SI9500382A

SI9500382A - Bands and plates of alloyed zinc

Info

Publication number: SI9500382A
Application number: SI9500382A
Authority: SI
Inventors: Klaus Drefahl; Frank-Ulrich Dyllus; Adolf Stradmann
Original assignee: Rheinzink Gmbh
Priority date: 1994-12-24
Filing date: 1995-12-20
Publication date: 1996-06-30
Also published as: DE59508423D1; DE4446771A1; EP0723028B1; EP0723028A3; ES2148413T3; EP0723028A2

Description

Rhemzink GmbH

Trakovi in plošče iz legiranega cinka

Izum se nanaša na trakove in plošče iz legiranega cinka, in sicer cinka čistoče vsaj 99,99% ter z dodatki od 0,05 do 0,2 utež.% titana, od 0,02 do 0,2 utež.% bakra in od 0,005 do 0,05 utež.% aluminija, uporabne prednostno v gradbeništvu.

Tovrstno leguro, ki je opisana v DE-C-1 758 489 in normirana po standardu DIN 17 770, 1. del, se predvsem zaradi njenih prednostnih materialnih lastnosti že mnogo let uporablja predvsem v gradbeništvu. Iz takšne legure izdelani trakovi in pločevine so neodvisno od smeri valjanja brez trganja oz. porušitve upogljivi za 180° in po ponovnem upogibanju ostanejo nepoškodovani ter se torej odlikujejo po visoki stopnji preoblikovalnosti oz. duktilnosti pri vseh vrstah preoblikovanja, tudi pri takoimenovanem preoblikovanju v hladnem. Minimalne zahteve glede mehanskih in tehnoloških lastnosti trakov in pločevine, izdelanih iz tovrstne legure, so navedene v standardu DIN 17 770. V standardu DIN 17 770, 2. del, so navedene izmere tovrstnih trakov in pločevin.

Izdelava tovrstnih izdelkov iz tovrstne legure poteka v splošnem z uporabo postopka litja in valjanja, pri čemer se v neprekinjenem poteku postopka (taljenje, litje, valjanje, navijanje) izdela trakove vnaprej določene debeline, ki se jih končno na razrezovalnih linijah razreže na ozke trakove ali plošče. Legura je v atmosferi dobro obstojna. Površina sprva reagira s kisikom iz zraka, pri čemer se tvori cinkov oksid. Pod vplivom vode se tvori cinkov hidroksid, ki se po reakciji z ogljikovim dioksidom iz zraka obda z gosto, dobro oprijemljivo in v vodi netopno pokrivno plastjo iz bazičnega cinkovega karbonata. Ta zaščitna plast skrbi za visoko korozijsko odpornost.

Naloga predloženega izuma je bistveno izboljšanje mehanskih lastnosti, zlasti natezne trdnosti, uvodoma navedene cinkove legure, ne da bi pri tem kakorkoli poslabšali njeno dobro preoblikovalnost oz. duktilnost.

Za rešitev tega problema vsebuje cinkova legura kot nadaljnji dodatek od 0,005 do 0,04 utež.% magnezija ali od 0,001 do 0,1 utež.% litija.

V okviru nadaljnje izvedbe izuma vsebuje legura od 0,005 do 0,0075 utež.% magnezija in od 0,01 do 0,5 utež.% litija.

Pri postopku izdelave trakov in pločevin iz legiranega surovega cinka, in sicer cinka čistoče najmanj 99,99% ter z dodatki od 0,005 do 0,02 utež.% titana od 0,02 do 0,2 utež.%, od 0,005 do 0,5 utež.% aluminija in od 0,005 do 0,04 utež.% magnezija ali od 0,01 do 0,1 utež.% litija, se leguro s temperaturo tališča pri > 420°C med obtekajočimi kovinskimi trakovi kontinuirno lije v trak in neposredno zatem v več fazah razvalja na vnaprej določeno debelino, pri čemer se po izumu v zadnji fazi valjanja trak valja pri temperaturi prednostno od 100 do 250°C, prednostno do 170°C.

Prav tako je možno trak v zadnji fazi valjanja valjati pri temperaturi pod temperaturo rekristalizacije, prednostno valjati v hladnem, in ga 0,75 do 2,5 ure segrevati pri temperaturi od 150 do 300°C.

Iz cinkove legure (I) po stanju tehnike, sestave 0,09 utež.% titana, 0,13 utež.% bakra in 0,007 utež.% aluminija, preostanek surovi cink čistoče 99,995% cinka, in iz cinkove legure (Π) po izumu, sestave 0,10 utež.% titana, 0,15 utež.% bakra, 0,007 utež.% aluminija in 0,1 utež.% magnezija, so bili v prvem primeru (legura I) na uvodoma opisan znan način, v drugem primeru (legura Π) pa po prav tako predhodno že opisanem postopku po izumu uliti trakovi in razvaljani na končno mero 0,8 mm, nakar so bile zaradi primerjave izmerjene mehanske lastnosti teh trakov v skladu s standardom DIN 17 770, 1. del.

Ugotovljene so bile sledeče mehanske lastnosti:

1. Preizkus trdote

Preizkušanje trdote po Vickersu (HV 1) je potekalo v skladu z DIN 50 133, 2. del. Na sl. 1 je prikazan rezultat izpostavljenosti preizkušane legure pri 60°C in trajanju izpostavljenosti do 100 ur. V primerjavi z enakim trakom iz cinkove legure (I) po stanju tehnike ima trak, izdelan iz cinkove legure (Π) po izumu pri sobni temperaturi za okoli 100% večjo trdoto po Vickersu. To razmerje se ne spremeni niti pri izpostavljenosti pri 60°C. Pri tem velja poudariti, da je v skladu s standardom DIN 50 133 in slednjemu ustreznimi ISO standardi trdota po Vickersu navedena kot breizimensko število in torej brez kakršnihkoli fizikalnih enot.

2. 1%-meja razteznosti (N/mm²)

Po sl. 2 in sl. 3 je cinkova legura (Π) glede na 1%-mejo razteznosti v primerjavi z znano cinkovo leguro (I) za okoli 100% močnejša, merjeno vzdolžno in prečno glede na smer valjanja. To velja tudi pri razmeroma visokih temperaturah do okoli 100°C.

3. Natezna trdnost (N/mm²)

Kot je razvidno na sl. 4 in 5, je cinkova legura (Π) po izumu glede na natezno trdnost (N/mm²) v primerjavi z znano cinkovo leguro (I) za okoli 100% močnejša.

4. Raztezek A5 (%) pri porušitvi

Po sl. 6 in 7 se raztezek pri porušitvi tako za cinkovo leguro (Π) po izumu kot tudi za znano leguro (I) nahaja v za tehničen pomen zadovoljivem območju tako vzdolžno kot tudi prečno glede na smer valjanja..

5. Trajna trdnost Rm/i» (N/mm²)

Trajnostni preizkusi so potekali v skladu s standardom DIN 50 118 pri temperaturi okolice 60°C in 100°C. Kot je prikazano na sl. 8 in 9, je vzdolžno in prečno glede na smer valjanja trdnost cinkove legure (Π) po izumu v povprečju za 50% do 80% večja kot pri znani cinkovi leguri (I).

6. Upogibni preizkusi

Preizkušanci izmer 60 x 20 mm so bili prečno in vzdolžno glede na smer valjanja brez vmesnega položaja upognjeni za 180 stopinj. Temperature preizkušanja so znašale 22°C, 0°C in -10°C. Preizkušanci so bili neodvisno od smeri valjanja brez porušitve upogljivi za 180 stopinj in brez poškodb po ponovnem upogibanju.

7. Trajni dinamični preizkusi

S pločevinastimi preizkušanci v skladu s standardom DIN 50 100 so bili izvršeni trajni dinamični preizkusi vzdolž smeri valjanja s preizkuševalno frekvenco 30 Hz pri temparaturi 22°C, ki so privedli do vrednosti trajne trdnosti 68 N/mm² za cinkovo leguro (Π) po izumu in 55 N/mm² za znano cinkovo leguro (I).

8. Porušitvena trdnost (N/mm²)

Porušitvena trdnost je bila kot funkcija temperature preizkušana vzdolž in prečno glede na smer valjanja. Kot je možno ugotoviti na sl. 10 in 11, je porušitvena trdnost cinkove legure (Π) po izumu bistveno večja od tiste pri leguri (I) znane sestave. Ko so bili preizkušanci na obeh straneh izvedeni z zarezo s faktorjem napetostne koncentracije ou = 2,6, je bila porušitvena trdnost nad tisto pri gladkih preizkušancih. Razlog za to je neenakomerna razporeditev napetosti v preizkušanem prerezu in s tem povezano prostorsko napetostno stanje. Iz tega izhaja, da se v smislu robne oz. površinske zareze poškodovani gradbeni deli pod statično obremenitvijo ne porušijo.

Pričujoči rezultati preiskav kažejo, da se mehanske lastnosti znane cinkove legure po dodatnem legiranju z od 0,005 do 0,04 utež.% magnezija zares občutno izboljšajo, s tem pa se doseže širše območje uporabe surove legure.

Claims

1. Trakovi in plošče iz legiranega cinka, in sicer iz surovega cinka čistoče najmanj 99,99% ter z dodatki od 0,05 do 0,2 utež.% titana, od 0,02 do 0,2 utež.% bakra, od 0,005 do 0,05 utež.% aluminija, prednostno za uporabo v gradbeništvu, označeni s tem, daje dodano od 0,005 do 0,04 utež.% magnezija ali od 0,01 do 0,1 utež.% litija.

2. Trakovi in plošče iz legiranega cinka, in sicer iz surovega cinka čistoče najmanj 99,99% ter z dodatki od 0,05 do 0,2 utež.% titana, od 0,02 do 0,2 utež.% bakra, od 0,005 do 0,05 utež.% aluminija, zlasti za gradbeništvo, označeni s tem, daje dodano od 0,005 do 0,0075 utež.% magnezija in od 0,01 do 0,45 utež.% litija.

3. Postopek izdelave trakov in plošč iz legiranega cinka, in sicer iz cinka čistoče najmanj 99,99% ter z dodatki od 0,05 do 0,2 utež.% titana, od 0,02 do 0,2 utež.% bakra, od 0,005 do 0,05 utež.% aluminija, 0,005 do 0,04 utež.% magnezija ali od 0,01 do 0,1 utež.% litija ali od 0,005 do 0,0075 utež.% magnezija in od 0,01 do 0,45 utež.% litija, označen s tem, da se talino med obtekajočimi, kot oblikovalni elementi služečimi kovinskimi trakovi kontinuirno lije v trak in v temu neposredno sledečih fazah valja na vnaprej določeno debelino, pri čemer se trak v zadnji fazi valja pri temperaturi nad temperaturo rekristalizacije.

4. Postopek po zahtevku 3, označen s tem, da znaša temperatura končnega valjanja od 100 do 250°C, prednostno od 100 do 170°C.

5. Postopek izdelave trakov in plošč iz legiranega cinka, in sicer iz surovega cinka čistoče najmanj 99,99% ter z dodatki od 0,05 do 0,2 utež.% titana, od 0,02 do 0,2 utež.% bakra, od 0,005 do 0,05 utež.% aluminija, 0,005 do 0,04 utež.% magnezija ali od 0,01 do 0,1 utež.% litija ali od 0,005 do 0,0075 utež.% magnezija in od 0,01 do 0,45 utež.% litija, označen s tem, da se talino med obtekajočimi, kot oblikovalni elementi služečimi kovinskimi trakovi kontinuirno lije v trak in v temu neposredno sledečih fazah valja na vnaprej določeno debelino, pri čemer se trak v zadnji fazi valja pri temperaturi pod temperaturo rekristalizacije.

6. Postopek po zahtevku 5, označen s tem, da se trak valja v hladnem in zatem za 0,75 do 2,5 ure segreje na temperaturo od 150 do 300°C.