Алюминиевые сплавы подразделяются на деформируемые (ГОСТ 4784-74), прессованные (ГОСТ 21488-76) и литейные (ГОСТ1583-89Е).
Деформируемые обработкой алюминиевые сплавы отличаются хорошей пластичностью (δ до 40%), но невысокой прочностью. К ним относятся сплавы алюминия с магнием и марганцем. Это сплавы АМц, с содержанием 1-1,6 % Mn, АМr2, АМr5, содержащие до 1,6% Mn и до 5,8% Mg.
Они используются для изготовления сварных или штампованных малонагруженных конструкций, устойчивы к коррозии. Могут быть упрочнены методами холодной деформации. К деформируемым прессованием относятся сплавы системы алюминий–медь–магний с добавками других компонентов, например марганца – дюралюмины. Наибольшее применение имеют сплавы Д18 (Cu – 2,2-3%; Mg – 0,2-0,5%) и Д16 (Cu – 3,8-4,6%; Mg – 1,2-1,8% и 0,3-0,9% Mn). Дюралюмины в любом состоянии хорошо деформируются, могутбыть подвергнуты закалке в воде и старению. Сплавы типа В95 являются наиболее прочными и содержат в своем составе 6% Zn, 2,3% Mg, 1,7% Cu, 0,4% Mn, 0,2% Cr. Недостатком этих сплавов является то, что они работают при температуре менее 150 градусах С и подвержены коррозии. Для работы при повышенных температурах используются сплавы АК4, АК6, АК8, АК4-1, хорошо подвергающиеся ковке и штамповке.
Алюминиевые деформируемые сплавы обладают высокими физикомеханическими характеристиками, технологичны при изготовлении, и используются в судо- и авиамашиностроении, в строительстве, сельском хозяйстве, производстве электро- и бытовой техники и электронном машиностроении. В авиастроении эти сплавы являются основным конструкционным материалом и составляют 80-85% веса планера современного самолета.
С целью повышения надежности самолетов разработаны новые высокопрочные алюминиевые деформируемые сплавы системы Аl–Zn–Mg–Сu и среднепрочные сплавы системы Аl–Cu–Mg. Эти сплавы имеют повышенные параметры вязкости разрушения и трещиностойкости, сопротивления усталости и коррозионной стойкости и обладают повышенными прочностными свойствами. Наиболее перспективными для авиации являются следующие марки: В95пчТ2, В95очТ2, 1973, 1933 системы Аl–Zn–Mg–Сu и 1161, 1163 системы Аl–Cu–Мn. Сплавы 1973, 1933 и 1161 дополнительно содержат цирконий. Сплавы, легированные литием, обладают пониженной плотностью. 27 Свариваемый сплав 1420 системы Аl–Mg–Li–Zr отличается самой низкой плотностью (d=2470 кг/м3) и обеспечивает высокую удельную прочность σ в/d=17 км), а также снижение массы конструкций до 20-25%. Предел прочности сварных соединений σ в составляет примерно 0,8σ в основного материала.
Для изготовления тонких листов на базе системы Аl–Cu–Li–Zr разработаны сплавы 1450 и 1451, которые по основным служебным характеристикам не уступают сплаву В95, но позволяют на 10% снизить массу конструкции и на 10% повысить его жесткость.
Разработаны сплавы 1430 и 1440 на базе системы Аl–Mg–Li–Cu–Zr с более низкой (на 7-8%) плотностью и более высоким (на 10%) модулем упругости и достаточно высокими параметрами сопротивления усталости и вязкости разрушения, по сравнению со сплавами системы Аl–Cu–Mg типа Д16.
В табл.1.3 указаны свойства алюминиевых деформируемых сплавов.
Свойства алюминиевых деформируемых сплавов
| Марка сплава | Вид заготовки | σ d, МПа
| σ 0,2, МПа
| δ , %
| | В95пчТ2 | лист
| 510-540 | 450-480
| 10-12 | 1973Т2
| лист | 550-570
| 500-520
| 10-12
| 1933Т3
| штамповка | 450
| 390
| 8
| | 1161НТМО | плита | 450
| 340
| 12
| | 1161Т | панель
| 450 | 340
| 12
| 1163Т7
| плита | 460
| 345
| 12
|
Алюминий-литиевые
сплавы по сравнению с традиционными алюминиевыми довольно дорогие и
поэтому их применяют эффективно только в тех конструкциях, где
необходимо снижение массы. Для изготовления корпусных деталей
приборов используют сплавы типа 1420, обладающие эффектом
сверхпластичности, что позволяет в 1,5-2 раза снизить трудоемкость без
применения механической обработки.
В
автомобиле- и тракторостроении для деталей двигателей и систем
распределения выхлопных газов, работающих при температурах до 500°С,
используют механически легированный алюминиевый жаропрочный материал Аl –
3% С, обладающий высокой прочностью (σ в = 470 МПа, σ в 350 = 190
МПа, 350 σ 100 = 110 МПа) и коррозионной стойкостью. Благодаря высоким
антифрикционным свойствам его используют для изготовлении узлов трения,
что позволяет при замене деталей из стали и титана обеспечить снижение
массы на 30%.
Алюминиевые литейные сплавы обозначаются буквами АЛ и подразделяются на 5 групп.
Группа
1 – силумины – сплавы системы алюминий – кремний (АЛ2, АЛ4, АЛ9).
Эти материалы устойчивы к коррозии, обладают хорошей текучестью и малой
усадкой. Для модификации в них вводят металлический натрий, в
результате чего структура становится мелкозернистой, а материал
приобретает пластичность.
Группа 2 – сплавы системы алюминий–кремний–медь (АЛ3, АЛ5, АЛ6), а также АЛ32, содержащий еще марганец и титан.
Группа 3 – сплавы системы алюминий–медь (АЛ7 и АЛ19) содержат повышенное содержание меди, что сказывается на их цене.
Группа
4 – сплавы системы алюминий–магний (АЛ8, АЛ13, АЛ22) обладают низкой
плотностью, хорошей коррозионной стойкостью и высокими механическими
характеристиками. Используются при изготовлении отливок в автомобильном
производстве.
Группа 5 – сплавы на основе алюминия и других компонентов. Например, сплав АЛ24 содержит марганец, магний, цинк, титан и др.
Среди
последних разработок можно выделить сплавы ВАЛ 12, ВАЛ 14, ВАЛ 16.
Высокопрочный сплав ВАЛ 12 на основе системы Al–Zn–Mg–Сu предназначен
для изготовления деталей, к которым предъявляются повышенные требования
по прочности и усталости. Он может успешно конкурировать как с
алюминиевыми деформируемыми сплавами, так и с малоуглеродистыми
сталями, некоторыми латунями и бронзами. Детали из сплава ВАЛ 12 могут
длительно работать при 200°С и кратковременно при 250°С. Детали,
получаемые литьем по методу жидкой штамповки, при которой кристаллизация
происходит в металлической форме под давлением, обладают особо
высокими механическими свойствами: σ в = 550-600 МПа, σ 0,2 = 500-550 МПа, δ = 3-6%, σ −1= 140-160 МПа.
Высокопрочный
и жаропрочный сплав ВАЛ14 (система Аl–Cu–Mn–Cd) имеет высокие
физико-механические характеристики (σ в=400-500 МПа, σ −1 = 904-120 МПа, δ =
7-15%), и предназначен для деталей, испытывающих большие динамические и
вибрационные нагрузки. Детали из этого сплава могут длительно работать
при 300°С и кратковременно при 350°С.
Сплав
ВАЛ16 обладает высокой коррозионной стойкостью и хорошей
свариваемостью. Детали из этого сплава могут успешно работать в любых
климатических условиях при температурах до 150°С. Материал обладает
хорошей свариваемостью (коэффициент ослабления сваркой 0,9-1,0) и
высокими механическими свойствами (σ в = 300-350 МПа, δ =10-15%), что
позволяет применять его для изготовления сварных конструкций с
деформируемыми сплавами типа АМГ6.
В
изделиях современного машиностроения алюминиевые литейные сплавы,
обладающие высокой удельной прочностью, заменяют чугун и
малоуглеродистые литейные стали. Сравнительные значения механических
свойств литейных сплавов, серого чугуна и стали, применяемых для
изготовления литых заготовок деталей машин, приведены в табл. 1.4.
Сравнительные характеристики алюминиевых сплавов, стали и чугуна
| Материал | Марка
сплава | σ d,
МПа | δ , % | d,
кг/м3 | σ d/d
км | Литейные
алюминиевые
сплавы | Ал4
Ал5
Ал9
Ал9-1
Ал-19
Ал-32
ВАЛ8
ВАЛ12
ВАЛ14
ВАЛ16
| 230-240
220-250
210-230
240-300
300-340
250-270
350-400
550-580
400-500
300-350
| 2,0-3,5
0,5-2,5
1,0-3,0
2,0-5,0
4,0-8,0
1,5-2,0
4,0-6,0
3,0-5,0
4,0-10,0
10,0-15,0 | 2650
2680
2660
2690
2780
2650
2730
2820
2800
2570 | 8,5-9,0
8,2-9,0
7,7-8,6
8,3-11,2
10,8-12,2
9,4-10,1
12,8-14,6
18,7-20,5
14,2-17,8
11,7-13,6 | | Серый чугун | Сч18
Сч28
| 180
280
| -
-
| 7200
7500
| 2,5
3,7
| | Сталь | Ст35 | 400
| 15,0
| 7800
| 5,1 |
Область применения алюминиевых литейных сплавов весьма широка и постоянно расширяется:
– в авиастроении – силовые детали фюзеляжа, агрегатов, приборов;
– в судостроении – кронштейны палубных надстроек, корпуса механизмов управления и компасов;
– в машиностроении – корпуса электродвигателей, роторов компрессоров, насосов, редукторов, вентиляторов; крыльчатки, шкивы ременных передач, муфты сцепления, корпуса и крышки картеров, коробки скоростей, редукторы, головки и блоки цилиндров, поршни;
– в текстильной промышленности – станины ткацких станков, бобины, корпуса и кожухи швейных машин;
– в пищевой промышленности – детали смесителей, просеивающих агрегатов, разливочных машин;
– в электротехнической промышленности – детали контактных соединений, панели, радиаторы охлаждения, платы и корпуса приборов;
– при производстве бытовой техники – детали бытовых приборов, кухонная утварь.
Алюминиевые литейные сплавы по сравнению с чугунами и сталями обладают рядом важных преимуществ: возможностью получать более точные литые заготовки с малой шероховатостью поверхности высокопроизводительными методами литья в металлические формы (в кокиль, под давлением, жидкой штамповкой), а также более высокой коррозионной стойкостью.
Замена чугуна и стали литейными алюминиевыми сплавами позволяет получать значительный технико-экономический эффект за счет: снижения массы (металлоемкости) конструкций; повышения эксплуатационной надежности и долговечности; уменьшения трудоемкости благодаря применению более точных литых заготовок, а также более легкой обрабатываемости резанием.
КОНТАКТЫ ДЛЯ ПРИОБРЕТЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ:
+38 068 695 88 49
ukrbas@gmail.com
|
