Алюмінієві човни клепані та зварені
Алюміній у суднобудуванні
Алюмінієві сплави вже давно застосовуються в суднобудуванні. Перші спроби будівництва алюмінієвих яхт та військових катерів були ще наприкінці 19 століття. Їхні переваги у скороченні ваги були очевидними, але, проте, через проблеми з корозією широке застосування алюмінію в суднобудуванні було відкладено до найкращих часів. Вже в 1930-ті роки були розроблені алюмінієві сплави, які успішно чинили опір корозії, але під час Другої Світової війни весь алюміній йшов на будівництво військових літаків, а розвиток його застосування в суднобудуванні загальмувався.
В даний час із алюмінієвих сплавів виготовляють корпуси суден, палубні надбудови та різне суднове обладнання. Порівняно із сталлю алюмінієві сплави дають зниження маси суден близько 50-60%. За рахунок цього підвищують вантажопідйомність судна або покращують його технічні характеристики, наприклад, маневреність та швидкість.
«Дюралеві» човни – «дюральки»
Цікаво простежити історію застосування алюмінію в малих суднах – човнах, катерах та яхтах – у СРСР. Тим більше, що чимало з них продовжують працювати досі. Часто всі алюмінієві човни називають - і з цим не посперечаєшся - металевими човнами.
У середині 70-х років радянська промисловість щорічно постачала в торговельну мережу понад 100 тисяч алюмінієвих металевих човнів. Основну масу цих човнів складали практично однотипні чотиримісні "дюральки". Вони були дуже популярними, хоча, як зараз зрозуміло, мали істотні недоліки, такі як мала міцність корпусу, недостатня мореплавність і, зауважимо, схильність до корозії.
Однак не всі алюмінієві човни були по-справжньому «дюралевими». Більшість алюмінієвих човнів справді виготовлялося з«Дюралей» - Дюралюмінієвих сплавів Д1 і Д16, які, як потім виявилося, зовсім не призначені для суднобудування. Проте вже й тоді чимало алюмінієвих човнів було зроблено зі сплавів, які спеціально призначені для суднобудування, особливо морського — алюмінієво-магнієвих сплавів, переважно АМг5 та АМг6. Їх часто – також неофіційно – називають «магналіями».
Алюмінієві човни як ширвжиток
Застосування алюмінієвих листів для виготовлення човнів пов'язане багато в чому з тим, що виробниками цих човнів були виключно тодішні авіаційні заводи - казанський, воронезький, новосибірський та інші. Це була звичайна радянська практика: кожен оборонний завод випускав якісь товари широкого вжитку – ширвжиток. Ті ж алюмінієві листи застосовуються для виготовлення обшивки літаків і зазвичай тієї ж товщини, 1,5-2,0 мм, яка застосовувалася і для корпусів алюмінієвих човнів. Також як і при виготовленні літака алюмінієві листи з'єднують за допомогою алюмінієвих заклепок, а не зварювання.
З іншого боку, вже тоді в радянському суднобудуванні, в основному для малотоннажних суден, досить широко застосовувалися алюмінієво-магнієві сплави, головним чином сплав АМг5 і іноді АМг6. Наприклад, для обшивки корпусів рибальських баркасів застосовувався метал АМг5. Звідси, треба розуміти, відбувалося застосування сплавів-магналіїв для виготовлення алюмінієвих човнів та широкого споживання. При будівництві цих човнів застосовують дугове зварювання серед аргону.
Що таке «дюралі»
Особливістю дюралюмінієвих сплавів є їх обмежена зварюваність. Це обмеження пов'язане, по-перше, зі схильністю цих сплавів до утворення при зварюванні гарячих тріщин, а також втратою міцності у зоні термічного впливу зварювання.
Дюралюмінієвісплави Д1 та Д16
По-справжньому «дюралем» є лише алюмінієвий сплав типу сплаву Д1 за ГОСТ 4784. Так його назвав його винахідник – німецький інженер-металург Альфред Вільм на початку 20-го століття. Інша назва цього сплаву – дюралюмін. Більш міцний сплав Д16 раніше називали супердюралюмін. Часто всі алюмінієві сплави цієї серії Al-Cu-Mg називають дюралюмінами, дюралями або дуралюмінами. Однак ці назви не є стандартизованими і не застосовуються в нормативних документах, наприклад, у стандартах ГОСТ.
В даний час алюмінієвий сплав Д1, відомий за кордоном як сплав 2017, знаходить дуже обмежене застосування, в основному, у вигляді заклепок. Сплав Д16 – сплав 2024 – продовжує широко застосовуватися в літакобудуванні, найчастіше у вигляді плакованих листів, тобто листів із покриттям із технічно чистого алюмінію товщиною до 10 % товщини листа.
Таблиця 1 - Алюмінієві сплави Д1 та Д16
Магналії АМг5 та АМг6
Введення в алюміній магнію в кількості до 6% як головний легуючий елемент дає зміцнення твердого розчину сплаву та високу ефективність деформаційного зміцнення. Такі сплави утворюють серію 5ххх за міжнародною класифікацією. Ці сплави мають хорошу корозійну стійкість, особливо опір корозії в морській воді та морській атмосфері, а також хорошу пластичність і відмінну зварюваність.
Таблиця 2 - Алюмінієві сплави АМг5 та АМг6
Човни з дюралюмінієвих сплавів
Напевно, найвідомішим справжнім «дюралевим» човном є човен «Козанка», який зазнав кількох модифікацій, аж до «Козанки-6М».
При виготовленні корпусу «Козанки» застосовувався лист з алюмінієвого сплаву Д16АT завтовшки15-20 мм.
Літера А у позначенні сплаву говорить про те, що цей лист зовні має плакування з технічно чистого алюмінію завтовшки до 8%, тобто близько 20 мікрометрів. Цей тонкий зовнішній шар технічно чистого алюмінію призначений для захисту від корозії основного листового металу – алюмінієвого сплаву Д16.
Літера Т означає, що листи зі сплаву Д16 поставлялися в стані Т, тобто загартованими та штучно зістареними.
Алюмінієвий сплав Д16 відноситься до групи сплавів, які напівофіційно називаються «дюралями» або «дюралюмінами». В офіційних стандартах, наприклад, ГОСТ 4784-97 на алюмінієві сплави, що деформуються, або ГОСТ 21631-76 на алюмінієві листи, такі терміни не застосовуються.
Інші човни з дюралюмінієвих сплавів:
- моторний човен «Прогрес» та його модифікації (алюмінієвий сплав Д16АТ: днище — 2 мм, борти та палуба — 1,5 мм);
- моторний човен «Дніпро» (алюмінієвий сплав Д16АТ);
- моторний човен "Воронеж" (алюмінієвий сплав Д1, лист 1,5 мм);
- моторний човен «Дон»;
- "Южанка" (аналог "Козанки");
- Об (сплав Д16, товщина 1,5-2,0 мм);
- "Ока" (Д16АТ, 2 мм);
- "Сибірячка" (Д1Т, Д16Т, 1925Т) та деякі інші.
Човни з магналієвих сплавів
Моторні човни "Сарепта", "Крим", "Автобот", "Янтар", "Німан" та деякі інші виготовлялися з алюмінієво-магнієвих сплавів. В основному це були листи товщиною 1,5-2,0 мм зі сплаву АМг5 та іноді сплаву АМг6.
Відмінні риси цих сплавів полягають у тому, що вони:
- не зазнають термічного зміцнення;
- добре зварюються і
- мають високу стійкість до корозії.
Тому алюмінієві човни з цих сплавів єзазвичай звареними із застосуванням аргонно-дугового зварювання. Заклепки можуть застосовуватися в тих місцях, де утруднено застосування зварювання або навіть для всієї конструкції.
Алюмінієві човни, катери та яхти за кордоном
Авторитетна думка про застосування алюмінію в човнах, катерах та яхтах дає галузевий стандарт американського Товариства виробників човнів та яхт (American Boat & Yacht Council). Цей стандарт дає рекомендації щодо застосування алюмінію під час будівництва:
- моторних човнів клепаної конструкції;
- моторних човнів зварної конструкції та
- катерів та яхт зварної конструкції.
Залежно від розмірів та особливостей конструкції, способу виготовлення, а також призначення судна застосовуються різні сплави серії алюмінієво-магнієвих сплавів (серії 5ххх), а також сплави серії 3ххх (3003 та 3004) та сплав 6061 із серії 6ххх. Див. Алюмінієвий сплав 6061 Див. Сплави серії 3ххх
Клепані алюмінієві човни
Це зазвичай невеликі човни, корпус яких виготовляють із застосуванням алюмінієвих заклепок. Для корпусу човна, при виготовленні якого застосовується формування листових деталей з розтягуванням, застосовують листи з алюмінієвого сплаву 6061 в стані Т4.
Якщо пластична деформація листів розтягуванням не передбачена, то для корпусу застосовують алюмінієво-магнієві сплави 5050, 5052 та 5086 у різних нагартованих станах, а також сплав 6061 у станах T4 та T6.
Для виготовлення так званого транця – кормової частини корпусу – застосовують алюмінієві сплави 5050, 5052 та 5086 у різних нагартованих станах, а також сплав 6061 у стані T6
Для обладнання палуби застосовують сплави 3003, 3004, 5005, 5050, 5052 та 5086 у різнихнагартованих станах, а також сплав 6061 станах T4 і T6.
Зварені алюмінієві човни
Для корпусу човна, при виготовленні якого застосовується формування листових деталей з розтягуванням, застосовують алюмінієві листи зі сплаву 5086 у відпаленому стані та сплаву 6061 у стані T4.
Якщо пластична деформація листів розтягуванням не передбачена, то допускається застосовувати для корпусу наступні алюмінієві сплави 5052 і 5086 в різних станах нагартованих і сплав 6061 в стані T6
Для виготовлення транця та палуби застосовують ті ж сплави, що й для корпусу.
Алюмінієві катери та яхти
Для зварних конструкцій катерів та яхт – корпусу, транцю, палуби та більшості інших компонентів застосовують майже виключно алюмінієвий сплав 5086 у нагартованих станах Н116 та Н117. Для внутрішньої рамної конструкції корпусу застосовують сплав 6061 у стані Т6.
Таблиця 3 - Алюмінієві сплави із серії 5ххх
