Алюминиевые сплавы: особенности и сферы применения
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голоса(ов))

Алюминиевые сплавы

Алюминиевые сплавы

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Краткую характеристику алюминия и его сплавов
  • Классификацию алюминиевых сплавов
  • О маркировке алюминиевых сплавов
  • 4 способа обработки алюминиевых сплавов
  • Основные группы алюминиевых сплавов и их свойства
  • Сплавы алюминия с другими элементами
  • Сферы применения алюминиевых сплавов

Алюминиевые сплавы используются гораздо чаще, чем этот же металл в чистом виде. И тут ничего удивительного: они обладают гораздо большей прочностью, а также устойчивостью к коррозии и высоким температурам.

Комбинации с различными веществами наделяют те или иные сплавы конкретными характеристиками. В зависимости от требований к конечному продукту в алюминий добавляется один или несколько легирующих элементов. А чтобы не возникло путаницы, получившийся сплав маркируют определенным образом. То есть заказчику остается лишь выбрать наиболее подходящий для своих нужд металл.

 

Краткая характеристика алюминия и его сплавов

Впервые алюминий был получен учеными-химиками из Дании (Эрстедом) и Германии (Велером) в 1825 и 1827 годах соответственно. В промышленных масштабах производить металл стало возможным в 1886 году благодаря разработкам американца Чарльза Холла и француза Поля Эру. Стоимость алюминия вплоть до конца XIX века лишь ненамного уступала золоту.

В начале прошлого столетия алюминий использовался только в чистом виде. В 1906 году немецкий ученый Вильм термически упрочнил металл, добавив к нему медь (4 %), магний (0,5 %), марганец (0,5 %). Так появился первый сплав – дуралюмин. Алюминиевые сплавы, обладающие, помимо высокой прочности, небольшой плотностью, широко применяются в промышленности в настоящее время.

Классификация алюминиевых сплавов

Удельная прочность соединений алюминия (отношение временного сопротивления к плотности) значительно выше аналогичного параметра сталей. Благодаря этому алюминиевые соединения широко используются в ракето- и самолетостроении.

Для металла и его сплавов характерны высокая технологичность и простота деформации, что позволяет с легкостью создавать детали сложной конфигурации. К достоинствам материала относятся также устойчивость к коррозии и хорошая электропроводность (эта характеристика выше только у серебра, меди и золота). Применение сплавов алюминия в электронике и электротехнике обусловлено легкостью их раскатывания в фольгу.

Благодаря низкой температуре плавления при обработке материала не требуются значительные энергетические затраты, соответственно, производство и продукция обладают невысокой себестоимостью.

Классификация алюминиевых сплавов

Для классификации алюминиевых сплавов используется большое количество различных признаков. В зависимости от типа вспомогательных элементов выделяют следующие виды:

  • с добавлением присадок, в качестве которых выступают различные материалы, например, магний, цинк, хром, кремний и другие.
  • с добавлением интерметаллидов – в составе таких соединений присутствует несколько металлов, например, медь и магний, литий и магний.

В составе алюминиевых сплавов может присутствовать множество элементов, придающих материалу те или иные эксплуатационные характеристики.

По способу металлообработки выделяют следующие типы соединений алюминия:

  • Деформируемые алюминиевые сплавы – твердые соединения, которые благодаря высокой пластичности могут обрабатываться прессованием или ковкой. Эксплуатационные характеристики материала повышаются путем проведения дополнительной обработки.
  • Литейные – поступая на производство в жидком состоянии, они обрабатываются после того как затвердеют. Из литейных алюминиевых сплавов изготавливают корпусные детали различной конфигурации.

4 способа обработки алюминиевых сплавов

Отдельная группа представлена техническим алюминием, содержащим меньше 1 % посторонних примесей. Такой состав приводит к образованию на поверхности металла оксидной пленки, защищающей его от негативного воздействия окружающей среды. В то же время прочностные характеристики технического алюминия довольно низкие.

В зависимости от прочности соединения бывают:

  • сверхпрочными (от 480 МПа);
  • среднепрочными (от 300–480 МПа);
  • малопрочными (до 300 МПа);

Отдельная группа представлена дуралюминами, обладающими особыми эксплуатационными свойствами.

В составе легких алюминиевых соединений может присутствовать множество примесей. Химический состав обозначается маркировкой.

Маркировка алюминиевых сплавов

При определении марки алюминиевых сплавов можно столкнуться с определенными сложностями. Маркировка выполняется таким образом, чтобы вопросов при уточнении соединения не возникало. Составы имеют определенное буквенно-цифровое обозначение.

Особенности маркировки заключаются в следующем:

  • в начале стоят одна или несколько букв, указывающие на состав соединения;
  • маркировки включают в себя цифровой порядковый номер;
  • заканчиваться маркировка может также буквой, обозначающей особенности обработки материала (например, термической).

Ознакомимся с правилами маркировки на примере сплава Д17П. Первая буква Д обозначает состав сплава – дюралюминий. В составе всех дюралюминиев присутствуют определенные химические элементы, различающиеся по количественному содержанию. Порядковый номер 17 указывает на конкретный материал, обладающий определенными свойствами. Буква П в конце маркировки используется для обозначения способа обработки полунагартованного соединения, получаемого под давлением без предварительного нагрева металла, соответственно, прочностные характеристики будут составлять половину от максимально возможных.

Маркировка алюминиевых сплавов производится по ГОСТу 4784-97, определяющему основные требования к обозначению соединений.

Основные группы алюминиевых сплавов и их свойства

4 способа обработки алюминиевых сплавов

Способы обработки алюминиевых соединений зависят от формы, которую необходимо получить по окончании работы. В процессе используют следующие технологии:

  • прокатку, с помощью которой производят фольгу и цельные металлические листы;
  • ковку – для изготовления элементов сложной конфигурации;
  • формовку – также для создания деталей, имеющих сложную форму;
  • прессование – для изготовления труб, профиля и прутьев.

Для улучшения эксплуатационных свойств различных типов алюминиевых сплавов металл обрабатывают термически.

Основные группы алюминиевых сплавов и их свойства

Для работы с алюминием и его соединениями необходимо ознакомиться со свойствами металла, поскольку они существенно влияют на сферу применения деталей и характеристики материала. Ранее мы говорили о классификации сплавов алюминия.

Далее расскажем о наиболее распространенных типах металла и их свойствах.

  • Сплавы с алюминием, медью и кремнием.

Соединение также известно под названием алькусин. Сплавы, в которых присутствуют медь и кремний, используются для изготовления деталей промышленного оборудования. Отличные технические свойства позволяют эксплуатировать их в условиях постоянной нагрузки.

  • Алюминиево-медные сплавы.

Технические характеристики составов, в которых присутствует медь, сравнимы с низкоуглеродистыми сталями. Основной недостаток заключается в плохой коррозионной устойчивости. Детали покрываются защитным составом, предохраняющим от негативного воздействия окружающей среды. Для улучшения качеств материала используют легирующие компоненты (марганец, железо, магний и кремний).

Алюминиево-медные сплавы

  • Алюминиево-кремниевые сплавы.

Эти соединения носят название силумина и служат для производства декоративных элементов. Для повышения характеристик алюминиевых сплавов используют натрий и литий.

  • Алюминиево-магниевые сплавы.

Присутствие в составе магния повышает прочностные характеристики материала, а также облегчает процесс сварки. Содержание магния не должно превышать 6 %. Более высокий процент снизит антикоррозионные свойства соединения. Для повышения прочности без снижения коррозионной устойчивости в составы добавляют марганец, ванадий, хром или кремний. Каждый дополнительный процент магния улучшает прочность на 30 МПа.

  • Алюминиево-марганцевые сплавы.

Для повышения устойчивости к коррозии в состав соединения добавляют марганец. Благодаря ему повышаются прочность и свариваемость материала. Кроме марганца в состав добавляют железо и кремний.

  • Сплавы с алюминием, цинком и магнием.

Высокими прочностными характеристиками, а также простотой обработки отличаются алюминиевые сплавы с магнием и цинком. Для улучшения свойств материала его подвергают термической обработке. Недостатком таких соединений является низкая антикоррозионная устойчивость. Для исправления этого минуса используют легирующий компонент – медь.

  • Авиаль.

В этих сплавах, помимо алюминия, содержатся магний и кремний. Соединения отличаются высокой пластичностью, коррозионной устойчивостью.

Сплавы алюминия с другими элементами

Сплавы алюминия с другими элементами

Легирующими элементами, используемыми при изготовлении алюминиевых сплавов и улучшающими их качественные характеристики, являются также следующие.

Бериллий уменьшает окисление при термической обработке. Невысокое содержание бериллия (0,01–0,05 %) улучшает текучесть соединений алюминия, используемых в процессе производства деталей двигателей внутреннего сгорания (поршней и головок цилиндров).

Висмут, а также свинец, олово или кадмий, обладающие низкой температурой плавления, при добавлении в состав сплавов облегчают процесс резки металла. Эти компоненты способствуют образованию мягких легкоплавких фаз, обеспечивающих ломкость стружки и смазывание резца.

Соединения с добавлением галлия (0,01–0,1 %) используются для производства расходуемых анодов.

Небольшое количество железа (не более 0,04 %) добавляют в материал, используемый для изготовления проводов, за счет этого повышается прочность и ползучесть материала. Кроме того, железо снижает прилипание состава к стенкам форм при литье в кокиль.

Добавление в алюминиевые сплавы 0,05–0,2 % индия повышают прочностные характеристики в процессе старения, особенно если в составе присутствует низкое содержание меди. Из таких соединений алюминия изготавливают подшипники.

При добавлении в состав 0,3 % кадмия повышаются прочностные и антикоррозионные характеристики алюминиевых соединений.

Для придания материалу пластичности в состав добавляют кальций. Если его содержание достигнет 5 %, то металл будет сверхпластичным.

Добавление олова облегчает процесс резки алюминиевых сплавов.

Введение в состав титана увеличивает прочность и равномерное распределение характеристик во всем объеме заготовок за счет измельчения зерна в отливках и слитках.

Сферы применения алюминиевых сплавов

Алюминиевые сплавы широко применяются во многих сферах. Благодаря их эксплуатационным характеристикам они входят в пятерку наиболее распространенных соединений металла.

Сначала, благодаря легкости и прочности, их начали использовать при производстве дирижаблей и самолетов.

В настоящее время в связи с высокой температурой плавления соединения алюминия используют при производстве скоростных поездов. Поверхность во время движения на большой скорости нагревается, однако при этом не подвергается деформации.

Широко применяются металл и его соединения в судостроении, где им отдают предпочтение перед сталями. Корпуса из алюминия не подвержены обрастанию ракушками, которые отрицательно сказываются на обтекаемости судов и скорости их движения. Очистка стального корпуса требует значительных временных и финансовых затрат. Таким образом, первоначальные вложения в строительство алюминиевого корпуса окупаются благодаря более дешевой эксплуатации.

Сферы применения алюминиевых сплавов

Невысокая стоимость и небольшой удельный вес обеспечили востребованность материала в военной промышленности, к примеру, из него производят отдельные элементы стрелкового оружия. С использованием соединений алюминия изготавливают ракетное топливо.

Высокой электропроводностью обусловлено использование алюминиевых сплавов для производства проводов и деталей радиоприемников. Они подходят для изготовления различных габаритных проводников электрического тока (линий электропередач, оболочек высоковольтных кабелей, шин распределительных устройств), что вызвано их заметными преимуществами перед другими металлами. Например, для алюминиевых оболочек кабелей характерны большая прочность и меньшая плотность, чем для свинцовых. Страны с высокоразвитой промышленностью тратят около 15 % алюминия для удовлетворения электротехнических потребностей.

Металл в настоящее время продолжает использоваться для производства посуды. По-прежнему остаются востребованными алюминиевые вилки, ложки, кастрюли и емкости для жидкостей.

Алюминий нашел применение и в пищевой промышленности – в качестве пищевой добавки. Для обозначения в составе продуктов алюминия используют букву E. Металл выступает в роли красителя в кондитерских изделиях, предохраняет продукты от появления плесени. Различные продукты упаковывают в тонкую алюминиевую фольгу, толщина которой не превышает 0,009 мм. А алюминиевая лента толщиной 0,2-0,3 мм идет на производство консервных банок.

Одним из специфических вариантов использования алюминиевых сплавов являются атомные реакторы. Большая часть из них при работе использует тепловые нейтроны. Соответственно, конструкция реакторов должна состоять из металлов, слабо поглощающих такие частицы. К примеру, из алюминия, отличающегося также высокой коррозионной устойчивостью при воздействии горячей воды, перегретого пара, углекислого газа, которые чаще всего выступают в качестве источника тепла в реакторах.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

  • Изготовление шкафов для одежды: почему металл лучше дерева и пластика

    Изготовление шкафов для одежды: почему металл лучше дерева и пластика

    Изготовление шкафов для одежды из металла сегодня пользуется повышенным спросом. Это прочная, функциональная мебель, не лишенная эстетики. Металлические шкафы по своим эксплуатационным качествам во много раз превосходят аналогичные, изготовленные из дерева или пластика. Производство сварных или сборных шкафов осуществляется в несколько этапов. Для каждой фазы характерно использование определенных инструментов и металлических заготовок. Универсальность производства позволяет заказывать мебель нестандартных размеров. Подробнее об этом в нашем материале.
  • Складские стеллажи металлические сборные: виды, преимущества и нюансы монтажа

    Складские стеллажи металлические сборные: виды, преимущества и нюансы монтажа

    Складские стеллажи металлические сборные являются незаменимым оборудованием как для крупного склада, так и для небольшого помещения, например, магазина. Их конструкция позволяет хранить тяжелые и объемные предметы, при этом площадь помещения используется максимально рационально. Еще одним несомненным плюсом этого типа стеллажей является возможность изменить их конфигурацию в зависимости от габаритов упаковки и товаров. Однако чтобы все преимущества данных конструкций проявили себя, нужно установить оптимальный для вашего склада тип. В нашей статье мы подробно расскажем о том, как сделать верный выбор.
  • Алюминиевые сплавы: особенности и сферы применения

    Алюминиевые сплавы: особенности и сферы применения

    Алюминиевые сплавы используются гораздо чаще, чем этот же металл в чистом виде. И тут ничего удивительного: они обладают гораздо большей прочностью, а также устойчивостью к коррозии и высоким температурам. Комбинации с различными веществами наделяют те или иные сплавы конкретными характеристиками. В зависимости от требований к конечному продукту в алюминий добавляется один или несколько легирующих элементов. А чтобы не возникло путаницы, получившийся сплав маркируют определенным образом. То есть заказчику остается лишь выбрать наиболее подходящий для своих нужд металл.
  • Ворота сварные распашные: как выбрать и правильно установить

    Ворота сварные распашные: как выбрать и правильно установить

    Ворота сварные распашные – это наиболее популярный вариант организации въезда на придомовой участок либо на внутреннюю территорию здания. Подобное решение обладает массой преимуществ и практически лишено недостатков, особенно после установки на ворота автоматики. Но чтобы распашные ворота служили долго и створки не перекосило в первую же зиму, важно правильно произвести их монтаж. Начинать нужно с проверки типа грунта в том месте, где будут вкапываться столбы, а завершить процесс монтажа ворот установкой автоматического привода. Подробнее обо всех аспектах расскажем далее.
  • Сборочно-сварочный стол: экономим разумно

    Сборочно-сварочный стол: экономим разумно

    Сборочно-сварочный стол обеспечивает корректное расположение деталей перед работой. Как понятно из названия, его задачи заключаются в правильном совмещении элементов и их последующем скреплении при помощи сварки. Это помогает соблюсти геометрию изделия, увеличить скорость работы и их безопасность. Именно поэтому к сборочно-сварочным столам предъявляются весьма строгие требования, ведь изделие низкого качества может привести к порче детали. Давайте разберемся, каким должен быть сборочно-сварочный стол, который поможет сэкономить.
  • Лестничные ограждения из металла: красота и надежность

    Лестничные ограждения из металла: красота и надежность

    Одна из задач лестничных ограждений из металла – обеспечить безопасность при перемещении между этажами в доме. Именно поэтому для изготовления этого элемента выбираются самые прочные материалы. Однако не только надежность металла ставится во главу угла. Безопасность и прочность лестницы обеспечиваются в том числе и ее конструктивными особенностями, благодаря которым даже перила из тонких и изящных прутьев будут способны выдержать большую нагрузку. Обо всех нюансах изготовления лестничных ограждений из металла мы поговорим в этой статье.
  • Шкаф металлический двустворчатый: удобство и многофункциональность

    Шкаф металлический двустворчатый: удобство и многофункциональность

    Металлические двустворчатые шкафы наиболее востребованы для хранения рабочей одежды. Они активно используются в медицинских учреждениях, а также в производственных помещениях. Использование металла для таких конструкций обусловлено легкостью уборки, а также возможностью обеспечить стерилизацию поверхностей без ущерба для материала. Помимо одежды, в металлических двустворчатых шкафах можно хранить документы, которым требуется повышенная защита, медицинские препараты и многое другое. В связи с этим важно знать критерии выбора подходящего шкафа, о которых рассказано далее.
  • Резка алюминия газом: важные нюансы технологии

    Резка алюминия газом: важные нюансы технологии

    Резка алюминия газом – достаточно сложный процесс, имеющий массу нюансов. Дело в том, что применять обычный для данного метода обработки металла кислород тут не представляется возможным, так как последний просто не выделяет нужного количества тепла. Выход из ситуации был найден с появлением кислородно-флюсовой резки, подробнее о которой мы расскажем в нашей статье. Кроме того, не следует забывать, что методы лазерной и плазменной резки для обработки алюминия также предполагают использование специальных газов.
  • Производство металлических изделий: этапы, нюансы изготовления

    Производство металлических изделий: этапы, нюансы изготовления

    Производство металлических изделий – обширная сфера деятельности, охватывающая изготовление строительных конструкций, деталей для машиностроения, сельхозтехники и инвентаря, деталей и заготовок для бытовых нужд. Производство металлоизделий и заготовок делится на определенные этапы, на каждом из которых применяется конкретный способ металлообработки. При изготовлении изделий на заказ, помимо стандартных этапов производства, необходимо учитывать время и нюансы согласования эскизов и чертежей. Подробнее обо всем читайте в нашем материале.

Экспресс расчет
стоимости заказа

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Экспресс-расчет заказа

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Акция