการเลือกใช้วัสดุและข้อดีของอลูมิเนียมอัลลอยด์สำหรับเรือ

มีความแข็งแรงจำเพาะสูงและโมดูลัสจำเพาะ

ความแข็งแรงของผลผลิตและโมดูลัสยืดหยุ่นของวัสดุเป็นพารามิเตอร์พื้นฐานที่สุดสำหรับการคำนวณความแข็งแรงของโครงสร้างเรือและกำหนดขนาดโครงสร้าง. เนื่องจากโมดูลัสยืดหยุ่นและความหนาแน่นของโลหะผสมอลูมิเนียมต่างๆ มีค่าใกล้เคียงกัน, และการเพิ่มองค์ประกอบโลหะผสมจำนวนเล็กน้อยหรือการเปลี่ยนสถานะการบำบัดความร้อนมีผลเพียงเล็กน้อยต่อองค์ประกอบเหล่านั้น, การเพิ่มความแข็งแรงของผลผลิตภายในช่วงหนึ่งจะเป็นประโยชน์ต่อการลดน้ำหนักของโครงสร้างเรือ. โดยทั่วไป, ความหนาแน่นของโลหะผสมอลูมิเนียมอยู่ที่ประมาณ 2.7~2.8/cm3, และโมดูลัสยืดหยุ่นอยู่ที่ประมาณ 70~73GPa. อย่างไรก็ตาม, มักจะเป็นเรื่องยากสำหรับอลูมิเนียมอัลลอยด์ที่มีความแข็งแรงสูงที่จะมีความต้านทานการกัดกร่อนและการเชื่อมได้ดีเยี่ยมในเวลาเดียวกัน. ดังนั้น, อลูมิเนียมอัลลอยด์สำหรับเรือโดยทั่วไปจะเลือกจากโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความแข็งแรงปานกลาง ทนต่อการกัดกร่อนและเชื่อมได้. นอกจากนี้, อลูมิเนียมอัลลอยด์หล่อยังมีการใช้งานบางอย่างในด้านเรืออีกด้วย.

หลักการเลือกใช้วัสดุและข้อดีของอลูมิเนียมอัลลอยด์สำหรับเรือ

ประสิทธิภาพการเชื่อมที่ดีเยี่ยม

สำหรับเรือ, การเชื่อมต่อแบบเชื่อมมีข้อได้เปรียบเหนือการเชื่อมต่อแบบโลดโผนอย่างเห็นได้ชัด. ดังนั้น, วิธีการเชื่อมต่อแบบเชื่อมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการต่อเรือ, โดยพื้นฐานแล้วแทนที่โครงสร้างโลดโผน. ในปัจจุบัน, วิธีการเชื่อมอาร์กอนอัตโนมัติส่วนใหญ่จะใช้ในการก่อสร้างเรืออลูมิเนียม. ความสามารถในการเชื่อมที่ดีของอลูมิเนียมอัลลอยด์หมายความว่าแนวโน้มที่จะเกิดรอยแตกร้าวที่เกิดขึ้นระหว่างการเชื่อมอลูมิเนียมอัลลอยด์มีน้อย, นั่นคือ, อลูมิเนียมอัลลอยด์มีความต้านทานการแตกร้าวจากการเชื่อมที่ดี, และประสิทธิภาพของรอยเชื่อมไม่เปลี่ยนแปลงมากนักหลังการเชื่อม. เนื่องจากประสิทธิภาพที่สูญเสียไปจากการเชื่อมไม่สามารถฟื้นฟูได้โดยการให้ความร้อนซ้ำภายใต้สภาวะการต่อเรือ, นี่เป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญของโลหะผสมอลูมิเนียมมารีนที่แตกต่างจากโลหะผสมอลูมิเนียมโครงสร้างอื่น ๆ. ความแข็งแรงของโลหะผสม AL-Zn-Mg และ AL-Mg-Si จะลดลงอย่างมากหลังการเชื่อม, และความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสม AL-Zn-Mg ก็ต่ำเช่นกันหลังการเชื่อม. ดังนั้น, โลหะผสมทั้งสองนี้อยู่ภายใต้ข้อจำกัดบางประการเมื่อใช้เป็นวัสดุในการเชื่อมเรือ. โลหะผสม AL-Mg ไม่มีข้อเสียนี้. โลหะผสม AL-Zn-Mg ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับส่วนประกอบที่สามารถให้ความร้อนหลังการเชื่อมได้ (เช่น เปลือกตอร์ปิโด), และโลหะผสม AL-Mg-Si ส่วนใหญ่จะใช้เป็นโปรไฟล์.

ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม

โครงสร้างเรือส่วนใหญ่จะใช้ในสื่อน้ำทะเลที่รุนแรงและสภาพแวดล้อมทางทะเล, ดังนั้นอลูมิเนียมอัลลอยด์จะทนทานต่อการกัดกร่อนหรือไม่จึงเป็นหนึ่งในตัวชี้วัดหลักที่กำหนดว่าอลูมิเนียมอัลลอยด์นั้นสามารถใช้เป็นโลหะผสมอลูมิเนียมทางทะเลได้หรือไม่. โดยทั่วไป, จำเป็นต้องมีเมทริกซ์โลหะผสมอลูมิเนียมทางทะเลและข้อต่อแบบเชื่อมไม่มีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อนจากความเครียด, การกัดกร่อนจากการขัดผิวและการกัดกร่อนตามขอบเกรนในน้ำทะเลและสภาพแวดล้อมทางทะเล; การกัดกร่อนของหน้าสัมผัส, ควรหลีกเลี่ยงการกัดกร่อนของรอยแยกและการกัดกร่อนของสิ่งที่แนบมาทางชีวภาพทางทะเลให้มากที่สุด; และอนุญาตให้มีการกัดกร่อนสม่ำเสมอและการกัดกร่อนแบบรูพรุน.

ประสิทธิภาพการขึ้นรูปเย็นและร้อนที่ดี

ในระหว่างขั้นตอนการก่อสร้าง, เรือจะต้องผ่านกระบวนการเย็น (เช่นการพับ, การดัดผม, ม้วนงอ, ปั๊ม, เป็นต้น) และการแปรรูปแบบร้อน (เช่น การดัดงอด้วยความร้อน, การแก้ไขพลุไฟ, เป็นต้น). ดังนั้น, อลูมิเนียมอัลลอยด์มารีนจำเป็นต้องแปรรูปและขึ้นรูปได้ง่าย, โดยไม่มีข้อบกพร่องเช่นรอยแตกระหว่างการประมวลผล, และยังคงตอบสนองความต้องการด้านความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อนหลังการประมวลผล.

ข้อดีของอลูมิเนียมอัลลอยด์ในการใช้งานเรือ

อลูมิเนียมอัลลอยด์มีลักษณะเฉพาะของความถ่วงจำเพาะต่ำและโมดูลัสยืดหยุ่น, ความต้านทานการกัดกร่อน, ความสามารถในการเชื่อม, การประมวลผลง่าย, ประสิทธิภาพที่ไม่ใช่แม่เหล็กและอุณหภูมิต่ำดี. มีข้อดีดังต่อไปนี้เมื่อใช้ในเรือ:

• (1) เนื่องจากมีความถ่วงจำเพาะต่ำ, สามารถลดน้ำหนักของเรือได้, ลดความจุของเครื่องยนต์, และเพิ่มความเร็ว; สามารถลดการใช้เชื้อเพลิงและประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงได้; สามารถปรับปรุงอัตราส่วนความยาวต่อความกว้างของเรือได้, เพิ่มความมั่นคง, และทำให้เรือใช้งานได้ง่ายขึ้น; นอกจากนี้ยังสามารถเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักและรับผลกำไรเพิ่มเติม.
• (2) เนื่องจากทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดี, สามารถลดต้นทุนการบำรุงรักษา เช่น การเติมน้ำมัน และยืดอายุการใช้งาน (มักจะมากกว่า 20 ปี).
• (3) มีประสิทธิภาพในการแปรรูปและการขึ้นรูปที่ดีและง่ายต่อการดำเนินการในรูปแบบต่างๆ เช่นการตัด, ปั๊ม, ดัดเย็น, การขึ้นรูปและการตัด, ซึ่งเหมาะกับการเพรียวลมของตัวถัง; มันสามารถอัดรีดโปรไฟล์ขนาดใหญ่ที่มีผนังบางและกว้างได้, ลดจำนวนรอยเชื่อมและทำให้โครงสร้างตัวถังมีเหตุผลและมีน้ำหนักเบามากขึ้น.
• (4) มีประสิทธิภาพการเชื่อมที่ดีและสามารถเชื่อมได้ง่ายขึ้น.
• (5) มีโมดูลัสยืดหยุ่นเล็กน้อย, ความสามารถอย่างมากในการดูดซับความเครียดจากแรงกระแทก, และปลอดภัยยิ่งขึ้น.
• (6) ขยะอะลูมิเนียมรีไซเคิลได้ง่ายและสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้.
• (7) ไม่เปราะที่อุณหภูมิต่ำและเหมาะที่สุดสำหรับอุปกรณ์ที่มีอุณหภูมิต่ำ.
• (8) เนื่องจากไม่ใช่แม่เหล็ก, เข็มทิศจะไม่ได้รับผลกระทบ; เรือที่ทำจากอลูมิเนียมทั้งหมดสามารถหลีกเลี่ยงการโจมตีจากทุ่นระเบิดได้และเหมาะสำหรับเรือกวาดทุ่นระเบิด.
• (9) ปราศจากแมลงศัตรูพืชและการเสียรูปแห้ง; มันไม่ไหม้และปลอดภัยกว่าในกรณีเกิดเพลิงไหม้.

ความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับแผ่นอลูมิเนียมมารีน: https://hw-alu.com/applications/aluminum-sheet-for-boat.html