Алюминий и его сплавы. Алюминий – один из наиболее легких конструкционных металлов

Алюминий – один из наиболее легких конструкционных металлов. Он обладает хорошими теплопроводностью и электропроводимостью, высокой пластичностью и коррозионной стойкостью.

Ввиду низкой прочности технический алюминий применяют для ненагруженных деталей и элементов конструкций: рамы, двери, трубопроводы, фольга, цистерны для перевозки нефти и нефтепродуктов, посуда, теплообменники в промышленных и бытовых холодильниках, конденсаторы, провода воздушных линий электропередач, кабели, обмотки и др.

Деформируемые алюминиевые сплавы хорошо обрабатываются прокаткой, ковкой, штамповкой.

Сплавы типа ММ, АМц, Д12 и АМг имеют невысокую прочность, хорошую пластичность, свариваемость газовой и контактной сваркой, коррозионную стойкость. Упрочняются они только холодной пластической деформацией. Применяют их для изделий, получаемых глубокой вытяжкой: трубопроводы для бензина и масла, сварные баки бензо- и маслопроводов, заклепки (для клепки конструкций из магниевых сплавов), заглушки и другие средненагруженные детали авиационной техники; переборки, корпуса и мачты судов, узлы подъемных кранов, рамы вагонов, кузова автомобилей и др.

Дуралюмины характеризуются хорошим сочетанием прочности и пластичности. Они хорошо свариваются точечной сваркой и практически не свариваются сваркой плавлением из за высокой склонности к трещинообразованию. Применяются: Д1 (имеет среднюю пластичность, удовлетворительную обрабатываемость резанием) -для лопастей воздушных винтов, заклепок, штампованных узлов креплений в авиационной промышленности, строительных конструкций и др.; Д16, Д19 ( имеют повышенную прочность, среднюю платичность, удовлетворительную обрабатываемость) – для силовых элементов конструкций самолетов (шпангоуты, нервюры, тяги управления, лонжероны, детали каркаса, обшивки, заклепки), кузовов грузовых автомобилей, буровых турбин и др.; Д18, В65 (имеют повышенную пластичность, заменяют сплавы Д1 и Д16) – для заклепок, которые ставят после закалки и естественного старения.

Высокопрочный алюминиевыйсплав В95 является наиболее универсальным, по прочности значительно превосходит дуралюмины (при нормальной температуре), оличается высокими временным сопротивлением и пределом текучести, но не является теплопрочным, его можно использовать до температур не выше 100 – 120^ОС, обрабатываемость резанием и свариваемость точечной сваркой - хорошие. Его применяют для высоконагруженных конструкций, работающих, в основном, в условиях напряжений сжатия (детали обшивки, стрингеры, шпангоуты, обшивки, нервюры, лонжероны самолетов и др.).

Сплавы АК4, АК4-1 (жаропрочные, имеющие высокую прочность, удовлетворительные пластичность, свариваемость и обрабатываемость) применяют для деталей двигателей и других изделий, работающих при повышенных температурах до 350^О С - крыльчатые насосы, колеса, компрессоры, заборники, диски, лопатки, обшивки и силовые каркасы сверхзвуковых самолетов; АК6 (авиаль повышенной прочности) применяют для штампованных и кованых деталей сложной формы - крыльчаток вентиляторов для компрессоров реактивных двигателей, заборников, лопаток диффузоров и др.; АК8 (отличается большой прочностью, пластичностью, но хуже, чем у АК6) –для штамповки высоконагруженных самолетных деталей менее сложной формы: рамы, фитинги и т.п.

Деформируемые алюминиевые сплавы типа АД и АВ имеют высокую пластичность, коррозионную стойкость, достаточную прочность, удовлетворительно свариваются. Сплав АД31 применяется для изготовления деталей невысокой прочности (для отделки кабин самолетов и вертолетов с различными цветовыми покрытиями; в строительстве - для дверных рам, оконных переплетов, эскалаторов; в автомобильной, легкой и мебельной промышленности). Сплав АД33 применяется для деталей средней прочности, работающих с коррозионной стойкостью во влажной атмосфере и морской воде (лопасти вертолетов, барабаны колес гидросамолетов). Сплав АВ применяется для деталей, от которых при изготовлении требуется высокая пластичность в холодном и горячем состоянии (лопасти вертолетов, штампованные и кованые детали сложной конфигурации).

Литейные алюминиевые сплавы должны иметь хорошую жидкотекучесть, малую усадку, низкую склонность к образованию горячих трещин и пористости, а также высокие механические и антикоррозионные свойства. По назначению литейные алюминиевые сплавы условно разбивают на: сплавы, отличающиеся высокой герметичностью - АК12(АЛ2), АК9ч (АЛ4), АК7ч(АЛ9), АК7пч(АЛ9-1), АК8М3ч(ВАЛ8), АК8л(АЛ34), используемые для изготовления мелких, средних и крупных литых деталей ответственного назначения – корпусов компрессоров, картеров, двигателей внутреннего сгорания, турбинных колес турбохолодильников, вентиляторов, деталей авиационных колес, барабанов, кронштейнов и др.; высокопрочные жаропрочные сплавы- АК5(АЛ19), АК5М(АЛ5), АК5Мч(АЛ5-1), АК12М2МгН (АЛ30), используемые для крупногабаритных отливок, получаемых, в основном, в песчаных формах, для корпусов арматуры и приборов, головок цилиндров двигателей воздушного охлаждения и др.; коррозионностойкие сплавы – АЦ4Мг(АЛ24), АМг5Мц(АЛ28), АМг6л(АЛ23), АМг4К1, 5М(АМг4К1, 5М), применяемые для изготовления силовых деталей, работающих при температурах от –60 до +60^ОС, для деталей, работающих в различных климатических условиях, включая воздействия морской воды и тумана.

Сплавы типа САП и САС имеют повышенную жаропрочность, низкий коэффициент линейного расширения, удовлетворительную прочность. Используют САП и САС для деталей, работающих при температурах 300 … 500^ОС длительно и при 700 … 900^ОС кратковременно, от которых требуется высокая удельная прочность и коррозионная стойкость: поршневые штоки, лопатки компрессоров, лопасти вентиляторов и турбин в химической и нефтяной промышленности и др.