Что прочнее сталь или алюминий. Разница между стальной и алюминиевой системой. Виды алюминиевых сплавов, использующихся при изготовлении велорам

Выбирая металлоизделия – полотенцесушители и перила, посуду и ограждения, решетки или поручни – мы выбираем, в первую очередь, материал. Традиционно конкурирующими считаются нержавеющая сталь, алюминий и обычная черная сталь (углеродистая). Обладая рядом сходных характеристик они, тем не менее, существенно отличаются друг от друга. Имеет смысл сравнить их и разобраться, что же лучше: алюминий или нержавеющая сталь (черная сталь, в силу низкой коррозионной стойкости, рассматриваться не будет).

Алюминий: характеристики, преимущества, недостатки

Один из самых легких металлов, что в принципе используются в промышленности. Очень хорошо проводит тепло, не подвержен кислородной коррозии. Алюминий выпускается нескольких десятков видов: каждый со своими добавками, увеличивающими прочность, стойкость к окислению, ковкость. Однако, за исключением очень дорогого авиационного алюминия, всем им присущ один недостаток: чрезмерная мягкость. Детали из этого металла легко деформируются. Именно поэтому невозможно использование алюминия там, где в ходе эксплуатации на изделие воздействует большое давление (гидроудары в системах водоснабжения, например).

Стойкость к коррозии у алюминия несколько завышена. Да, металл не «прогнивает». Но только за счет защитного слоя из окисла, который на воздухе образуется на изделии в считанные часы.

Нержавеющая сталь

Сплав практически не имеет недостатков – кроме высокой цены. Он не боится коррозии не теоретически, как алюминий, а практически: на нем не появляется оксидной пленки, а значит, со временем «нержавейка » не тускнеет.

Чуть более тяжелая, чем алюминий, нержавеющая сталь отлично справляется с ударными воздействиями, высоким давлением и истиранием (особенно марки, в которых есть марганец). Теплопередача у неё хуже, чем у алюминия: но благодаря этому металл не «потеет», на нем меньше конденсата.

По итогам сравнения становится ясно – для выполнения задач, где требуется малый вес металла, прочность и надежность, нержавейка лучше, чем алюминий .

Алюминий, несомненно, обладает рядом неоспоримых достоинств, которые всем давно известны. Однако материал довольно сложный не столько в эксплуатации, сколько при монтаже. При эксплуатации алюминиевого сплава в фасадных подсистемах требуется неукоснительно следовать перечню довольно конкретных правил, которые обеспечат долгое и беспроблемное эксплуатирование в дальнейшем. Надо сказать, что в реалиях российского строительного рынка выполнить эти условия довольно сложно, особенно если учитывать тот факт, что поставщики алюминиевых подсистем зачастую недоговаривают о необходимости соблюдать данные правила

Итак, приводим Вам сравнительную характеристику стальных и алюминиевых подсистем.

* При большом скачке температуры расширение стали незначительно и составляет около двух миллиметров, а для алюминиевых систем этот показатель в два-три раза больше. Поэтому появляется необходимость монтировать некоторые соединения подвижными. Что касается использования стали, соединения являются фиксированными, а следовательно, они более надежные.

* Еще одно существенное достоинство стальной системы заключается в креплениях. В стальной системе абсолютно все кронштейны - несущие, а это означает, что весь листа распределен равномерно. При этом из первого пункта следует, что все крепления при этом являются жесткими и неподвижными, фиксация произведена при помощи саморезов и заклёпок. В то время как в алюминиевых системах присутствует обязательное деление на ветровой и несущий кронштейн. Получается, что весь вес облицовки нагружает только несущие кронштейны.

* Ветровые же кронштейны принимают на себя нагрузки, созданные ветром. Для того, чтобы прикрепить направляющую к кронштейну, в нем необходимо сделать отверстия продолговатой формы. Все крепления происходят с помощью заклепок, а не саморезов. Кроме того стоит учитывать погодные условия и температуру, при которой производится монтаж конструкции, так как от этих условий будет зависеть точка крепления заклепки.

* Стальные системы предусматривают использование однородного с фасадной частью крепежа. То есть все элементы крепления также будут изготовлены из оцинкованной стали или нержавеющих материалов. В алюминиевой системе также предусмотрено использование нержавеющих деталей, в частности саморезов и заклепок. Однако любой монтажник скажет Вам, что у нержавеющих элементов есть некоторые недостатки, а именно: нержавеющие заклепки по ценовым характеристикам в несколько раз больше стоимости самореза, применение заклепки требует больше внимательности и больших временных затрат. Это влечет за собой тот факт, что, зачастую, нержавеющие заклепки заменяют на оцинкованные саморезы, что само по себе является грубым нарушением общих требований.

* Сталь является более прочным материалом, чем алюминий, таким образом имеет почти в 2,5 раза большую несущую способности. Это ведет за собой использование более тонких деталей при монтаже, что помогает значительно облегчить общий вес конструкции.

* Алюминиевые фасадные системы более дорогие еще и потому, что требуют установки противопожарных отсеков на некоторых участках, чтобы отвечать пожарной безопасности. Температура плавления стали превышает температуру плавления алюминия в 2 раза, что делает ее более устойчивой к пожару и даже при его возникновении, сталь не плавится и не способствует дальнейшему распространению огня.

* Стальные системы помогут сэкономить Вам на утеплителе. Сталь в 4 раза хуже проводит тепло, чем алюминий. При конкретных подсчетах выяснилось, чтобы достигнуть одинакового результата, в алюминиевую систему необходимо заложить утеплитель на 20 мм толще, чем в стальную систему.

А теперь представьте, все эти параметры нужно учитывать в реалиях стройки. Вы можете себе представить монтажника, которые сидит и внимательно изучает каталоги и исполняет все предписания, указанные там? И конечно, не ведется учет таких важных факторов, как температура во время монтажа фасадной конструкции.

И стоит напомнить, что ценовой фактор - немаловажный пункт для заказчика. И если основываться на приведенных выше фактах, можно сделать вполне обоснованный вывод, что стальные фасадные системы - отличный пример того, как могут выгодно соотносится цена и качество. Стальная система обойдется дешевле, чем алюминиевая даже при базовых характеристиках. К слову сказать, цена на двухконтурную стальную систему будет ниже, чем затраты на одноконтурную алюминиевую. При заказе двухконтурной алюминиевой подсистемы расхождение по цене может достигать двойного размера.

• Сталь материал хорошо известный. Алюминий - материал современный, легкий, но в то же время прихотливый. При использовании фасадных подсистем из алюминиевого сплава, необходимо четко выполнять ряд требований, выдвигаемых алюминием. В условиях суровых российских реалий строительства, которые с кризисом стали еще более суровыми, когда монтажники подешевле, крепеж попроще, а строить надо побыстрее - выполнить эти требования сложно. Рассмотрим то, о чем умалчивают продавцы алюминиевых подсистем, но то, о чем описано в их каталогах технических решений.

  1. Сталь имеет более низкий коэффициент термического расширения по сравнению с алюминием. При перепаде температур от -20 до +50 градусов нержавеющая 3х метровая направляющая удлиняется на 2мм, в то время как алюминиевая на 5-6мм. Поэтому в алюминиевых системах предусмотрен целый ряд подвижных соединений и термических швов. В стальных системах все соединения - фиксированные, более простые и надежные. Элементы системы работают в зоне упругих деформаций.

  2. В стальной системе все кронштейны являются несущими. Поэтому вес облицовки равномерно распределяется по всем кронштейнам на направляющей (в двухконтурной системе - по массиву кронштейнов). Все точки крепления - жесткие, с помощью вытяжных заклепок или саморезов.
  Напомним, что в алюминиевых фасадных системах кронштейны обязательно разделяются на несущие и ветровые. Причем весь вес 3х метровой направляющей с облицовкой должен нести один несущий кронштейн.

  3. Остальные - работают только на ветровые нагрузки. Для подвижного крепления направляющей к ветровому кронштейну в последнем предназначены продолговатые отверстия. Для создания подвижного соединения положено использовать вытяжные заклепки (не саморезы!). Кроме этого, точка крепления заклепки должна меняться в зависимости от температуры окружающего воздуха, при которой происходит монтаж.

  В условиях реальной стройки много ли монтажников изучают каталоги технических решений? А сколько выполняют предписания? (рисунки- ветровые-несущие кронштейны, точка крепления, температура).

• В стальных системах вентилируемых фасадов используется недорогой, однородный с фасадной системой крепеж. Это оцинкованные стальные заклепки и саморезы для систем из оцинкованной стали и нержавеющие заклепки для систем из нержавеющей стали. Кляймер всегда крепится нержавеющими заклепками.
  В алюминиевых подсистемах теоретически положено использовать крепеж из нержавеющей стали или алюминиевые вытяжные заклепки. У нержавеющих заклепок есть, с точки зрения монтажника, три больших недостатка. Нержавеющая заклепка стоит в четыре раза дороже самореза, установка заклепки занимает в три раза больше времени, чем самореза, для установки нержавеющей заклепки надо иметь дорогой инструмент (800евро). Поэтому очень часто вытяжные заклепки заменяются на… оцинкованные саморезы. Электролитическая пара металл-алюминий говорит сама за себя.
• Предел прочности алюминиевого сплава АД31 20кг/мм.кв, против 54кг/мм.кв. у стали. Сталь имеет в 2,5 раза большую несущую способность, чем алюминий. Поэтому в стальных системах применяются детали в 2 раза тоньше, чем в алюминиевых. Это позволяет сэкономить вес.
• Стальные фасады пожароустойчивые. Температура плавления стали 1800 градусов. Прессованного алюминия 600-700 градусов. Как показывают испытания, температура во время пожара может достигать 900 градусов на отдельных участках фасада, что может привести к расплавлению алюминия. Для противодействия этому в алюминиевых системах положено устраивать противопожарные отсечки. Это ведет к удорожанию алюминиевого вентилируемого фасада.
• Сталь имеет теплопроводность в 4 раза меньшую, чем алюминий. Теплопроводность алюминия 220 Вт/(мºС), нержавеющей и оцинкованной стали 40 и 45 Вт/(мºС) соответственно. Таким образом, кронштейны в алюминиевых системах вентилируемых фасадов являются большими мостиками холода. Российские коллеги подсчитали, что для равного утепления фасад, при использовании алюминиевой подсистемы необходимо закладывать на 20мм толще утеплитель.

• Теплопроводность алюминиевых сплавов в 5,5 раз выше, чем у нержавеющей стали. Поэтому для исключения возможности образования мостиков холода в местах крепления кронштейнов к стене, в алюминиевых подсистемах используется терморазрывы толщиной 10 мм (в стальных 2мм), что негативно сказывается на надёжность узла крепления кронштейн-стена, так как головка анкера работает в знакопеременных температурах, что приводит к коррозии самого нагруженного элемента НВФ - анкера. Также наличие в таком ответственном узле пластикового элемента большой толщины не повышает общей надёжности системы.
• Стоимость стальной фасадной системы - немаловажный для заказчика фактор. Фасадные системы из оцинкованной стали - хороший компромисс между ценой и качеством. Стальная двухконтурная система навески вентилируемого фасада дешевле алюминиевой одноконтурной уже изначально, при расчете на глухую стену. Учитывая преимущества, которые дает двухконтурность разница в цене может быть двойная.

Велосипедная рама призвана удерживать руль перед владельцем, а колеса - под ним. Существует множество форм, металлов, цветов и конструкций рам. Именно рама должна быть первым существенным фактором при выборе всего велосипеда, как при его сборке, так и при выборе готового экземпляра в магазине. Ведь рама определяет предназначение, которое будет выполнять велосипед, посадку наездника, суть и тяжесть обвесов и креплений. Также это оказывает большое значение на конечный вес велосипеда. А какая разница, какого веса будет велосипед?

Велосипед с алюминиевой рамой

Какая разница, сколько весит велосипед

Существует три базовых параметра, которые влияют на вес велосипеда - его устойчивость на дорожном покрытии, управляемость во время маневров и инерция. Последний параметр учитывает не только саму инерцию, но и энергию, которую нужно затратить для ее компенсации. Как бы странно это не звучало, но когда падает вес велосипеда, то все эти показатели улучшаются. Здесь не работает правило - чем тяжелее, тем устойчивее, так как приходится часто менять центр тяжести, а инерцию сложнее компенсировать.

Так что вес всего велосипеда крайне важный параметр, а его рама несет большую часть веса.

Она может быть стальной рамой, алюминиевой или хромо-молибденовой. Иногда встречаются титановые экземпляры. Вес зависит не только от рамы, но и от всех частей комплекта в совокупности, а также от назначения велосипеда. Шоссейные варианты весят обычно 8-9 килограмм, горные варьируются - есть облегченные варианты с весом в 9 кг, средние взрослые аппараты весят до 11 кг, а экземпляры для даунхилла могут достигать среднего веса в 20 кг.

Отдельные спортивные велосипеды стоят дорого и весят строго выверенное количество кг, но слишком разнятся в зависимости от производителя и назначения, поэтому бессмысленно указывать средний их вес. Наиболее дешевые велосипеды-солянки из «Ашана» и других крупных гипермаркетов стоят мало, но комплектация у них как правило тяжелая, ненадежная и негармоничная. Кататься на таком будет неудобно, тяжело и он быстро придет в негодность, а ремонту они, как правило, не подлежат.

Стальная рама

Как стальная рама, так и рама из различных сплавов с участием стали имеют примерно одинаковый вес. Для того, чтобы рама была максимально прочной, в сплав добавляют хром или молибден. Такая добавка позволяет также делать необычные конструкции рамы - утонченные посередине и утолщенные к краям. Это делает раму более легкой и удобной, а интересный внешний вид привлекает внимание особенно в сочетании с оригинальным цветовым решением. По сравнению с алюминиевыми трубами для рамы эти получаются тоньше и эластичнее.

При использовании стальной рамы пропадает необходимость в установке на велосипед карбоновой вилки или рамы. Ведь чем будет гибче выполненная рама, тем дольше она будет служить своему хозяину. Для туристического велосипеда это будет лучшим вариантом, так как они недорогие, но при этом отлично поддаются мелкому ремонту. Проблема велосипеда из стали заключается в легком обретении коррозии и более тяжелым весом по сравнению с рамой из алюминия. К преимуществам этой рамы из такого материала можно отнести:

• Отличную инерцию - после того, как владелец прекратил крутить педали, велосипед долгое время сохраняет отличную скорость;
• Мягкая стальная рама - сталь смягчает силу удара и вибрацию, в сочетании с карбоновой вилкой превращает езду на велосипеде в сплошное удовольствие;
• Изгиб - часто рама из стали изгибается под непривычными углами, что отлично помогает на поворотах;
• Долговечность и отличная способность к ремонту материала - помочь сможет каждый второй сварщик.

Но такая рама имеет и небольшое количество недостатков, среди которых увеличенный вес - в самых облегченных вариантах такая рама будет весить на 1 - 1,5 кг больше, чем другие варианты.

Резкий разгон на такой раме тоже не получится.

Рама из алюминия

Сейчас чаще всего изготавливаются велосипеды с алюминиевой рамой. Такие экземпляры легче, более отзывчивы к неровностям дороги, недороги как в ремонте, так и в покупке, а еще они не подвержены коррозии. Жесткость и вес у такой рамы будет лучше, чем у стальной, но сам металл будет иметь меньшую плотность. Алюминиевая рама получается легкой и жесткой, хотя сам диаметр больше у трубы. Если сравнивать со сталью, то увеличение диаметра труб такой рамы приведет к более жесткому варианту, но вместе с тем и на порядок легче.

Ощущаться изменение жесткости практически не будет, но если это ощущается, то можно поставить на велосипед карбоновые вилки, которые будут смягчать дорогу.

Сломанная рама из алюминия

К преимуществам алюминиевой рамы можно отнести:

• Лучшее среди возможных соотношение между весом и стоимостью конечного результата. Самая низкосортная рама не весит больше 2 кг, а хорошего качества - не более 1,5 кг;
• Резкий и хороший разгон на любой местности;
• Алюминий не подвергается коррозии металла;
• Является лучшим вариантом для велосипедистов с большим весом.

Недостатки этой рамы прямо противоположны достоинствам рамы из стали.

1. Рама из такого материала не только быстро разгоняется, но и так же быстро теряет всю свою инерцию.
2. Она является жесткой - алюминий не может погасить вибрации при катании. В сочетании с ригидной вилкой и вовсе катание может превратиться в мучение.
3. Люди с маленьким весом с трудом будут на нем кататься.
4. Больше 10 лет такая рама не прослужит, так как накапливает свою усталость и в самый неподходящий момент просто лопнет.
5. Ремонту также подлежит далеко не каждая поломка такой рамы.