Файл: Кропотов В.Н. Строительные материалы учеб. для [архитектур.] вузов.pdf

алюминий покрывается тонкой (около 0,0001 мм), но прочной пленкой окиси, защищающей его от коррозии.

Из сплавов алюминия наибольшее распространение получили дюралюмины и силумины.

Дюралюмины — это сплавы алюминия с медью (<4%), кремнезе­ мом (<12%), магнием (<7%), марганцем (<1%) . После термической обработки (закалка, старение) механические свойства для разных ма­

высокими литейными качествами, малой усадкой; предел прочности

Вследствие высоких технических качеств алюминиевые сплавы весьма целесообразны для применения в строительстве. В ограждаю­ щих конструкциях листовые изделия из алюминиевых сплавов приме­ няют для облицовки стеновых панелей и облицовки стен, для кровель­ ных панелей и покрытия кровли, для устройства подвесных потолков.

Из прокатных профилей из алюминиевых сплавов изготовляют металлические оконные переплеты. В несущих конструкциях алюми­ ниевые сплавы применяют в балочных покрытиях, в стойках, фермах, в рамных, арочных, купольных, складчатых и других видах конструк­ ций. Этому способствует сравнительная простота изготовления из алю­ миниевых сплавов различных профилей способом прессования, что проще и дешевле способа прокатки стальных профилей.

Малый вес несущих конструкций из алюминиевых сплавов (по срав­ нению со сталью) позволяет уменьшить вес несущих конструкций, сократить транспортные расходы, расходы по монтажу.

Основными недостатками алюминиевых сплавов, кроме их высокой стоимости, являются сравнительно низкий модуль продольной упру­ гости, высокий коэффициент линейного расширения и относительная сложность выполнения соединений.

Алюминий и сплавы из него относительно широко применяют как декоративно-облицовочный материал для стен и в виде архитектурных деталей в различной фактуре (картуши, решетки, розетки, осветитель­ ная арматура), а также как материал для окраски (алюминиевая бронза).

9. ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Для придания пластичным металлам требуемой формы их обрабатывают давле­ нием. Этот способ основан на пластических свойствах металлов, на их способности принимать в определенных условиях под воздействием внешних сил остаточные деформации.

Основными видами обработки металлов давлением являются прокатка, волоче­ ние, ковка, штамповка и прессование. При этих видах обработки изменяется не только форма металла, но и его структура и механические свойства.

Процесс п р о к а т к и заключается в том, что нагретый слиток или заготовку пропускают между вращающимися валками прокатного стана, которые кроме де­ формации металла производят подачу заготовки. Поскольку для повышения пластич-

358

ности металла необходим нагрев, при прокатке стремятся дать наибольшее обжатие на первых пропусках заготовки. Для получения заданной степени обжатия заготовка пропускается через валки несколько раз.

Форму поперечного сечения прокатанного изделия называют его профилем, а сово­ купность различных профилей разных размеров — сортиментом. На рис. 134 показан основной сортимент прокатных сталей, сортовых, листовых, и труб, применяемых

встроительстве.

Ксортовому прокату относят профили простой геометрической формы (квадрат, круг, шестигранник, прямоугольник, полоса) и фасонные профили (двутавровый, тавровьп. швеллер, уголки, пельс и др.). К листовому прокату относят следующий

Рис. 134. Сортимент прокатных сталей:

сортимент: листовую сталь толстую (толщина 4—60 мм) и листовую сталь тонкую (толщина 0,2—4,0 мм). Трубы стальные разделяют на бесшовные с наружным диа­ метром 50—426 мм при толщине стенок 0,5—40 мм и трубы сварные с наружным диа­ метром до 720 мм при толщине стенок до 14 мм.

В о л о ч е н и е м называют такой вид обработки давлением, при котором ме­ талл протягивается через отверстие матрицы из твердого металла. Этим способом изготовляют различные сорта проволоки. При волочении площадь поперечного се­ чения заготовки уменьшается, а длина ее увеличивается, т. е. происходит вытяжка металла. Волочение производят без нагрева металла. При такой холодной деформации металл упрочняется (наклеп). Волочением обрабатывают различные сорта стали, цветные металлы и их сплавы. Таким способом также протягивают трубы для умень­ шения диаметра и толщины стенки.

прессованного металла будет соответствовать профилю отверстия в матрице. Процесс осуществляется с помощью гидравлических прессов. Метод прессования применяют для получения прутков, труб и разнообразных сложных профилей из цветных метал-

359

лов и сплавов. Этот способ обработки металла давлением позволяет получить изде­

нием, позволяющими получать разнообразные по форме и по весу детали (вес одной может достигать 200 Т и более). Кузнечно-штамповочное производство позволяет улучшить структуру и механические показатели исходного материала.

Штамповка представляет собой кузнечный процесс, в котором течение металла ограничено поверхностями полостей, выступов, изготовленных в частях штампа. Штамповка может быть горячей и холодной. Холодной штамповкой обрабатывают

ботки металлов являются точение, сверление, фрезерование, строгание и шлифование.

10.СВАРКА

Сварка — это процесс неразъемного соединения металлов с помощью нагрева их в местах соединений до плавления или пластического состояния. Сварка почти вытеснила клепку, а сварные конструкции заменили литые и кованые.

:.По виду энергии, используемой для нагрева металла, сварка может быть двух

/видов: химическая и электрическая. При химической сварке нагрев происходит за

счет энергии химических реакций, а в электрической — за счет тепла, получаемого в электрической дуге (дуговая электросварка) или при прохождении тока по свари­ ваемой детали (контактная электросварка).

Лучше других свариваются малоуглеродистые стали с содержанием углерода менее 0,2%, Стали с содержанием углерода более 0,4% при сварке необходимо пред­ варительно подогревать. Низколегированные стали свариваются хорошо, но их нельзя перегревать.

Чугун сваривается с подогревом до 700° специальным присадочным материалом (Si в количестве 3%) и спокойным охлаждением под слоем асбеста.

Алюминиевые сплавы свариваются после удаления окисной пленки.

Более распространенным видом является электродуговая сварка. При этом способе сварки источником тепла является электрическая дуга. Для получения электрической дуги один полюс сварочной машины соединяют со свариваемым изде­ лием, а другой — с электродом. При соприкосновении электрода с изделием в месте контакта выделяется большое количество тепла, которое расплавляет кромки изде­ лия и металлический электрод. Сварной шов при ручной сварке образуется из ме­ талла свариваемого изделия и расплавленного металла электрода.

Сварочную дугу можно питать постоянным и переменным током. Температура

из воздуха. Распространенная обмазка содержит в своем составе мел и жидкое стек­ ло (мел до 85%, жидкое стекло 15%). Толщина слоя покрытия равна 0,1—0,3 мм.

При плавлении электродов с толстым покрытием образуются шлаки, защищаю­ щие металл от поглощения газов. Тонкопокрытые электроды обеспечивают только устойчивое горение дуги.

Сварку металла можно производить также угольным электродом, обычно на постоянном токе. Сварку угольной дугой осуществляют как с присадочным материа­ лом, так и без него. Присадочный материал укладывают в разделку шва. Угольную дугу применяют для сварки цветных металлов (медь, алюминий, цинк и их сплавы), а также для наплавки твердых сплавов (сталинит).

Более распространенными типами сварных соединений являются стыковые, нахлесточные, тавровые, угловые и прорезные (рис. 135). Предпочтительны стыковые соединения внахлестку. Они имеют вид угловых швов, причем величина нахлестки равна пятикратной толщине свариваемых элементов. Сварные соединения впрорезь применяют для усиления нахлесточных.

Строительные конструкции и детали машин можно сваривать автоматической дуговой сваркой. Автоматическая сварка обеспечивает однородность качества шва

360

Контактная электросварка. При контактной сварке нагрев свариваемых дета­ лей осуществляется теплом, образующимся при прохождении электрического тока по свариваемой детали или по контакту между ними.

При контактной сварке благодаря высокой плотности тока зона сварки нагре­ вается быстрее (сила тока десятки и сотни тысяч ампер) и при сдавливании свари-

ваемых деталей получается прочное их соединение. Применяются следующие виды контактной сварки: стыковая (способ оплавления), точечная и роликовая. Осадка при оплавлении торцов происходит при давлении в 250—500 кГІсм2. При осадке на

стыке окислы и шлаки выдавливаются наружу, и тем самым обеспечивается высокое качество сварных соединений.

Точечную сварку применяют для соединений внахлестку. При этом виде сварки листы, подлежащие сварке, зажимают между электродами, разогревают под ними в центре контакта до плавления, а близлежащие слои металла разогреваются до пла­ стического состояния, в результате чего происходит сварка давлением. После сварки ток выключают и снимают давление. Современные машины для точечной сварки поз­ воляют сваривать до 100 точек в 1 мин. Имеются также машины, позволяющие сва-

ривать до 50 точек одновременно. Этим способом сваривают арматурные сетки-кар­ касы для железобетонных элементов.

Для получения сварных швов в листовых металлах применяют электроды в виде роликов (шовная или роликовая сварка). При вращении роликов свариваемые листы протаскиваются между ними, разогреваются и, сдавливаясь, образуют плотное гер­ метическое соединение.

Газовая сварка и резка. При г а з о в о й с в а р к е металлов горючими газа­ ми могут быть водород, ацетилен, природный газ, нефтегаз, светильный газ. Наиболее высокую температуру при сгорании в кислороде дает ацетилен. Другие газы целе­ сообразнее исполъзовать для резки металлов.

При сварке ацетиленом используют два газа: ацетилен (С2 Н2 ) и кислород(02 ). Для газовой сварки применяют специальные газовые горелки, которые обеспе­ чивают смешивание горючего газа с кислородом и горение пламени (рис. 136). Давле­

ние в них газа 0,2—0,5 am, кислорода 3—4 am.

361

Газовую сварку малоуглер хдистой и конструкционных сталей применяют для листов малой толщины (3—4 мм). В качестве присадочного материала используют

проволоку того же состава, что и основной металл. Газовую сварку применяют также для сварки чугуна и цветных металлов. Для раскроя листового металла, для вырез­ ки отверстий целесообразнее газовая или кислородная резка металлов.

Г а з о в а я р е з к а основана на свойстве некоторых металлов сгорать в кислороде. Металл в месте реза подогревают пламенем горючей смеси до температуры воспламенения в кислороде. На нагретую поверхность металла направляют струю чистого кислорода, которая сжигает металл. При сгорании в кислороде ацетилен развивает температуру 3100—3200°.

Газокислородную резку выполняют механическим путем или вручную.

11. ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИ

Коррозия металлов возникает в результате их взаимодействия с окружающей средой. Различают два вида коррозии: химическую и

когда металл взаимодействует со средой, не проводящей электрический ток. При этом находящиеся в среде такие активные вещества, как кислород, сернистый газ и другие, вступают с металлом в реакции, в результате которых образуются химические соединения, предохра­ няющие металл от разрушения.

Наиболее распространенным видом коррозии является э л е к т р о ­ х и м и ч е с к а я . Она возникает в электропроводящей среде, в раст­ ворах солей, кислот и щелочей— в электролитах и протекает по зако­ нам гальванического элемента.

Металл, как правило, содержит те или иные примеси, которые образуют с основным металлом микроскопические гальванические пары. При наличии токопроводящей среды цепь замыкается, и галь­ ванические элементы начинают работать. В этом случае химическая реакция взаимодействия будет состоять из двух процессов: анодного, когда сам металл в виде положительных ионов переходит в раствор, и катодного, при котором снимаются избытки электронов с частицами включений, находящимися в растворе,— деполяризаторами (например, ионы водорода).

Одним из распространенных видов такой коррозии является а т м о ­ с ф е р н а я . В воздухе содержится углекислый газ, образующий с влагой воздуха электролит, в котором происходит ионный обмен между металлом и электролитом. Первый метод защиты от атмосферной коррозии — изоляция металла от внешней среды путем различного рода защитных покрытий. К числу таких покрытий относятся лако­ красочные, полимерные, металлические, пленочные и ингибиторы. Пе­ ред нанесением любого вида покрытия поверхность металла очищают от ржавчины и окалины и обезжиривают.

К числу недостатков таких видов покрытий, как масляная краска и лаки, следует отнести повышение со временем хрупкости масляной пленки (состоящей из линоксина) под действием ультрафиолетовых лучей, в результате которого происходит ее разрушение и открывается доступ коррозии, из-за недостаточной адгезии лаковых покрытий с металлом.

362