ความแข็งของอลูมิเนียมคืออะไร? ค่า Mohs, Vickers และ Alloy Temper

ผู้รับเหมาเดินไปสถานที่บูรณะวัด แตะกระเบื้องหลังคาอะลูมิเนียม 0.9 มม. ด้วยข้อนิ้ว และถามคำถามตรงไปตรงมากับซัพพลายเออร์: วัสดุนี้แข็งแค่ไหน คำตอบมาในสองส่วน อลูมิเนียมบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์อยู่ที่ประมาณ 2.75 ในระดับ Mohs ซึ่งนุ่มกว่าเหรียญทองแดงและอยู่ระหว่างเล็บมือที่ 2.5 และแคลไซต์ที่ 3 การทดสอบการเยื้องทำให้อยู่ที่ประมาณ 160–350 MPa Vickers และ 160–550 MPa Brinell อย่างไรก็ตาม ตัวเลขที่ตีพิมพ์เหล่านั้นบรรยายถึงโลหะอบอ่อนโดยแทบไม่มีธาตุผสมอยู่ในนั้น

สิ่งที่ตกลงบนหลังคาจริงๆ คือโลหะผสมที่มีอุณหภูมิที่กำหนด และความแข็งของมันจะสูงกว่าโลหะบริสุทธิ์ 2-6 เท่า คำตอบที่เป็นประโยชน์สำหรับใครก็ตามที่ระบุหรือซื้อแผ่นหลังคาก็คือ เลิกถามเรื่อง "อลูมิเนียม" และเริ่มถามเรื่องเกรดและอารมณ์ กระเบื้อง 3003-H14 และการอัดขึ้นรูป 6061-T6 เป็นทั้งอะลูมิเนียม แต่มีพฤติกรรมแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงภายใต้ลูกเห็บ เบรกโค้งงอ และเครื่องย้ำตะเข็บ

ความแข็งตามขนาด: ทำไมตัวเลขตัวเดียวไม่เคยบอกเล่าเรื่องราวทั้งหมดได้

Mohs เป็นการจัดอันดับรอยขีดข่วนลำดับ ไม่ใช่การวัดเชิงเส้น การกระโดดจาก 2 เป็น 3 ไม่เท่ากับการกระโดดจาก 8 เป็น 9 และมาตราส่วนนี้ถูกสร้างขึ้นเพื่อระบุแร่ธาตุมากกว่าโลหะ เมื่อใบรับรองโรงงานหรือการคำนวณเชิงโครงสร้างอ้างถึงความแข็งของอะลูมิเนียม มักจะหมายถึงค่าการเยื้องเสมอ การรู้ว่าตัวเลขมาจากมาตราส่วนใดจะช่วยป้องกันข้อโต้แย้งในการจัดซื้อจัดจ้างส่วนใหญ่ก่อนที่จะเริ่มต้น

ตารางการแปลงระหว่าง HV, HB และ HRB เป็นแบบเชิงประจักษ์ ซึ่งใช้ได้เฉพาะในช่วงที่ระบุไว้เท่านั้น การอ่านค่าความแข็งระดับไมโครที่รับน้ำหนัก 10 กรัม บนพื้นผิวเคลือบ เทียบไม่ได้กับการอ่านค่า Brinell จากลูกบอลขนาด 2.5 มม. ตรวจสอบน้ำหนักบรรทุกและวิธีการทุกครั้งก่อนที่จะเปรียบเทียบเกรดอะลูมิเนียมสองเกรดแบบเทียบเคียงกัน

โลหะผสมและเทมเปอร์เคลื่อนย้ายความแข็งได้มากกว่าโลหะฐาน

กลไกสามประการเปลี่ยนความแข็งของแผ่นอะลูมิเนียม การแข็งตัวของความเครียด (อุณหภูมิ H) จะทำให้โลหะเย็นลงและล็อคการเคลื่อนที่ การหลอม (O temper) จะปลดปล่อยพวกมันออกมาและให้สภาวะที่นุ่มนวลและขึ้นรูปได้มากที่สุด การบำบัดด้วยสารละลายบวกกับการเสื่อมสภาพ (อุณหภูมิ T) จะตกตะกอนอนุภาคละเอียดและทำให้เกิดความแข็งแรงสูงสุด โดยแลกกับความเหนียว สำหรับการมุงหลังคาที่ต้องพับกระเบื้อง จีบ และเดินต่อไป Tempers H ของซีรีส์ 3000 และ 5000 ถือเป็นจุดกึ่งกลางที่ใช้งานได้จริง

แผ่นอะลูมิเนียม-แมกนีเซียม-แมงกานีส ในตระกูล 3003/3004 ที่ใช้ม้วนกระเบื้องโลหะและกระทะแบบตะเข็บตั้งส่วนใหญ่ โดยทั่วไปจะให้ค่า HV 40–55 ใน H14 หรือ H24 ซึ่งยากพอที่จะปัดบันไดและลูกเห็บเล็กน้อยในขณะที่ยังคงพับให้แน่นที่ขอบกระทะและล็อคที่ตะเข็บอย่างเรียบร้อย ย้ายไปที่ H18 แบบแข็งเต็มแผ่นแล้วแผ่นจะแข็งขึ้นอย่างเห็นได้ชัด แต่รัศมีการโค้งงอจะต้องเพิ่มขึ้นและความเสี่ยงในการแตกร้าวจะเพิ่มขึ้นทุกพับ

ความแข็งแบบใดที่ซื้อคุณได้จริงบนหลังคา

ความแข็งเป็นเพียงตัวแทนเท่านั้น ไม่เคยรับประกันประสิทธิภาพเลย แปลเป็นมูลค่าการมุงหลังคาผ่านกลไก 4 ประการ การต้านทานลูกเห็บเป็นสิ่งแรก: การทดสอบแรงกระแทก เช่น UL 2218 Class 4 และ FM 4473 วัดการบุบและการแตกร้าวมากกว่า HV แต่แผ่นที่ 40 HV นั้นมีประสิทธิภาพเหนือกว่าแผ่นที่ 25 HV อย่างชัดเจนภายใต้หินก้อนเดียวกัน การสัญจรผ่านเท้าคือประการที่สอง: กระทะที่เสียรูปอย่างถาวรใต้รองเท้าบู๊ตของช่างซ่อมบำรุงมักจะมีความหนาต่ำกว่า 30 HV หรือต่ำกว่า 0.7 มม.

การยกลมขึ้นเป็นครั้งที่สาม และความแข็งของที่นี่มักจะถูกขายมากเกินไป ความต้านทานการยกขึ้นส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความหนาของแผ่น ความกว้างของถาด ระยะห่างของคลิป และความสูงของตะเข็บ ไม่ใช่ตามอุณหภูมิ แผงที่แข็งและบางยังสามารถยกที่คลิปได้ ความสัมพันธ์ระหว่างเกจ โปรไฟล์ และกำลังดึงออกจะกล่าวถึงในรายละเอียดเพิ่มเติมในการวิเคราะห์นี้ ความหนาของแผ่นและการออกแบบโปรไฟล์ส่งผลต่อความสามารถในการรับน้ำหนักและการยกลมอย่างไร . ความเรียบเป็นที่สี่: อุณหภูมิที่แข็งขึ้นจะกักเก็บความเค้นตกค้างแตกต่างกัน ดังนั้นแผ่น HV สูงที่มีการปรับระดับไม่ดีจะแสดงการบรรจุกระป๋องน้ำมันได้ชัดเจนยิ่งขึ้นบนระดับความสูงที่มีแสงแดดส่องถึง

กระเบื้องหลังคาโลหะตะเข็บตะเข็บอลูมิเนียมแมกนีเซียมแมงกานีส ดูกระเบื้องโลหะผสมตะเข็บตั้งสำหรับหลังคาที่อยู่อาศัย พร้อมระบบกันซึมแบบล็อคขอบ การเคลือบป้องกันการกัดกร่อน และแผงที่ขึ้นรูปได้ที่เหมาะกับโปรไฟล์ทางสถาปัตยกรรมที่หลากหลาย ดูผลิตภัณฑ์ →

การแลกเปลี่ยนที่หลีกเลี่ยงไม่ได้กำลังก่อตัวขึ้น อารมณ์ที่เพิ่มขึ้นทุกครั้งจะทำให้รัศมีโค้งงอขั้นต่ำเพิ่มขึ้น แผ่น 3003-H14 จะใช้ขอบใกล้รัศมีศูนย์ที่กระทะโดยไม่แตกร้าว H18 ของโลหะผสมชนิดเดียวกันอาจล้มเหลวในรัศมีเดียวกันหลังจากผ่านไปสองสามเดือนของการหมุนเวียนด้วยความร้อน หากการออกแบบจำเป็นต้องพับให้แน่น ดึงลึก หรือลงรายละเอียดด้วยมือ เกรดที่แข็งกว่าไม่ใช่เกรดที่ดีกว่า

ตัวแปรที่ซ่อนอยู่: การเคลือบ อโนไดซ์ และวิธีการทดสอบ

พื้นผิวทั้งสองมักสับสนกับโลหะที่อยู่ด้านล่าง ผิวเคลือบฟลูออโรคาร์บอน (PVDF) บนกระเบื้องโลหะมีความหนาประมาณ 25 µm และอ่านค่าได้ 2H–3H บนการทดสอบความแข็งของดินสอตามมาตรฐาน ASTM D3363 ตัวเลขดังกล่าวจะบอกคุณเกี่ยวกับการรักษาและความสมบูรณ์ของฟิล์ม ไม่ใช่เกี่ยวกับการต้านทานการบุบ ชั้นอะโนไดซ์คืออะลูมิเนียมออกไซด์ ใกล้ 9 ในระดับ Mohs แต่มีความลึกเพียง 15–25 µm รอยขีดข่วนที่ผ่านฟิล์มจะทำให้โลหะอ่อนอยู่ข้างใต้ และการเคลือบไม่ได้เพิ่มความแข็งของโครงสร้าง

วิธีทดสอบเป็นตัวแปรที่ซ่อนอยู่อีกตัวหนึ่ง การทดสอบบริเนลจะถือว่าชิ้นงานมีความหนาสัมพันธ์กับความลึกของการเยื้อง โดยทั่วไปอย่างน้อยแปดเท่าของความลึกของรอยกด บนแผ่นกระเบื้องขนาด 0.9 มม. ลูกบอลมาตรฐานขนาด 2.5 มม. จะให้การอ่านค่าโดยมีทั่งตีอยู่ใต้แผ่นกระเบื้อง วัสดุบางควรได้รับการประเมินโดยไมโครวิคเกอร์บนหน้าตัดที่ติดตั้งหรือโดย Rockwell 15T และการอ่านค่าลีบแบบพกพาในภาคสนามควรถือเป็นการเปรียบเทียบแบบสัมพัทธ์เท่านั้น

ความต้องการอะลูมิเนียมแตกตรงไหน และเหตุใดการมุงหลังคาจึงเป็นเรื่องใหญ่

ประมาณหนึ่งในสามของอลูมิเนียมแผ่นรีดถูกนำไปใช้ในการก่อสร้างและการก่อสร้าง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมเกรดความแข็งที่ใช้บนหลังคาจึงถูกกำหนดตามรหัสอาคาร เงื่อนไขการรับประกัน และข้อกำหนดของผู้ประกันตน มากกว่าตามความต้องการของโรงงานเพียงอย่างเดียว ข้อเท็จจริงเชิงโครงสร้างนั้นมีความสำคัญในการเจรจา: ข้อมูลจำเพาะของหลังคามีประโยชน์มากกว่าการเลือกอารมณ์มากกว่าที่ผู้ซื้อส่วนใหญ่ตระหนัก

ภายในชิ้นนั้น อลูมิเนียมจะแข่งขันกันในเรื่องน้ำหนักและความต้านทานการกัดกร่อน มากกว่าที่จะแข่งขันกับความแข็งเพียงอย่างเดียว กรณีที่กว้างขึ้นถูกกำหนดไว้ในการเปรียบเทียบนี้ แผ่นหลังคาอลูมิเนียมเทียบกับเหล็กและทองแดง โดยที่ความแข็งอยู่เคียงข้างความสามารถในการใช้งานและค่าบำรุงรักษา

ข้อมูลจำเพาะและ ROI: การเลือกอุณหภูมิในห้าขั้นตอน

กระเบื้องหลังคาโลหะแบนอลูมิเนียมแมกนีเซียมแมงกานีส ตรวจสอบกระเบื้องหลังคาอัลลอยด์แบบแบนนี้สำหรับงานที่อยู่อาศัยและการบูรณะ โดยผสมผสานการเคลือบฟลูออโรคาร์บอนเข้ากับแผงน้ำหนักเบาที่ทนทานต่อการกัดกร่อน การแตกร้าว และการเสียรูป ดูผลิตภัณฑ์ →

ในด้านต้นทุน การเปลี่ยนจากแผ่น H12 แบบอ่อนไปเป็นแผ่น H14 เป็นการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของราคาซื้อ — เพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์ของตัน การส่งคืนมาจากการเรียกร้องและการโทรกลับที่หลีกเลี่ยงการบุ๋ม การซ่อมแซมความเสียหายจากลูกเห็บบนหลังคาแบบตะเข็บปกติมีค่าใช้จ่ายหลายเท่าของราคาต่อตารางเมตร และเมื่อเปลี่ยนแผงแล้วแทบจะไม่ตรงกับพื้นผิวเดิมเลย

การบำรุงรักษาและการปฏิบัติตามข้อกำหนด: สิ่งที่ต้องเขียนลงในข้อกำหนด

การกล่าวอ้างความแข็งจะบังคับใช้ได้ก็ต่อเมื่อเชื่อมโยงกับมาตรฐานและวิธีการทดสอบเท่านั้น ข้อมูลจำเพาะที่ใช้งานได้จะอ้างอิงมาตรฐานของแผ่น ระบบการกำหนดอุณหภูมิ และกฎเกณฑ์ประสิทธิภาพการเคลือบเข้าด้วยกัน เพื่อไม่ให้การทดแทนผ่านการตรวจสอบ

• แผ่น: ASTM B209 หรือ EN 485-2 โดยมีการระบุโลหะผสมและอารมณ์ไว้อย่างชัดเจน
• การกำหนดอุณหภูมิ: ANSI H35.1 หรือ EN 515 ดังนั้น H14 และ H24 จึงไม่ถือว่าใช้แทนกันได้
• การเคลือบผิว: AAMA 2605 สำหรับ PVDF โดยมีความแข็งของดินสอตามมาตรฐาน ASTM D3363 ที่บันทึกไว้บนแผงสำเร็จรูป
• ผลกระทบ: UL 2218 Class 4 หรือ FM 4473 โดยที่ลูกเห็บเป็นภาระการออกแบบ
• การกัดกร่อน: การทดสอบสเปรย์เกลือตามมาตรฐาน ASTM B117 โดยระบุชั่วโมงไว้แทนที่จะบอกเป็นนัย

การบำรุงรักษาตามมาจากตรรกะเดียวกัน หลีกเลี่ยงแผ่นขัดบนพื้นผิวที่เคลือบ ฟิล์มมีความนุ่มกว่าสารขัดถูและจะเกิดคราบชอล์กก่อนที่โลหะจะสึกหรอ เดินบนพื้นราบของกระทะระหว่างซี่โครงแทนที่จะเดินบนตะเข็บ เก็บรางน้ำให้ชัดเจน เพื่อไม่ให้น้ำตั้งติดกับขอบของการตัด และแตะเศษไม้ที่เจาะทันที พื้นผิวอะโนไดซ์และขัดเงาทนต่อการทำความสะอาดที่รุนแรงกว่าฟิล์ม PVDF บาง แต่ไม่ได้รับประโยชน์จากตัวขจัดตะกรันที่เป็นกรด

อลูมิเนียมแมกนีเซียมแมงกานีสคอมโพสิตกระเบื้องหลังคาโลหะสี่เหลี่ยม ตรวจสอบกระเบื้องหลังคาคอมโพสิตอะลูมิเนียม-แมงกานีสและแอสฟัลต์ดัดแปลงสำหรับหลังคาโค้งที่ซับซ้อน ให้การขึ้นรูปที่ยืดหยุ่นและลดภาระหลังคาในโครงการที่อยู่อาศัยหรือเชิงพาณิชย์ ดูผลิตภัณฑ์ →

คำตอบทั้งหมดสำหรับ "ความแข็งของอะลูมิเนียมคืออะไร" จึงเป็นคำตอบแบบสองบรรทัด: ประมาณ 2.75 Mohs และ 160–350 MPa Vickers สำหรับโลหะบริสุทธิ์ และตัวเลขที่ขึ้นอยู่กับโลหะผสมและอารมณ์ทั้งหมดสำหรับทุกสิ่งที่ติดตั้งบนอาคาร สำหรับการตัดสินใจเกี่ยวกับการมุงหลังคา รูปแบบการปฏิบัติงานคือแถบ 40–60 HV โดยทั่วไปของ 3003-H14 และ 5052-H32 — แข็งพอที่จะต้านทานการหยิบจับและลูกเห็บปานกลาง เหนียวพอที่จะพับและจีบโดยไม่แตกร้าว ระบุช่วงนั้น ขอใบรับรอง และคำถามเรื่องความแข็งจะหยุดเป็นการสนทนาและกลายเป็นบรรทัดรายการ