Primjena pjenastog aluminijumskog sendvič materijala u zgradama otpornim na eksploziju-

Aluminijska pjena ima mnoge primjene u zgradama, a građevinski materijali{0}}otporni na eksploziju su jedna od važnih upotreba. Na primjer, kompozitni sloj čelične ploče od pjenastog aluminijuma od-otpornog na eksploziju može zaštititi stub konstrukcije okvira zgrade, sendvič panel od pjenastog aluminija i čelične ploče može se koristiti kao zaštitna vrata zgrade, a pjenasta aluminijska sendvič greda može se koristiti za zaštitu inženjerske zgrade itd. Budući da je aluminijska pjena nova vrsta funkcionalnog materijala, vrijeme razvoja nije dugo, ali njena odlična apsorpcija energije i otpornost na udar određuju da će imati veću upotrebu u zgrada otporna-od eksplozije.

1. Tehnologija pripreme pjenastog aluminijumskog sendvič materijala

Iako aluminijska pjena ima mnoge prednosti, njena mala čvrstoća ograničava njenu primjenu. Sendvič materijal od pjenastog aluminijuma je kompozit od pjenastog aluminijumskog jezgra i materijala visoke{0}}čvrste ploče, kao što su čelična ploča i aluminijumska ploča, tako da se ova dva mogu međusobno nadopunjavati u strukturi i funkciji. Pjenasti aluminijum koji se koristi u izgradnji{1}}otpornosti od eksplozije je uglavnom ovaj materijal. Postoje mnoge metode pripreme za sendvič materijale od pjenastog aluminijuma, a postoje dvije glavne kategorije: jedna je spajanje gotove aluminijske pjene- na materijal panela, kao što je lijepljenje i zavarivanje; drugi je da se materijal panela poveže sa aluminijumskom podlogom. Od pjenastog praha se pravi predforma, zatim se zagreva i peni, a nakon hlađenja dobija se pjenasti aluminijumski sendvič panel. Osim ove dvije vrste, istražuju se i neke druge metode.

1.1 Način povezivanja

Metoda lijepljenja je lijepljenje pjenastog aluminija i ploče zajedno s ljepilom, što spada u metodu fizičkog povezivanja, proces je jednostavan, a preciznost proizvoda je također visoka. Međutim, proces čišćenja pjenastog aluminija i površine panela prije lijepljenja je komplikovan, a otpornost na visoke temperature i otpornost na koroziju ljepila su slabi, a čvrstoća vezivanja je također relativno niska. Ovi nedostaci ograničavaju razvoj ove metode. U poređenju sa metodom vezivanja, čvrstoća vezivanja metodom zavarivanja je efektivno poboljšana. Trenutno postoji više istraživanja o metodi lemljenja i metodi laserskog zavarivanja.

Metoda lemljenja je metoda zavarivanja pjenastog aluminijumskog sendvič materijala koji je trenutno više istražen. Ključ ove metode leži u odabiru lema i uklanjanju oksidnog filma na površini pjenastog aluminija. Zbog razlike u potencijalu elektrode između lema na bazi Sn- i pjenastog aluminijumskog osnovnog materijala, elektrohemijska korozija je sklona nastanku lemljenog spoja, a spoj ima slabu otpornost na toplinu i nisku čvrstoću. Wang Hui i dr. koristili zaštitu od dušika za poboljšanje čvrstoće lemljenih spojeva. Rezultati istraživanja pokazuju da sučelje ne čini neprekidni sloj filma, već se sastoji od presjecišta kontakta krajnjih{1}}pora-rebra. Yu Chongchong i dr. koristio leguru Zn-Al-Cu kao lem. Pošto lem ima određenu funkciju-uklanjanja filma, nije potrebno koristiti fluks tokom zavarivanja, čime se može izbjeći problem korozije uzrokovan upotrebom fluksa; koristi se mehaničko struganje. Obrišite 1 namaz; primijenite ultrazvučne vibracije tokom zavarivanja kako bi lem tekao i ravnomjerno ispunio pore; na kraju se dobija sendvič panel u kome se metalurški kombinuju lem i aluminijumska ploča, lem i pjenasti aluminij. Chen Nannan i dr. koristio je kompozitni sloj od bakarne folije-aluminijumskog lima-kompozitnog sloja bakrene folije kao međusloja, što je učinilo čvrstoću spoja većom od one kod osnovnog metala, te optimizirao parametre kao što su temperatura zavarivanja i vrijeme držanja. Song Yufeng et al. koristio je leguru na bazi Al-Si- kao materijal za lemljenje i čistu aluminijumsku ploču kao prednju ploču i dobio pjenasti aluminijumski sendvič panel metodom lemljenja. Ortogonalnim testom istražen je utjecaj temperature, vremena i procesa žarenja na performanse sendvič panela. Optimalni parametri procesa dobijaju se na sledeći način: temperatura zavarivanja je 640 stepeni, vreme je 15 min, a žarenje rasterećenja na 400 stepeni je 30 min; Stabilnost sendvič panela pripremljenog metodom na visokoj temperaturi bolja je od one ljepljivom metodom.

Lasersko zavarivanje je metoda ozračivanja laserskog snopa visokog{0}}intenziteta i visoke{1}}e energije na metalnu površinu kako bi se istastopila i spojila zajedno. Prednosti ove metode su u tome što je deformacija radnog komada nakon zavarivanja mala, efikasnost proizvodnje je visoka i može se ostvariti kontinuirana proizvodnja. Zhang Di et al. dodala leguru aluminijuma 6061 između pjenastog aluminijuma i panela sa poroznošću od 70 posto, topila leguru aluminijuma 6061 toplotom laserskog snopa i prodrla u rupe pjenastog aluminijuma, kako bi se postiglo bolje zavarivanje i vlačna čvrstoća zavareni spoj. To je 2,97 MPa, što je blisko čvrstoći pjenastog aluminija. Međutim, tokom laserskog zavarivanja, apsorpcija laserske energije osnovnim materijalom od aluminijske pjene je ograničena zbog refleksije zidova ćelija pora u aluminijskoj pjeni i ograničenja pora. Pod djelovanjem izvora topline visoke{7}temperature, pore unutar aluminijske pjene mogu se srušiti zbog endotermnog topljenja, formirajući tako široko područje zavara sa gustom strukturom. Lasersko zavarivanje je još uvijek u ranoj fazi istraživanja, a do industrijske proizvodnje još je dug put. ići.

1.2 Metoda pjene

Liang Xiaojun i dr. pomiješan prah aluminijske legure sa sredstvom za pjenjenje TiH2, a zatim presovani gvožđe, titanijumske ploče i prah u kalupu, prvo se napravi pjenušava predforma, a zatim zagrijana na određenoj temperaturi da bi se TiH2 razgradio u vodonik, tako da se pjena talina proizvodi metalurški vezani sendvič paneli . Budući da ova metoda zahtijeva prešanje u kalupu, veličina gotovog proizvoda je ograničena. Zhang Min i dr. smjestio prah legure aluminija pomiješan sa sredstvom za pjenjenje između panela, a zatim izradio predformu metodom kompozitnog valjanja, čime se izbjeglo ograničenje veličine kalupa, a zatim ga stavio u otpornu peć za zagrijavanje i pjenjenje. Koraci procesa su jednostavni, a kontinuirana proizvodnja je lakša. Glavni problem kompozitne metode valjanja je taj što je predforma sklona gubitku praha tokom procesa valjanja, što rezultira niskim prinosom i niskom debljinom i preciznošću ploče. Kako bi poboljšali kvalitetu predforme, Song Binna et al. koristio je metodu zamotavanja za izradu predforme i stavio prah od legure aluminijuma da se zapjeni u aluminijumsku cijev, zapečaćen i valjan, a zatim zapjenjen. Ova metoda rješava probleme gubitka praha i rubnih pukotina na rubu predforme, te proizvodi sendvič panel sa dobrim spojem; Song Binna et al. proučavao je učinak redukcionog omjera na predformu i strukturu sendvič panela. Istraživanja pokazuju da kada je stopa redukcije 70 posto, površina predforme je ravna i potpuna, prah ujednačen i gust, a kvalitet finalnog sendvič panela je također najbolji. Liu Jia i dr. dalje proučavan uticaj parametara pjene na evolucijsko ponašanje ćelija u jezgri sloja sendvič panela u procesu pripreme valjanja omotača. Navedena istraživanja su sva bazirana na istraživanju praha legure aluminijuma, dok su Wang Yaoqi et al. koristio je aluminijsku ploču kao pjenušavu matricu i koristio metodu kumulativnog slaganja za pripremu pjenaste predforme. Specifična metoda je da se prah agensa za pjenjenje TiH2 ravnomjerno rasporedi između četiri sloja aluminijskih ploča, a zatim se aluminijske ploče preklapaju i kotrljaju na 350 stepeni u 2 prolaza da se napravi predforma od pjenastog aluminija, a zatim TC4 ploča od legure titana ili 1Cr18Ni9Ti Paneli od nerđajućeg čelika se slažu na obe strane pjenastog aluminijumskog predforme, a zatim se valjaju i laminiraju na 450 stepeni C da bi se dobio sendvič panel, a zatim se pjene u otpornoj peći kako bi se dobio sendvič panel od pjenastog aluminijuma.

1.3 Druge metode Zhang Taikang et al. koriste Al2O3 šuplje sfere visoke čvrstoće i male gustine kao nerastvorljivo sredstvo za formiranje pora, 6063 aluminijumsku leguru kao pjenastu aluminijumsku matricu i ploču od legure aluminijuma kao površinski materijal kompozitne ploče, pripremljene reverznim gravitacionim lijevanjem metoda Od pjenastog aluminijumskog sendvič panela. Rezultati pokazuju da materijal jezgre i ploča od legure aluminija postižu dobru metaluršku vezu.

2. Primjena pjenastog aluminijumskog sendvič panela u objektu otpornom na eksploziju{1}}

Sendvič panel od pjenastog aluminija može apsorbirati energiju kroz plastičnu deformaciju pod eksplozijom ili jakim udarnim opterećenjem. U poređenju sa jednoslojnim -pločama, ima veću kvazi{1}}statičku snagu i veće performanse protiv-eksplozije. Posljednjih godina, zbog porasta eksplozija i terorističkih napada, pjenasti aluminijski sendvič paneli su postepeno privukli pažnju akademske zajednice kao građevinski materijal-otporan od eksplozije. , njegove anti-performanse su također postale žarište istraživanja.

2.1 Istraživanje primjene u zgradama otpornim na eksploziju-

Shi Shaoqing i drugi vjeruju da više-slojna kompozitna struktura čelične pjene i aluminija ima bolji efekat-otpornosti na eksploziju od pojedinačne aluminijske pjene i da se može primijeniti na dizajn-otporan na eksploziju vojnih zgrada. Kang Jiangong i dr. koristio je isti materijal jezgre od pjenastog aluminijuma da uporedi efekte industrijskih čistih aluminijumskih panela i panela od nerđajućeg čelika 304 na performanse protiv eksplozije pjenastih aluminijumskih sendvič greda numeričkom simulacijom. Rezultati pokazuju da sendvič greda od pjenastog aluminijuma napravljena od industrijskih čistih aluminijumskih panela ima bolje performanse otporne na eksploziju-pod udarom eksplozije. Na osnovu toga, Sui Shunbin et al. istraživali su protueksplozijske performanse sendvič greda od aluminijske pjene od čeličnih ploča HRB335. U poređenju sa pločama od čistog aluminijuma i pločama od nerđajućeg čelika 304, pomeraj srednjeg -raspona i tlačna deformacija materijala jezgra su sva tri. najmanji. Fu Xueran i drugi proučavali su učinak protiv detonacije zaštitnog sloja tkanine od karbonskih vlakana i pjenastog aluminijuma koji se široko koristi u zaštiti zgrada. Rezultati pokazuju da je efekat-otpornosti na eksploziju zaštitnog sloja od pjenastog aluminijuma mnogo veći nego kod tkanine od karbonskih vlakana, a pjenasti aluminijumski materijal bi trebao biti poželjniji u dizajnu{12}}otpornog na eksploziju. Prema anti-efektu eksplozije pjenastog aluminijumskog sendvič panela, Zhang Dongxin je predložio da se sredina vanjske čelične ploče popuni pjenastim aluminijumom prije i poslije vrata kako bi se napravio novi tip zaštitnih vrata i koristio ANSYS /LS-DYNA za provjeru protueksplozijskog-efekta zaštitnih vrata.

Rezultati pokazuju da novi tip zaštitnih vrata ima dobre performanse prigušenja udarnog talasa i može imati zaštitnu ulogu.

2.2 Problemi u primjeni

Pjenasti aluminijumski sendvič panel ima odličnu{0}}funkciju otpornosti na eksploziju, ali se i dalje manje koristi u zgradama otpornim na eksploziju{1}}. Glavni razlozi su sljedeća dva aspekta: Prvo, trenutni materijal za sendvič panele od pjenastog aluminija je još uvijek u fazi istraživanja i ne postoji ekonomičnija metoda industrijske proizvodnje. Troškovi proizvodnje same aluminijske pjene su relativno visoki, a sendvič panel mora povećati cijenu na svojoj osnovi, što ograničava opseg primjene sendvič panela; osim toga, protueksplozijski-mehanizam sendvič panela od pjenastog aluminijuma nije potpuno jasan. Kvantitativni odnos između mikrostrukture materijala ploče i makroskopske morfologije nije utvrđen, a odgovor sendvič ploče na dinamičko opterećenje je još uvijek nejasan. S obzirom na gore navedene razloge, primjena sendvič panela u praksi inženjeringa otpornog na eksplozije{3}}objekat još uvijek ima dug put.

3. Sažetak i Outlook

(1) Uobičajene metode povezivanja zasnovane na proizvodima od pjenastog aluminija uključuju lijepljenje i zavarivanje. Metoda vezivanja ima jednostavan proces, ali ima slabu čvrstoću vezivanja i otpornost na visoke temperature; Metoda zavarivanja može ostvariti metaluršku kombinaciju pjenastog aluminijuma i panela, i efikasno poboljšati čvrstoću interfejsa i otpornost na visoke temperature. Među njima, ključni problem metode lemljenja je izbor materijala za lemljenje i način uklanjanja oksidnog filma na površini pjenastog aluminija. Trenutno su u ovoj oblasti sprovedena mnoga domaća istraživanja. Lasersko zavarivanje je također proučavano u Francuskoj, ali je još uvijek u fazi istraživanja.

(2) Metoda pjene je metoda pripreme u kojoj se ploča i pjenasti materijal izrađuju u predforme, a zatim se podvrgavaju tretmanu pjenom; na bazi aluminijumske legure i praha za pjenjenje, naziva se kompozitna metoda valjanja, a zatim se vrši obrada pjenom. Na osnovu metode metalurgije praha omotačkog valjanja, kumulativna metoda valjanja se zasniva na aluminijumskim pločama; osim toga, neki naučnici koriste metodu procjednog livenja za pripremu sendvič panela. Uz-dubinsko proučavanje različitih metoda pripreme, pojavit će se metode pogodne za veliku-industrijsku proizvodnju.

(3) Sendvič panel od pjenastog aluminijuma je potencijalni materijal otporan na eksploziju-zgrade, koji se može koristiti za zaštitu ključnih dijelova kao što su potporni stubovi, grede i vrata u zgradama. Zbog visokih troškova proizvodnje materijala za sendvič panele od pjenastog aluminijuma i mehanizma otpornosti na eksploziju-koji treba proučavati, trenutna primjena sendvič panela u zaštiti od eksplozije-objekata je još uvijek u fazi istraživanja. U budućnosti, razvojem tehnologije pripreme sendvič panela od pjenastog aluminijuma i-dubljim istraživanjem protueksplozivnog-mehanizma, imat će široku perspektivu u primjeni građevinske eksplozije{{ 6}}dokaz.