Алюминиевый швеллер

Алюминиевый швеллер — прессованный или гнутый профиль П-образного (швеллерного) сечения из алюминия или алюминиевого сплава. Профиль применяется в конструкциях, где требуется сочетание малой массы, изгибной жёсткости и стойкости к атмосферной коррозии: несущие каркасы, направляющие, рамы, элементы фасадных систем, электротехнические шины.

Способы изготовления: прессование и гибка

Алюминиевый швеллер выпускают двумя методами.

Прессованный швеллер получают экструзией (горячим прессованием) нагретого слитка через фасонную матрицу. Метод даёт точную геометрию поперечного сечения, постоянную по всей длине. Прессованный швеллер — равнополочный. Допускаются только прямолинейные (прямоугольные) формы сечения с прямыми полками. Это основная промышленная форма выпуска.

Гнутый швеллер получают профилегибкой из алюминиевой ленты или листа на профилегибочном станке. Может быть равнополочным и неравнополочным. Точность гнутого профиля ниже, чем у прессованного; допуски на толщину и геометрию сечения шире. Как правило, применяется для нестандартных сечений, которых нет в сортаменте прессованных профилей, или при малых объёмах под конкретное техническое задание.

Нормативная база и сортамент

Технические условия на прессованные профили общего и электротехнического назначения — ГОСТ 8617-2018 (введён с 01.03.2019 взамен ГОСТ 8617-81). Стандарт устанавливает требования к материалу, состоянию термической обработки, механическим свойствам, предельным отклонениям размеров, качеству поверхности.

Форма и размеры прессованного равнополочного швеллера — ГОСТ 13623-90. Форма и размеры прессованного отбортованного швеллера — ГОСТ 13624-90. Прессованные профили для светопрозрачных ограждающих конструкций (фасадные системы, витражи) из сплава АД31 — ГОСТ 22233-2001.

Мерная длина прессованных профилей по ГОСТ 8617-2018 — до 6 000 мм. Поставка немерными длинами (от 1 000 мм) или длинами, кратными заданному значению, — по согласованию с изготовителем. Нестандартные длины свыше 6 000 мм и профили нестандартного сечения изготавливаются по чертежам заказчика.

По точности изготовления ГОСТ 8617-2018 предусматривает три класса: нормальная, повышенная и высокая точность. Класс точности указывается в заказе; при отсутствии указания изготовитель поставляет профиль нормальной точности.

Марки сплавов для алюминиевого швеллера

ГОСТ 8617-2018 допускает изготовление профилей из широкого перечня марок алюминия и алюминиевых сплавов по ГОСТ 4784. Выбор марки определяется требованиями к прочности, коррозионной стойкости, свариваемости и условиям эксплуатации.

АД31 — основной универсальный сплав

Сплав АД31 (алюминий-магний-кремний, система Al–Mg–Si, зарубежный аналог 6060/6063) — наиболее распространённый материал для прессованных профилей. Достоинства: хорошая прессуемость, высокая коррозионная стойкость в атмосферных условиях, удовлетворительная свариваемость, пригодность к анодированию с декоративными и защитными целями. Механические свойства умеренные; для конструкционных применений сплав используют в термоупрочнённом состоянии (см. ниже).

АД31 применяют для профилей общего и электротехнического назначения. Профили электротехнического назначения (шины, токопроводы) выпускают с обозначением ЭН в маркировке; сплав АД31Е — для повышенной электропроводности по ОСТ 1 92014-76.

Высокопрочные и коррозионностойкие сплавы

АМг5, АМг6 (система Al–Mg) — термически неупрочняемые сплавы с высокой коррозионной стойкостью, в том числе в морской воде и щелочных средах. Хорошо свариваются; прочность сварного шва практически не снижается. Применяются в судостроении, химической промышленности, транспортном машиностроении.

Д16 (система Al–Cu–Mg, аналог 2024) — высокопрочный сплав. В закалённом и естественно состаренном состоянии (Т) прессованные профили из Д16 имеют предел прочности от 390 МПа. Применяется в авиационных конструкциях, в несущих силовых элементах. Коррозионная стойкость Д16 без защитного покрытия ниже, чем у АД31 и АМг-сплавов: для наружного применения необходимо анодирование или лакокрасочное покрытие.

В95 (система Al–Zn–Mg–Cu, аналог 7075) — высокопрочный авиационный сплав с пределом прочности 560–600 МПа в состоянии Т или Т1. Применяется в конструкциях с максимальными удельными нагрузками. Аналогично Д16 требует защиты поверхности от коррозии.

АВ (авиаль, близкий к 6151) — сплав умеренной прочности с хорошей пластичностью; применяется там, где нужны сложные формовочные операции после получения профиля.

Состояние материала: обозначения термообработки

Механические свойства прессованного профиля существенно зависят от термической обработки. Действующий ГОСТ 8617-2018 предусматривает следующие основные обозначения состояний:

Обозначение	Состояние	Примечание
без буквы	Горячепрессованное (без термообработки)	Минимальная прочность, максимальная пластичность
М	Отожжённое	Для последующей формовки
Т	Закалка + естественное старение	Стандартный конструкционный вариант для АД31
Т1	Закалка + искусственное старение	Более высокая прочность, меньше время обработки
Т5	Неполная закалка + искусственное старение	Для профилей, охлаждаемых непосредственно после пресса

Для сплава АД31 наиболее распространены состояния Т и Т1. Закалку сплава проводят при температуре 520–530 °С с последующим охлаждением. Искусственное старение — при 160–170 °С, 10–12 ч; позволяет сократить цикл обработки и получить несколько более высокую прочность по сравнению с естественным старением.

Для сплавов Д16, В95 состояние Т (или Т1) является обязательным условием достижения расчётных прочностных характеристик.

Области применения алюминиевого швеллера

Выбор конкретного профиля диктуется не только материалом, но и типом сечения и точностью:

Строительство и архитектура — несущие и ограждающие конструкции, фасадные системы, рамы остекления, оконные и дверные коробки. Используется АД31Т/Т1 по ГОСТ 22233-2001 или ГОСТ 13623-90.

Монтажные и сборочные конструкции — направляющие, каретки, опорные рамы станков, крепёжные системы. Швеллер обеспечивает жёсткость при изгибе при минимальном весе.

Транспортное машиностроение — элементы кузовов, рам, настилов. АМг5, АМг6 — для морского и речного транспорта; Д16Т — для авиационных конструкций.

Электротехника — токопроводящие и заземляющие шины из АД31 (обозначение ЭН). Сочетание электропроводности и механической прочности обеспечивает применение в распределительных устройствах и кабельных лотках.

Химическое и пищевое оборудование — рамы и опорные конструкции из АМг5 и АМг6 при контакте со слабоагрессивными средами.

Защита поверхности

Алюминий образует естественную оксидную плёнку, которая обеспечивает атмосферную коррозионную стойкость АД31 и АМг-сплавов без дополнительной обработки. Для повышения ресурса, декоративных целей или работы в агрессивных средах применяют:

Анодирование — электрохимическое утолщение оксидного слоя до 10–25 мкм и более. Повышает твёрдость поверхности, износостойкость, декоративные качества; при окрашивании анодного слоя цвет устойчив к выгоранию. Подходит для АД31 и АМг-сплавов. Д16 и В95 анодируются хуже из-за высокого содержания меди и цинка.

Порошковое покрытие — нанесение полимерного слоя термическим отверждением. Толщина 60–120 мкм. Обеспечивает широкую палитру цветов, стойкость к механическим повреждениям. Применяется для фасадных и архитектурных элементов из любых сплавов.

Плакирование — нанесение слоя технически чистого алюминия на поверхность высокопрочного сплава (Д16, В95). Используется для листов и некоторых профилей при повышенных требованиях к коррозионной стойкости конструкционных сплавов.

Условия поставки

Швеллер алюминиевый поставляется в состоянии материала и длинах, указанных в заказе. Стандартные длины — до 6 000 мм мерных или кратных; нестандартные длины и профили нестандартных сечений — по чертежам заказчика в рамках технических возможностей производства.

В заказе на прессованный профиль по ГОСТ 8617-2018 / ГОСТ 13623-90 указывают: марку сплава, состояние материала, номер профиля или шифр сечения по сортаменту, класс точности (при отличии от нормального), длину или вид поставки по длине, назначение (общее или электротехническое). Пример обозначения: Швеллер АД31.Т1 [шифр профиля] × 6000 ГОСТ 8617-2018 / ГОСТ 13623-90.