Aluminiumlegierung für Schiffe

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Aluminiumlegierung für Schiffe

Aluminiumlegierungen werden seit fast hundert Jahren im Schiffbau verwendet. Mit der rasanten Entwicklung der in- und ausländischen Schiffbauindustrie, Dem Leichtbau von Schiffen wird immer mehr Aufmerksamkeit geschenkt. Aufgrund der geringen Dichte, hohe Festigkeit, hohe Steifigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Aluminium, Schiffsdesign Schiffe, die aus Aluminium gebaut werden, sind 15-20% leichter als Schiffe aus Stahl oder anderen Verbundwerkstoffen. Die hohe Zähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit von Aluminiumlegierungen stellen eine gute Wahl für den Bau von Schiffen mit strengen Gewichtsanforderungen dar. Denn die Verarbeitungskosten von Aluminium sind geringer, Es ist wirtschaftlicher, Aluminium für den Schiffsbau zu verwenden.

Aluminiumlegierung für Schiffe

Als Platten können Aluminiumlegierungen verwendet werden, extrudiert und gegossen. Gepaart mit den hervorragenden physikalischen Eigenschaften von Aluminiumlegierungen, Es ist sehr wirtschaftlich, Schiffe mit Aluminiumlegierungen herzustellen.

Aus der Sicht von Schiffskonstrukteuren, Schiffe aus Aluminiumlegierungen können höhere Geschwindigkeiten und eine längere Lebensdauer erreichen. Diese Vorteile von Aluminiumlegierungen haben zu einer raschen Entwicklung bei der Anwendung von Aluminiumlegierungen geführt. Der Schiffbau wird von Aluminiumwerkstoffen dominiert. Bietet einen breiten Anwendungsmarkt.

Auf Schiffen verwendete Aluminiumlegierungen können in verformte Aluminiumlegierungen und Aluminiumgusslegierungen unterteilt werden

Die Anwendung verformter Aluminiumlegierungen im Schiffbau in verschiedenen Ländern reicht von der Aufbautenstruktur großer Überwasserschiffe, der Bau von Tausenden Tonnen von Vollaluminium-Meeresforschungsschiffen, Hochseehandelsschiffe und Passagierschiffe, zu Tragflächenbooten, Luftkissenfahrzeuge, Passagierfähren, Katamaran-Passagierschiffe, Transport Verformte Aluminiumlegierungen werden häufig auf verschiedenen Hochgeschwindigkeits-Passagierschiffen und militärischen Schnellbooten wie Booten und Landungsbooten verwendet. Aluminiumgusslegierungen werden hauptsächlich für Komponenten wie Pumpen verwendet, Kolben, Ausstattungsteile, und Minengranaten regnen lassen.

Prinzipien der Materialauswahl und Vorteile von Aluminiumlegierungen für Schiffe

Höheres Festigkeitsverhältnis und spezifischer Modul

Die Streckgrenze und der Elastizitätsmodul von Materialien sind die grundlegendsten Parameter zur Berechnung der Festigkeit von Schiffsstrukturen und zur Bestimmung der Strukturgröße. Da der Elastizitätsmodul und die Dichte verschiedener Aluminiumlegierungen ungefähr gleich sind, Die Zugabe einer kleinen Menge an Legierungselementen oder eine Änderung des Wärmebehandlungszustands hat kaum Auswirkungen darauf, Daher ist eine Erhöhung der Streckgrenze innerhalb eines bestimmten Bereichs vorteilhaft für die Gewichtsreduzierung der Schiffsstruktur.

5083 Aluminium für Schiffsskeletts

Allgemein, Die Dichte einer Aluminiumlegierung beträgt etwa 2,7 bis 2,8/cm3, und der Elastizitätsmodul beträgt etwa 70 bis 73 GPa. Jedoch, Bei hochfesten Aluminiumlegierungen ist es in der Regel schwierig, gleichzeitig eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit aufzuweisen. Deshalb, Für Schiffsaluminiumlegierungen werden im Allgemeinen Aluminiumlegierungen mit mittlerer Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit ausgewählt, die geschweißt werden können. Zusätzlich, Aluminiumgusslegierungen finden auch bestimmte Anwendungen im Schiffbau. Anwendung.

Hervorragende Schweißleistung

Für Schiffe, Schweißverbindungen haben gegenüber Nietverbindungen offensichtliche Vorteile, Daher sind Schweißverfahren im Schiffbau weit verbreitet, Im Grunde ersetzen sie genietete Strukturen.

Momentan, Automatische Argon-Lichtbogenschweißverfahren werden hauptsächlich im Aluminiumschiffbau eingesetzt. Aufgrund der guten Schweißbarkeit von Aluminiumlegierungen ist die Neigung von Aluminiumlegierungen zur Rissbildung beim Schweißen geringer, das ist, Aluminiumlegierungen weisen eine gute Schweißrissbeständigkeit auf, und die Leistung der Schweißverbindungen ändert sich nach dem Schweißen kaum. Denn die durch das Schweißen verloren gegangenen Eigenschaften können durch eine Nachwärmebehandlung unter Schiffbaubedingungen nicht wiederhergestellt werden, Dies ist eines der wichtigen Merkmale, die Aluminiumlegierungen für Schiffe von anderen strukturellen Aluminiumlegierungen unterscheiden.

Die Nachschweißfestigkeit von AL-Zn-Mg (7000 Serie) und AL-Mg-Si (6000 Serie aaluminiumlegierungen) wird deutlich reduziert, und die Korrosionsbeständigkeit nach dem Schweißen von Legierungen der AL-Zn-Mg-Serie ist ebenfalls schlecht. Deshalb, Diese beiden Legierungen werden als Legierungen verwendet. Beim Schweißen von Schiffsmaterialien gibt es bestimmte Einschränkungen. AL-Mg (5000 Serie) Legierungen haben diesen Nachteil nicht.

Legierungen der AL-Zn-Mg-Reihe werden hauptsächlich für Bauteile verwendet, die nach dem Schweißen wärmebehandelt werden können (wie zum Beispiel Torpedogranaten), Als Profile werden hauptsächlich Legierungen der AL-Mg-Si-Reihe verwendet.

Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit

Schiffskonstruktionen werden hauptsächlich in rauen Meerwassermedien und Meeresumgebungen eingesetzt. Deshalb, Ob Aluminiumlegierungen korrosionsbeständig sind, ist einer der Hauptindikatoren dafür, ob sie als Schiffsaluminiumlegierungen verwendet werden können.

Aluminiumlegierung für Schiffe

Bei Substraten und Schweißverbindungen aus marinen Aluminiumlegierungen ist im Allgemeinen eine Spannungskorrosionsfreiheit erforderlich, Abplatzungskorrosion und interkristalline Korrosionstendenzen in Meerwasser und Meeresumgebungen; Kontaktkorrosion, Spaltkorrosion und marine Adhäsionskorrosion sollten so weit wie möglich vermieden werden; Kleine, gleichmäßige Korrosion und Flecken sind zulässig. Korrosion.

Gute Kalt- und Warmumformbarkeit

Während des Bauprozesses, Schiffe müssen einer Kaltverarbeitung unterzogen werden (wie Säumen, Eisstockschießen, Rollenbiegen, Stempeln, usw.) und Heißverarbeitung (wie Warmbiegen, Feuerkorrektur, usw.). Deshalb, Aluminiumlegierungen für den Schiffsbau müssen einfach zu verarbeiten und zu formen sein, dass bei der Verarbeitung keine Mängel wie Risse entstehen, und um auch nach der Verarbeitung Leistungsanforderungen wie Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu erfüllen.

Vorteile von Aluminiumlegierungen in Schiffsanwendungen

Aluminiumlegierungen zeichnen sich durch ein geringes spezifisches Gewicht und einen geringen Elastizitätsmodul aus, Korrosionsbeständigkeit, Schweißbarkeit, einfache Verarbeitung, nicht magnetisch und gute Leistung bei niedrigen Temperaturen. Beim Einsatz auf Schiffen bietet es folgende Vorteile:

(1) Aufgrund seines geringen spezifischen Gewichts, es kann das Gewicht des Schiffes reduzieren, reduzieren die Kapazität des einzelnen Motors, und die Geschwindigkeit erhöhen; Es kann den Kraftstoffverbrauch senken und Kraftstoff sparen; Es kann das Seitenverhältnis des Schiffes verbessern, Stabilität erhöhen, und machen das Schiff leicht manövrierbar; Außerdem können Sie die Ladekapazität erhöhen und zusätzliche Gewinne erzielen.
(2) Aufgrund seiner guten Korrosionsbeständigkeit, Es kann Wartungskosten wie Ölen reduzieren und die Lebensdauer verlängern (normalerweise mehr als 20 Jahre).
(3) Die Verarbeitungs- und Umformleistung ist gut, und es ist einfach, verschiedene Formen der Bearbeitung wie Schneiden durchzuführen, Stempeln, Kaltbiegen, Formen und Schneiden, usw., und ist für den stromlinienförmigen Rumpf geeignet; Es kann große, breite, dünnwandige Profile extrudieren, Reduzierung der Anzahl der Schweißnähte und Rationalisierung und Leichtbau der Rumpfstruktur.
(4) Die Schweißleistung ist gut und lässt sich leicht schweißen.
(5) Der Elastizitätsmodul ist klein, Die Fähigkeit, Stoßbelastungen zu absorbieren, ist groß, und es hat mehr Sicherheit.
(6) Aluminiumschrott lässt sich leicht zurückgewinnen und kann recycelt werden.
(7) Keine Sprödigkeit bei niedrigen Temperaturen, am besten für Tieftemperaturgeräte geeignet.
(8) Weil es nicht magnetisch ist, Der Kompass wird nicht beeinträchtigt; Das komplett aus Aluminium gefertigte Schiff kann Minenangriffen ausweichen und ist für den Einsatz als Minensuchboot geeignet.
(9) Es kommt zu keiner Schädigung oder Verformung durch Insekten durch das Trocknen; es brennt nicht und ist im Brandfall sicherer.

Typen, Eigenschaften und Verwendungsmöglichkeiten von Schiffsaluminiumlegierungen

Aluminiumlegierung für Schiffe (Marinealuminiumlegierungen) können je nach Herstellungsverfahren in verformte Aluminiumlegierungen und gegossene Aluminiumlegierungen unterteilt werden. Da Schiffsaluminiumlegierungen besondere Anforderungen an die Festigkeit stellen, Korrosionsbeständigkeit, Schweißbarkeit, usw., Aluminium-Magnesium (5000 Serie) Legierungen, Aluminium-Magnesium-Silizium (6000 Serie) Legierungen und Aluminium-Zink-Magnesium (7000 Serie) Legierungen.

Aluminiumschiffbau

Darunter, Legierungen der Aluminium-Magnesium-Reihe werden am häufigsten auf Schiffen verwendet. Im Folgenden werden hauptsächlich die verformten Aluminiumlegierungen für Schiffe vorgestellt.

Aluminiumlegierungen für Schiffe können je nach Verwendungszweck in Aluminiumlegierungen für Rumpfstrukturen und Aluminiumlegierungen für die Ausrüstung unterteilt werden. Die für Schiffsschalenstrukturen verwendeten Aluminiumlegierungen sind hauptsächlich 5083 Legierung, 5086 Legierung Und 5456 Legierung.

Seit 6000 Serienlegierungen unterliegen im Meerwasser einer interkristallinen Korrosion, Sie werden hauptsächlich im Aufbau von Schiffen eingesetzt. Ausrüstungsaluminiumlegierungen werden hauptsächlich in Strangpressprofilen verwendet.

Die Stärke und Prozessleistung von 7000 Serienlegierung nach der Wärmebehandlung sind sogar besser als die von 5000 Serienlegierung. Es hat breite Anwendungsaussichten im Schiffbau. Es wird hauptsächlich in Schiffsaufbauten eingesetzt, wie extrudierte Strukturen, Panzerplatten, usw. Jedoch, der Nachteil von 7000 Legierung ist, dass sie beständig gegen Spannungskorrosion ist. Die Beständigkeit gegen Spannungskorrosion ist schlecht, was den Einsatzbereich dieser Legierungsreihe einschränkt.

Kategorie	Legierung	Temperament	Chemische Zusammensetzung (HE-Standard)	Merkmale	Anwendung
Für Rumpf	5052	Ö H14 H34	Al：Bleib Si：≤0,25 Cu：≤0,10 Mg：2.2~2,8 Zn：≤0,10 Mn：≤0,10 Cr：0.15~0,35 Fe：≤0,40	Mittlere Stärke, gute Korrosionsbeständigkeit und Formbarkeit, hohe Dauerfestigkeit	Überbau, Hilfskomponenten, Bootsrumpf
	5083	Ö H32	Al：Bleiben Und：≤0,40 Cu：≤0,10 Mg：4.0~4,9 Zn：≤0,25 Mn：0.40~1,0 Ti：≤0,15 Cr：0.05~0,25 Fe：0~0,400	Typische Aluminiumlegierung zum Schweißen, mit der höchsten Festigkeit unter den nicht vergütbaren Legierungen, gute Schweißbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Leistung bei niedrigen Temperaturen	Hauptrumpfstruktur
	5086	H32 H34	Al：Bleiben Und：≤0,40 Cu：≤0,10 Mg：3.5~4,5 Zn：≤0,25 Mn：0.20~0,7 Ti：≤0,15 Cr：0.05~0,25 Fe：0~0,500	Die Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit sind gleich 5083, die Festigkeit ist etwas geringer, und die Extrudierbarkeit wird verbessert.	Hauptstruktur des Rumpfes (dünnwandige und breitbreite Strangpressprofile)
	5454	H32 H34	Al：Bleiben Und：≤0,25 Cu：≤0,10 Mg：2.4~3,0 Zn：≤0,25 Mn：0.50~1,0 Ti：≤0,20 Cr：0.05~0,20 Fe：0.000~0,400	22% höhere Festigkeit als 5052, gute Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit, durchschnittliche Formbarkeit	Rumpfstrukturen, Druckbehälter, Pipelines, usw.
	5456	Ö H321	Al：Bleiben Und：≤0,50 Cu：3.8~4.9 Mg：1.2~1,8 Zn：≤0,30 Mn：0.30~0,9 Ti：≤0,15 In：≤0,10 Fe：0.00~0,50 Wollen + Haben：0.000~0,500	Ähnlich zu 5083, aber etwas höhere Festigkeit und anfällig für Spannungskorrosion	Rumpf und Deck
	6061	T4 T6	Cu：0.15~0,4 Mio：0.15 Mg：0.8~1,2 Zn：0.25 Cr：0.04~0,35 Ti：0.15 Und：0.4~0,8 Fe：0.7 Al：Bleiben	Korrosionsbeständige Aluminiumlegierung, die durch Wärmebehandlung verstärkt werden kann. Es hat eine hohe Festigkeit, aber eine geringe Schweißnahtfestigkeit. Es wird hauptsächlich für Schraub- und Nietkonstruktionen verwendet, die nicht mit Meerwasser in Berührung kommen.	Überbau, Schottstruktur, rahmen, usw.
Zur Ausstattung	1050 1200	H112 Ö H12 H24	Al ：Bleib Si：≤0,25 Fe：0.40 Cu ：≤0,50 Mn：≤0,50 mg：≤0,50 Zn：≤0,15 Ti ：≤0,03	Geringe Festigkeit, gute Verarbeitbarkeit, Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit, hohe Oberflächenbehandlung	Innenausstattung
Zur Ausstattung	3003	H112 Ö H12	Al ：Bleib Si：≤0,60 Fe：≤0,70 Cu ：≤0,50 Mn：1.0~1,5 Zn：≤0,10	10% höhere Festigkeit als 1100, gute Formbarkeit, Schweißbarkeit, und Korrosionsbeständigkeit	Innere, Dach- und Seitenwände von Flüssiggastanks

Abmessungen von Aluminiumplatten für Schiffe

Die Dicke der Platte wird durch die Rumpfstruktur bestimmt, Schiffsspezifikationen und Einsatzort. Unter dem Gesichtspunkt der Gewichtsreduzierung des Rumpfes, Im Allgemeinen werden möglichst dünne Platten verwendet, Aber auch die Tiefe der Korrosion der Platte während des Gebrauchs sollte berücksichtigt werden. Üblicherweise werden Platten mit einer Stärke von 1,6 mm verwendet. Dünne Platten oben und dicke Platten unten 30 mm.

Um das Schweißen zu reduzieren, 2.0Häufig werden m breite Aluminiumplatten verwendet. Große Schiffe verwenden 2,5 m breite Aluminiumplatten. Die Länge beträgt im Allgemeinen 6 m. Einige Platten mit besonderen Spezifikationen werden auch im Rahmen von Werftverträgen verwendet.

Extra breite Aluminiumplatte für den Schiffbau

Um den Anti-Rutsch-Effekt zu verbessern, Das Deck besteht im Allgemeinen aus Musterbrettern.

Anwendungsbeispiele für Schiffsaluminiumlegierungen

Verwenden	Legierung	Produkttypen
Schiffsseite, untere Schale	5083,5086,5456,5052	Platte, Profil
Kiel	5083	Platte
Brustkorb	5083	Platte, Profil
Rippen, nebenan	5083,6061	Platte
Motorsockel	5083	Platte
Deck	5052,5083,5086,5456,5454,7039	Platte, Profil
Steuerhaus	5083,6N01，5052	Platte, Profil
Bollwerk	5083	Platte, Profil
Schornstein	5083,5052	Platte
Behälteroberseite und Seitenwände	3003,3004,5052	Platte
Bullauge	5052,5083,6063，AC7A	Profile, Gussteile
Gangway	5052,5083,6063,6061	Profil
Mast	5052,5083,6063,6061	Rohr, Stange, Profil
Strukturmaterialien für Offshore-Schiffscontainer	6063,6061,7003	Profil
Motoren und andere Schiffskomponenten	AC4A，AC4C，AC4CH，AC8A	Casting

Die Eigenschaften mariner Aluminiumlegierungen

Der Zustand der Aluminiumlegierung gibt Aufschluss über die Verarbeitungsmethode, innere Struktur und mechanische Eigenschaften des Materials. Allgemein, Ingenieurbüros verwenden Materialien in unterschiedlichen Zuständen je nach Verwendungszweck. 5000 Serienlegierungen, die für Rumpfstrukturen verwendet werden, nehmen O- und H-Zustände an, Und 6000 Serienlegierungen nehmen den T-Zustand an. Die H-Zustandsdetails von 5000 Legierungen der Serie 6000 und die in den japanischen JIS-Standards aufgeführten Landescodes der Legierungen der Serie 6000 und der Gusslegierungen der AC-Serie sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

Marinealuminiumlegierungen

Temperament und Prozess von 5000 Serie Aluminium für Rumpfstruktur

Temperament	Verarbeitungstechnologie
H111	Nach dem Glühen, Kaltes Arbeiten (Rollen oder Richten)
H112	Extrudierter Zustand oder Originalzustand nach dem Warmwalzen, Es bestehen jedoch Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften des Materials, und Experimente zu mechanischen Eigenschaften sind erforderlich.
H116	Kaltumformung und Glühen bei niedriger Temperatur zur Verbesserung der Beständigkeit des Materials gegen Abplatzkorrosion.
H14	Die Zugfestigkeit liegt zwischen dem O-Zustand und dem H18-Zustand (1/2 harter Zustand)
H311	H31 plus kleiner Kaltumformstatus
H32	Die Zugfestigkeit liegt zwischen dem O-Zustand und dem H34-Zustand (Nach der Kaltumformung wird eine Stabilisierungsbehandlung durchgeführt. 1/4 harter Zustand)
H321	H32 plus kleiner Kaltumformstatus
H323	Der spezielle Verarbeitungszustand verbessert die Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit von H32 (1/4 harter Zustand)
H34	Die Zugfestigkeit liegt zwischen dem O-Zustand und dem H38-Zustand (Nach der Kaltumformung wird eine Stabilisierungsbehandlung durchgeführt. 1/2 harter Zustand)
H343	Der spezielle Verarbeitungszustand verbessert die Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit von H34 (1/2 harter Zustand)

Temperament und Prozess von 6000 Serie Aluminium für Rumpfstruktur

Temperament	Verarbeitungstechnologie
T1	Nach thermischer Hochtemperaturverarbeitung und Abkühlung, Der natürliche Alterungszustand eignet sich für heiß extrudierte Materialien, die keiner Kaltverarbeitung unterzogen werden, oder Richt- und andere Kaltbearbeitungsprodukte, die kaum Einfluss auf ihre kalibrierten mechanischen Eigenschaften haben.
T4	Nach Lösungsbehandlung, natürlicher Alterungszustand. Es eignet sich für Produkte, die nach der Lösungsbehandlung keiner Kaltverarbeitung unterzogen werden, oder Produkte, bei denen das Kaltrichten nur geringe Auswirkungen auf die kalibrierten mechanischen Eigenschaften hat.
T5	Nach Hochtemperatur-Heißverarbeitung, Der künstliche Alterungszustand eignet sich für Produkte, die nach der Hochtemperaturumformung keiner Kaltverarbeitung unterzogen werden. Oder Produkte, deren Richt- und Kaltumformung kaum Einfluss auf ihre kalibrierten mechanischen Eigenschaften hat.
T6	Nach Lösungsbehandlung, künstlicher Fehlerzustand. Es eignet sich für Produkte, die nach der Lösungsbehandlung keiner Kaltumformung unterzogen werden, oder die durch Richten und andere Vorgänge nur geringe Auswirkungen auf ihre kalibrierten mechanischen Eigenschaften haben.
T61	Behandlung in Warmwasser T6-Behandlung, geeignet für Gussteile.