Алюминиевая створка откатных ворот на стальных комплектующих

Клиенты нашей Компании периодически обращаются с запросами на разработку проекта алюминиевых створок откатных ворот с использованием стальных комплектующих РОЛТЭК. Причиной такого обращения является недостаточная прочность алюминия для перекрытия широких проемов. Однако, сочетание стали и алюминия несет в себе ряд технических рисков, которые могут негативно сказаться на долговечности и надежности конструкции. В этой статье мы рассмотрим причины, по которым сталь и алюминий несовместимы при производстве ворот, и предложим оптимальные решения для наших клиентов.

Различия в тепловом расширении стали и алюминия

Алюминий и сталь обладают разными коэффициентами линейного теплового расширения. При изменении температуры алюминий расширяется значительно больше, чем сталь. Например, алюминиевый профиль длиной 6 метров при повышении температуры на 100℃ увеличится на 13,3 мм, тогда как стальной – всего на 7,8 мм. Разница удлинения – 5,5 мм.
В реальных условиях при изменении температуры от -25℃ зимой до +35℃ летом разница в удлинении составит около 3,3 мм.

Такое несоответствие приведёт к:

• Возникновению внутренних напряжений в местах соединения алюминиевой рамы и стальной направляющей;
• Деформации алюминиевых элементов;
• Ослаблению, разрушению креплений.

Для наглядности представляем данные температурного коэффициента линейного расширения в виде диаграммы:

Данные значения можно найти в таблице с температурным коэффициентом линейного расширения материалов.

Модуль упругости: сравнение стали и алюминия

Кроме различий в тепловом расширении важно учитывать, что материалы с разными физическими свойствами по-разному реагируют на нагрузки. Одной из ключевых характеристик является модуль упругости, определяющий, насколько материал будет деформироваться под воздействием нагрузки.

Модуль упругости (E) характеризует способность материала сопротивляться упругой деформации. Чем выше значение модуля, тем меньше материал деформируется под нагрузкой. Для стали модуль упругости составляет около 190–210 ГПа, тогда как для алюминия — примерно 65–72 ГПа. Это означает, что при одинаковой нагрузке алюминиевый профиль будет изгибаться примерно в три раза больше, чем стальной.

Для наглядности представляем данные модуля упругости в виде диаграммы:

Данные значения можно найти в ГОСТ 14249-89.

Соответственно, ворота из алюминия при схожей конфигурации будут обладать меньшей несущей способностью и более скромными защитными свойствами.

Гальваническая коррозия

Контакт между разнородными металлами, такими как сталь и алюминий, в присутствии влаги и воздуха может привести к гальванической коррозии. Этот процесс ускоряет разрушение металлов, особенно алюминия, что негативно скажется на долговечности ворот.

Согласно ГОСТ 9.005-72 «Допустимые и недопустимые контакты металлов», контакт алюминия с углеродистой сталью без защиты от коррозии является недопустимым. В таблице 1 этого стандарта четко указано, что соединение этих металлов возможно только при наличии специальной защиты, такой как изоляционные покрытия или электрохимическая защита.
Для наглядности представим данные из ГОСТ 9.005-72 в виде таблицы:

Допустимость контакта металлов	Углеродистая сталь, без покрытий	Алюминий
Алюминий	Недопустимо (-)	Допустимо (+)
Углеродистая сталь, без покрытий	Допустимо (+)	Недопустимо (-)
Оцинкованная сталь	Ограниченно допустимо (0)	Допустимо (+)

Технологические отличия

При производстве ворот алюминиевые конструкции имеют ряд технологических особенностей по сравнению со стальными конструкциями, а именно:

• Дорогостоящую сварку алюминия применяют редко, заменяя ее сборкой на механических угловых или Т-образных элементах. Недостатком такого варианта соединения является то, что в процессе эксплуатации эти элементы постепенно теряют форму, а крепление к профилям ослабевает.
• При механической сборке алюминиевых створок в качестве диагональных силовых элементов могут применяться только тросовые оттяжки, а диагональные профили, работающие «на сжатие», не применяются.

По этим причинам створка под воздействием нагрузок постепенно теряет прямоугольную форму и сопротивление кручению.

Рекомендации по выбору материалов

Для обеспечения надежности и долговечности откатных ворот оптимальным решением будет выбор однородных материалов для рамы и направляющей.

Компания РОЛТЭК производит стальные комплектующие как для стандартных откатных ворот шириной 4 метра, так и системы для многотонных двустворчатых откатных ворот шириной до 36 метров,  которые оптимально сочетаются со стальной рамой откатных ворот. Это сочетание обеспечивает необходимую жесткость конструкции, равномерное тепловое расширение и предотвращает возникновение гальванической коррозии.

Для получения более подробной информации и рекомендаций по монтажу обращайтесь к нашим специалистам 8-800-222-03-02 или ознакомьтесь с документом «Рекомендации к применению и монтажу комплектующих РОЛТЭК для откатных самонесущих ворот» в техническом разделе на сайте rolls.ru. В документе приведены основные принципы проектирования ворот, показаны операции, которые рекомендуется выполнять в процессе изготовления, а также изложены принципы монтажа, регулировки и обслуживания ворот.