Температура плавления алюминия и его сплавов

Алюминий и сплавы

Алюминий используется для изготовления различных деталей и сплавов на его основе. В процессе изучения и применения этого металла, была разработана технология его обработки. Для придания материалу требуемых свойств, используется легирование. Этот процесс подразумевает, что в расплавленном состоянии, алюминий смешивается с расплавами дополнительных элементов.

Такой процесс позволяет повышать качество металлургической продукции. В зависимости от выбранных пропорций и дополняющих элементов, изменяются химические, механические и физические свойства металла. На сегодняшний день чистый алюминий практические не используется в промышленности, по причине низкого показателя прочности. Сплавы же получили широкое применение и постоянно совершенствуются пропорции и технологии их обработки. Сварка алюминия выполняется точечной или аргонодуговой установкой, также используется электродуговая сварка.

Основные свойства алюминия

Главными факторами, определяющими обширность использования любого материла, являются его свойства и показатели. На сегодняшний день Сплавы на основе алюминия применяются практически во всех сферах деятельности. Простой причиной для такого распространения служат основные свойства алюминия, которые приведены в списке.

  • плотность — 2,7 г/см³
  • температура плавления технического алюминия — 658 °C;
  • температура плавления чистого алюминия — 660 °C;
  • удельная теплота плавления— 390 кДж/кг;
  • температура кипения — 2500 °C;
  • удельная теплота испарения— 10,53 МДж/кг;
  • удельная теплоемкость— 880 Дж/кг·K;
  • временное сопротивление литого алюминия — 10—12 кг/мм², временное сопротивление деформируемого — 18—25 кг/мм²,временное сопротивление сплавов — 38—42 кг/мм²;
  • Твёрдость по Бринеллю — 24…32 кгс/мм²;
  • пластичность у технического — 35 %;
  • пластичность у чистого — 50 %;
  • Модуль Юнга— 70 ГПа;
  • Алюминий обладает высокой электропроводностью (37·10 6 См/м) и теплопроводностью (203,5 Вт/(м·К)), 65 % от электропроводности меди, обладает высокой светоотражающей способностью;
  • Слабый парамагнетик;
  • Температурный коэффициент линейного расширения 24,58·10 −6 К −1 (20…200 °C);
  • Удельное сопротивление 0,0262..0,0295 Ом·мм²/м;
  • Температурный коэффициент электрического сопротивления 4,3·10 −3 K −1 . Алюминий переходит в сверхпроводящее состояние при температуре 1,2 кельвина.

Важным свойством, которым отличаются сплавы на основе алюминия — это высокая пластичность. Легко может раскатываться в фольгу, что особенно важно для использования в электронике и электротехнике. Материал легко может обрабатываться при небольших механических усилиях. Невысокая температура плавления позволяет переплавлять и изготавливать детали из сплавов алюминия с минимальными энергетическими затратами, что удешевляет производство и саму продукцию.

Марки алюминия по ГОСТУ

Алюминий и его сплавы, равно как и другие металлы, маркируется по установленным стандартам. Так, существуют марки алюминия по ГОСТУ, которые приведены в списках.

Деформируемые алюминиевые сплавы:

Упрочняемые термической обработкой:

  • Дюраль Д1, Д16, Д20*, сплавы алюминия меди и марганца [Al-Cu-Mg];
  • Сплав авиаль (АВ);
  • Высокопрочный сплав (В95);
  • Сплавы для ковки и штамповки (АК6, АК8, АК4-1 [жаропрочный]).

Не упрочняемые термической обработкой:

  • Сплавы алюминия с марганцем (АМц);
  • Сплавы алюминия с магнием (АМг2, АМг3, АМг5, АМг6).

Литейные алюминиевые сплавы для фасонного литья:

  • Сплавы алюминия с кремнием (силумин /) Al-Si (АЛ2, АЛ4, АЛ9) — высокая плотность отливок, легко обрабатываются резанием, отличаются высокими линейными показателями;
  • Сплавы алюминия с медью Al-Cu (АЛ7, АЛ19) — высокие механические свойства после термической обработки, легко обрабатываются резанием;
  • Сплавы алюминия с магнием Al-Mg (АЛ8, АЛ27) — повышенная стойкость к коррозии, повышенные механические свойства, легко обрабатывается резанием;
  • Жаропрочные алюминиевые сплавы (АЛ1, АЛ21, АЛ33) — легко обрабатываются резанием, повышенная жаропрочность.

Классификация с точки зрения удобства механической обработки (Мягкие и пластичные, неудобные для механической обработки резанием):

  • Отожженные — Д16, АВ;
  • Не упрочняемые термической обработкой — АМц, АМг2, АМг3, АМг5, АМг6.

Относительно прочные и твердые сплавы алюминия, которые достаточно легко обрабатывать механическим путем:

  • Закаленные и искусственно состаренные: Д16Т, Д16Н, АВТ;
  • Ковочные: АК6, АК8, АК4-1;
  • Литейные: АЛ2, АЛ4, АЛ9, АЛ8, АЛ27, АЛ1, АЛ21, АЛ33.

post_views_count: 1058

  • vote-total: 3
  • vote-rating: 15
  • —>

    Оставьте свой комментарий Отменить ответ

    Ферротитан, как группа ферросплав содержит в себе от 30 до…

    Дюраль: технология производства и применения

    Дюраль — это прочный и легкий сплав алюминия, разработанный в 1910 году немецким металлургом Альфредом Вильмом. Он относительно мягкий, пластичный и легко обрабатывается при нормальной температуре. Сплав можно прокатывать, ковать и прессовать в различные формы и изделия. Предел прочности дюралюминия выше, чем у алюминия, хотя его устойчивость к коррозии низкая. Электрическая и теплопроводность дюрали меньше, чем у чистого алюминия, и больше, чем у стали. Первоначально он использовался в жестких рамах дирижабля, и его методы и состав термической обработки были в то время военным секретом. С внедрением новых методов строительства монококов в начале 1930-х годов дюраль широко использовался в авиационной промышленности.

    Читайте также:  Пять вещей, за которые любят и ненавидят Chevrolet Lacetti - – автомобильный журнал

    Общие сведения

    Дюраль — это сплав, торговое название, данное самому раннему варианту упрочняемого алюминия. Он, состоит из 90% алюминия, 4% меди, 1% магния и от 0,5% до 1% марганца. Поскольку он очень твердый его используются в местах, где требуются особенные защитные свойства, например, в броне транспортного средства, в оборонной промышленности. Дюраль — имеет предел текучести 450 МПа, и есть некоторые другие вариации, которые зависят от состава, типа и характера сплава. Он становится прочным, после термической обработке и может быть отпущен, заклепан, приварен или подвержен другому типу обработки. Он устойчивым против коррозии, может нести тяжелые нагрузки, при этом является пластичным.

    Это ковкий металл, который легко поддается формовке, очень хороший проводник тепла и электричества. Когда медь добавляется в сплав, ее прочность увеличивается, но в то же время она также становится более подверженной коррозии. Для листовых изделий из дюралюминия металлургическое соединение высокочистого металлического слоя повышает коррозионную стойкость. Эти листы обычно используются в авиационной промышленности.

    Основные виды дюралевых сплавов и их свойства

    Классификация дюралевых сплавов, список типичных областей применения деформируемых сплавов Al-Cu 2000 серия по ГОСТ и ISO:

    1. АК8/2014: Поковки, плиты и экструзии для тяжелых условий эксплуатации для авиационной арматуры, колес и основных конструктивных элементов, резервуара и конструкции космического усилителя, рамы грузового автомобиля и компонентов подвески. Применения, требующие высокой прочности и твердости, включая обслуживание при повышенных температурах.
    2. Д16/2024: Авиационные конструкции, заклепки, скобяные изделия, колеса для грузовых автомобилей, изделия для винтовых машин и другие различные конструктивные применения. Первый когда-либо обнаруженный закаленный сплав.
    3. 1201/2219: Сварные космические ускорители окислителя и топливные баки, сверхзвуковая обшивка самолета и элементы конструкции. Сварка дюрали выполняется легко, сплав полезен для применения в температурном диапазоне от -270 до 300 C (от -450 до 600 F). Обладает высокой вязкостью разрушения, а закалка Т8 обладает высокой устойчивостью к коррозионному растрескиванию под напряжением.
    4. АК4 1/2618: штамповка и ручная ковка. Поршни и вращающиеся детали авиационных двигателей для работы при повышенных температурах. Пресс-формы для шин. Высокая статическая прочность сплава, что определяет его стойкость при разовых нагрузках, в связи, с чем его используют при выпуске ответственных узлов. Проведенные испытания доказали, что разрушить подобные изделия довольно сложно.

    Дюраль АК8/2014

    Температура плавления и плотность

    Дюраль относится к алюминиевым сплавам группы AlCuMg материал с номерами от 2000 до 2999 по ISO и в основном используется для холодной закалки. Он не очень устойчив к коррозии, только частично анодируется и сваривается.
    Плотность дюралюминия находится в пределах 2500.0—2800.0 кг/м3, а температура при которой он плавится 655.0 C.

    Как правило, характеристики дюралюминия — мягкий, пластичный и пригодный для обработки, когда он находится в нормальном состоянии. Его можно легко свернуть, сложить или подделать. Он также может быть вылит в различных формах и кузницах.
    Сегодня сплавы AlCuMg — реализуются с общим названием дюралюмины по ГОСТу: Д1, В65, Д16, В17, Д18, Д19, 1201, ВАД1, АК4 1 и другие.

    Технология производства и применение дюраля

    Дюраль можно легко выковать, отлить и обработать в связи с его низкой температурой плавления. Он отжигается при температуре от 350 до 380 C, с последующим охлаждением воздухом. После этого сплав становится пластичным и может быть легко обработан и сформирован в желаемых формах. Затем сплав подвергают термической обработке при температуре от 490 до 510 C для улучшения его свойств растяжения. После этого дюраль гасится и затвердевает.

    Дюраль имеет следующие области применения:

    1. Для изготовления проволоки, прутка и стержней, в местах, где требуется хорошая прочность и обрабатываемость.
    2. В тяжелых поковках, колесах, плитах, авиационной арматуре, резервуаре космического усилителя и в компонентах подвески, то есть в местах, где требуется высокая прочность, в рабочих зонах при повышенных температурах.
    3. Для изготовления конструкций самолетов, колес грузовых автомобилей, изделий винтовых станков, заклепок и других конструкционных изделий.
    4. В качестве листов для панелей кузова.
    5. В поковках, в поршнях авиационного двигателя, рабочих колесах реактивных двигателей и кольцах компрессора.
    6. Для изготовления штамповок и листовой продукции.

    Дюраль используется для производства самолетов

    Метод, который используется для превращения дюралюминия в слитки:

    1. Сплав подвергается высокому давлению, прежде чем превратится в слитки.
    2. Процесс включает в себя прокатку, прессование и другие обязательные этапы.
    3. Затем он преобразуется в пластины, листы, трубы и провода и гасится в воде в течение примерно четырех дней, этот процесс называется естественным старением.
    4. Иногда он подвергается искусственному старению при температуре около 190 Свтечение нескольких часов.
    Читайте также:  Раскоксовка маслосъемных колец

    Отличие дюраля от алюминия

    Металлы очень похожи между собой, перед тем как отличить их, нужно ознакомиться с их свойствам. Алюминий — серебристый металл, легкий, относительно мягкий, плавится при температуре – 660.4 C. Он хорошо растворим в сильных щелочах, устойчив к кислоте, поскольку на его поверхности образуется защитная пленка. Алюминий характеризуется высокой теплопроводностью и электрической проводимостью. Этот металл очень пластичный, что позволяет свернуть его в очень тонкую фольгу. Он также имеет низкую прочность: чистый алюминий легко режется ножом. Этот металл очень устойчив к коррозии — на поверхности Al образуется самая тонкая пленка, которая защищает его от повреждений.

    В сплавах дюралюминия основным легирующим элементом является Cu, иногда также добавляется Mg. Характеристики этой серии: хорошее соотношение твердости и веса и низкая коррозионная стойкость. Что касается первой характеристики, она демонстрирует механические свойства, которые на порядок и выше, чем у низкоуглеродистых сталей. Чаще всего этот сплав используется в местах, где необходимо высокое отношение твердости к массе при температуре выше 150 oC.

    Марганец, добавленный в алюминий, повышает его прочность и дает металл с превосходной обрабатываемостью и коррозионной стойкостью.

    Цена дюрали за 1кг

    Свойства дюрали позволяет выпускать из этого сплава заготовки любых конфигураций. Так, шестигранники по ГОСТ 21488/97 стоят в районе 100-160 руб. за килограмм. Круглая арматура до 230 руб. за кг. Дюраль цена за кг в основном зависит от марки сплава и сечения изделий. Листовая дюраль толщиной 0.5 мм стоит 300 руб. за кг. Дюралевые трубы имеют цену 130 руб. за кг в Москве.

    Ожидается, что рынок алюминия столкнется с дефицитом к 2022 году. Российский алюминиевый гигант Объединённая компания «РУСАЛ» имеющий порядка 5.6% мирового производства снижает экспорт из-за санкционной политики запада. Сегодня американские покупатели алюминия вынуждены защищать российскую компанию, справедливо опасаясь резкого роста цен на данную продукцию. Таким образом сколько стоит дюраль, будет в будущем, будет зависеть исключительно от действий западных стран.

    Круглая арматура дюрали стоит до 230 руб. за кг

    В целях борьбы с санкциями против Rusal Plc профильное министерство запустило в 2018 году нескольких проектов, способствующих росту внутреннего потреблению алюминия. В результате в России оно выросло сразу на 7.6% в 2018 году по сравнению с прошлым периодом, а меди увеличилось на 1.8% за тот же период. В 2018 году из России было импортировано свыше 200 000 тонн алюминиевой продукции на сумму порядка 730 млн. долларов США.

    Алюминиевый сплав Д16Т. Свойства и химический состав

    В справочной литературе приведена информация о том, что на основе алюминия изготавливается около 240 сплавов. Каждый из них имеет свои особенности, область применения, составляющие, характеристики. К списку таких материалов принадлежит алюминиевый сплав Д16Т, в состав которого входит магний и медь. Он универсален, что позволяет применять его во многих сферах деятельности.

    Второе наименование сплава – дюралюминий. Прочный и легкий металл используется в качестве конструкционного материала при изготовлении элементов и деталей космических кораблей, ракет, самолетов и прочих летательных аппаратов.

    В чистом виде изделие используется крайне редко, что обусловлено более низкими характеристиками по сравнению с АМг6, меньшей устойчивостью к действию коррозии и сложностью создания сварного соединения. Повышение данных показателей обеспечивается при термической обработке сплава Д16Т. Например, при сечении до 120 мм предусматривается закалка или старение после отливки или прокатки детали. Маркировка полуфабрикатов обозначает, что изделие упрочнено и состарено естественным способом.

    Материал характеризуется высокой прочностью, возможностью термоупрочнения, обладает слабой свариваемостью. Единственный способ сварки, который используется для данного сплава – точечный. Большее распространение получили соединения с помощью болтов, заклепок и пр. Изготавливаются из сплава заклепки с устойчивым к коррозии покрытием. Механическая обработка деталей происходит предельно просто.

    Маркировка и состав

    Расшифровка Д16Т позволяет получить основные данные о свойствах металла:

    • Д – дюралюминий;
    • 16 – порядковый номер;
    • Т – подверженный термической обработке (закалка и искусственное старение).

    Состав нормируется Госстандартом 4784-97. В него входят:

    • Al – 94%;
    • Cu – 4,9%;
    • Mg – 1,8%;
    • Mn – 0,9%.

    Среди других компонентов выделяют никель, титан, кремний, бериллий. Каждый компонент имеет свои качества и особенности, которые сказываются на свойствах сплава Д16Т.

    Кремний предназначен для улучшения качества сварного шва и состояния околошовной зоны. Обычно при воздействии температуры во время сварочных работ происходит образование мелких трещин в зоне сварки, что негативно влияет на характеристики материала.

    Никель снижает коэффициент линейного расширения, что важно при эксплуатации в зоне повышенных температур. При этом он уменьшает пластические и прочностные характеристики металла.

    Улучшение механических параметров обусловлено присутствием в химическом составе сплава Д16Т никеля и железа. Связывание молекул алюминия с данными элементами обеспечивает прочность, при этом медь не принимает участия в химической реакции и находится в свободном состоянии в составе металла.

    Читайте также:  Как купить правильный световозвращающий жилет и знак аварийной остановки

    Количество феррума в материале строго ограничено нормами. Это обусловлено риском возникновения железных пластин, которые отрицательно сказываются на технических характеристиках сплава.

    Форма выпуска

    В чистом виде Д16 практически не применяется, при этом осуществляется плакирование деталей, что сокращает риск их корродирования. Из Д16 могут быть изготовлены детали:

    • в чистом виде;
    • Т – с термообработкой (закалка и естественное старение);
    • Т1 – с термообработкой (искусственное старение);
    • М – подверженные отжигу;
    • с плакированием (Д15ТА).

    В качестве основных элементов выступают листы, уголки, плиты, прутья. Прутки с диаметром менее 100 мм имеют обязательную маркировку Т, в некоторых случаях – М. Листы изготавливают с нанесением на поверхность слоя чистого алюминия, что снижает степень коррозионной активности. Также изготавливают листы с маркировкой М и Т.

    Алюминиевый сплав Д16Т подвержен коррозии в большей степени, чем другие аналогичные, поэтому он подвергается плакировке 2-4% слоем технического алюминия. Второй вариант покрытия – лак. Выбор типа зависит от условий эксплуатации, т.к. при повышенной температуре наиболее устойчивым к внешним факторам будет анодированный или плакированный лист. В качестве основного метода сварки используется точечный, максимальное распространение получили заклепочные и прочие соединения.

    Особенности сплава

    Предельная эффективность от использования материала обеспечивается при эксплуатации в условиях повышенных температур. При этом нормальной средой будет диапазон 120-250 градусов. Кратковременный нагрев допускается до температуры 500 градусов, при дальнейшем росте материал теряет прочность, что приводит к отказу.

    При температуре ниже 80 градусов обеспечивается устойчивость к образованию трещин, при переходе через данную границу появляется риск развития очагов коррозии между кристаллами сплава Д16Т. Чтобы исключить пагубный фактор, необходимо произвести термическую обработку. В результате повысятся не только антикоррозионные качества, но и прочность, пластичность.

    По твердости и прочности при работе в нормальных условиях металл уступает сплаву ВД95Т1 даже после проведения термообработки. В температурном диапазоне 120-250 градусов происходит изменение характеристик в противоположную сторону. ВД95 может корродировать, если на него воздействует ток.

    Технические характеристики

    К основным характеристикам сплава Д16Т относятся:

    удельная теплоемкость 0,92 Дж/кгК;
    коэффициент теплопроводности 130 Вт/мК;
    твердость HB 10 -1 = 42 МПа;
    относительное удлинение при разрыве 10%;
    удельный вес 2800 кг/м 3 .

    Стоимость

    Цена за кг сплава Д16Т составляет 390 руб.

    Термическая обработка

    Прочностные характеристики металла зависят от способа его обработки. Правильный порядок проведения работ является залогом получения качественного материала.

    Первая стадия предполагает закалку при 495-505 С, дальнейшее повышение температуры может привести к пережогу, что снижает характеристики сплава. Вторая стадия – закалка в воде, при температуре 250-350 С. В результате повышаются антикоррозионные качества кристаллической решетки.

    Старение является последней стадией обработки. Для этого в камере создается температура 18-20 С, изделия находятся в ней в течение 4-5 дней. В результате термообработки обеспечивается прочность материала, достигающая 125-130 НВ, что является максимальным показателем среди дюралюминия.

    Обрабатываемость

    Алюминиевый сплав Д16Т – деформируемый металл, который предназначен для изготовления листов, плит и т.д. Из него также можно сделать поковки и штамповки, полученные прокаткой, прессованием и экструзией.

    Один из наиболее распространенных способов механической обработки – резка. Для этого предусматривается установка стандартных режимов работы, а также применение смазочно-охлаждающих материалов. Для специальных целей может потребоваться особенный инструмент.

    Область применения проката

    Благодаря особенностям материала обеспечивается возможность изготовления разных прокатных деталей. Они могут использоваться в качестве элементов фюзеляжа, лонжеронов и прочих компонентов летательных аппаратов. Из него изготавливают органы управления авиамоделями, а также составные части космических аппаратов.

    Дюралюминий Д16Т получил распространение в судостроении. Его применение положительно сказывается на снижении массы лодок, кораблей и прочих судов. Он используется для изготовления составляющих с любой степенью ответственности.

    Дорожные знаки, рекламные щиты, указатели и прочие элементы, устанавливаемые на улице, изготавливаются с применением сплава. В нефтедобывающей отрасли он используется для производства труб нормали. При этом составляющие и конструкция в целом сохраняет свои первоначальные качества на протяжении 8 лет эксплуатации.

    Прочностные характеристики состава и стали имеют небольшое различие, при этом масса его в три раза ниже по сравнению со сталью. К другим преимуществам относятся:

    • простота транспортировки;
    • легкость обработки;
    • возможность использования ингибиторов для снижения коррозионной активности материала.

    Номенклатура

    Номенклатура деталей из алюминия Д16 включает большое количество наименований, что обусловлено высоким спросом на данный материал. Отечественные производители предлагают:

    • плиты (Госстандарт 17232-99);
    • профили (Госстандарт 8617-81);
    • ленты (Госстандарт 13726-97);
    • прутки (Госстандарт 21488-97, 51834-2001);
    • трубы (Госстандарт18482-79).

    Аналоги

    Высокие технические характеристики стали причиной популярности металла в России и за ее пределами. Иностранные материалы имеют несколько другую номенклатуру:

    • европейский ENAW-2024;
    • немецкий 3,155;
    • американский 2024.
    Ссылка на основную публикацию
    Сцепление автомобиля виды, устройство и принцип работы
    Как работает сцепление, каковы его типичные неисправности, и как их избежать - – автомобильный журна Важным элементом механической трансмиссии является...
    Схема передней подвески ниссан х трейл т31
    Лифт и тюнинг подвески Nissan X-Trail; подвеска Nissan X-Trail Автомобиль мечты Имеет ли смысл усиливать лифт дополнительно? Стук в ходовой...
    Схема переключения передач на КамАЗе КПП с делителем, раздаточная коробка, порядок, механизм, ремонт
    Схема, устройство, работа коробки передач КАМАЗ, замена В этой статье рассмотрим агрегатный узел грузового российского автомобиля Камаз. Коробки переключения передач...
    Сцепление автомобиля назначение и устройство
    Основные неисправности автомобиля Главная Ремонт квартиры Евроремонт Советы сантехнику Работа с плиткой Мелкий ремонт в квартире Дачный вопрос Работа с...
    Adblock detector