Виды алюминиевых сплавов

Алюминий — один из самых используемых металлов в мире. Он широко применяется в промышленности, строительстве, производстве транспорта, сельском хозяйстве, в быту. Алюминиевые сплавы встречаются практически повсеместно — от пищевой фольги до деталей самолёта.

Металл ценится за малый вес, прочность, устойчивость к коррозии и агрессивным средам, высокую электропроводность, простоту обработки, низкую цену. Разные технические свойства алюминия усиливают путём добавления в его состав других химических элементов — именно так получают сплавы. В этой статье мы рассмотрим виды алюминиевых сплавов, их особенности, применение.

Общая информация

Алюминий — парамагнитный металл серебристого цвета. В большом количестве содержится в земной коре, минералах, горных породах. Чаще всего его добывают из бокситов, нефелинов или алунитов. По степени очистки алюминий делится на технический и металл высокой чистоты. Первый широко применяется для производства сплавов и различных видов проката, а металл высокой очистки — только в специальных целях.

Среди основных физических свойств — высокая тепло- и электропроводность, пластичность, лёгкость, устойчивость к воздействию влаги, ультрафиолета, низким температурам. Алюминий хорошо поддаётся разным видам обработки — ковке, сварке, резке, штамповке.

В первичном алюминии содержится не менее 99,7 % чистого металла. Его подвергают различным видам обработки, а именно:

• очистке;
• дегазации;
• легированию — добавлению легирующих (металлических или неметаллических) элементов.

Наличие различных примесей по-разному влияет на свойства металла. Например, марганец и магний снижают его теплопроводность, а хром, титан и кремний повышают прочность. Состав всех сплавов регламентируется государственными стандартами. В них могут присутствовать такие легирующие добавки, как медь, железо, бор, кремний, марганец, литий, титан, хром, цинк. На сегодняшний день существует более ста различных сплавов.

Алюминиевый прокат

Алюминиевый металлопрокат — это продукция из алюминиевых сплавов, которую получают путём обработки металла на различных станках. Существует несколько видов обработки:

• штамповка;
• прокат;
• резка;
• прессование;
• сварка.

Различными способами обработки из алюминия получают прокат трёх видов — плоский, сортовой, фасонный. К плоскому прокату относятся листы, плиты, рулоны, лента, профнастил. К сортовому — балки, уголки, трубы, полосы, проволока, швеллеры, тавр, двутавр. Фасонный прокат — это крупные детали с ограниченной областью применения, например, рельсы или специальные типы уголков.

Для улучшения свойств различных заготовок их также подвергают разным видам обработки. Рассмотрим подробнее.

• Анодирование — электрохимический процесс, суть которого заключается в обработке металла электролитами. В результате на поверхности образуется оксидная плёнка, которая служит дополнительной защитой от окисления.
• Нагартовка — повышение прочности без термической обработки, проводится путём ковки, прокатки, штамповки, волочения или редуцирования.
• Плакировка — покрытие изделия тонким слоем чистого алюминия или сплава, чтобы защитить поверхность от коррозии;
• Закалка — термообработка, необходимая для повышения прочности, проводится путём отжига с последующим искусственным или естественным состариванием.

Все эти виды обработки отмечаются в маркировке изделий.

Виды и особенности алюминиевых сплавов

Все алюминиевые сплавы условно делятся на два типа — литейные и деформируемые. Литейные получают путём заливки жидкого металла в заготовку, которая соответствует форме необходимого изделия. Деформируемые выпускают в виде слитков, из которых затем изготавливают нужные виды проката — методом штамповки, прокатки или прессования. Рассмотрим основные виды и свойства алюминиевых сплавов.

• Алюминиево-магниевые. Среди основных свойств — пластичность, хорошая свариваемость, прочность. Содержание магния прямо пропорционально прочности материала. Но большой процент магния в составе может негативно сказываться на коррозионной устойчивости металла.
• Алюминиево-марганцевые. Добавление марганца в алюминий положительно влияет на его прочность, пластичность, устойчивость к воздействию влаги.
• Алюминиево-кремниевые. Их ещё называют силумины. Обладают отличными литейными свойствами, чаще всего применяются для отливки деталей, подверженных высоким нагрузкам.
• Алюминий-медь-кремний. Такие сплавы называют алькусинами, а также антифрикционными, поскольку главное их преимущество — низкий коэффициент трения. Из этих составов часто изготавливают подшипники, поршни, втулки, а также другие детали, подвергающиеся регулярным механическим нагрузкам.
• Алюминий-цинк-магний. Отличаются повышенной прочностью, но при этом легко поддаются разным типам обработки.
• Авиаль. Это специальная разновидность магниево-кремниевых сплавов с добавлением небольшого количества других элементов. Применяется для авиационной промышленности, например, для изготовления лопастей вертолётов, топливных баков, элементов обшивки.
• Дюралюминий. Общее название составов с содержанием меди, магния и марганца. Основное преимущество — повышенная прочность. Широко применяется в авиастроении, космической промышленности, а также других отраслях машиностроения. Недостатком является низкая коррозионная стойкость, поэтому изделия дополнительно подвергают плакировке, анодированию, наносят другие виды защитных покрытий.

Марки алюминия и его сплавов

Маркировка алюминия содержит информацию о составе сплава, технологии получения, способе обработки. Существует несколько основных марок, все они делятся на следующие классы:

• первичный — например, А5 или А95;
• технический — АД1, АД000 и пр.;
• деформируемый — АМГ2, АМГ5, Д1 и т.д.;
• литейный — например, ВАЛ10М или АК12пч;
• для раскисления стали — АВ86, АВ98Ф.

Для получения различных видов проката чаще всего применяется технический или деформируемый классы металла.

В отечественном производстве для маркировки алюминиевых сплавов используют систему обозначения, состоящую из букв и цифр. В ней может содержаться:

• обозначение легирующего компонента, его процентный состав: например, АМГ5 — это алюминий с 5% содержанием магния;
• назначение сплава: например, АК6 — алюминий ковочный;
• технические свойства: например, В95 — высокопрочный;
• название: АВ — авиаль, Д18 — дюралюминий.

В названиях различных изделий после марки буквами указывается также его состояние, например:

• А — плакированный;
• М — мягкий отожжённый;
• Н — нагартованный,
• Н2 — полунагартованнный;
• Т — закалённый, естественно состаренный;
• Т1 — закалённый, искусственно состаренный.

Таблица основных марок алюминия и его сплавов

Рассмотрим таблицу с указанием основных марок в зависимости от их класса:

Маркировка листового алюминия

Алюминиевые листы маркируются точно так же, как другие изделия. Согласно ГОСТ 21631-76, они подразделяются по способу изготовления, состоянию материала, качеству отделки, точности изготовления.

• По способу изготовления они могут быть неплакированными, плакированными (А), с технологической плакировкой (Б), с утолщённой плакировкой (У).
• По состоянию материала — без термообработки, отожжённые (М), полунагартованные (Н2), нагартованные (Н), закалённые и естественно состаренные (Т), закалённые и искусственно состаренные (Т1), а также нагартованные после закалки с естественным состариванием (ТН).
• По качеству отделки поверхности — обычное, высокое (В), повышенное (П).
• По точности изготовления — стандартные или повышенной точности (П).

Например, лист АМГ2М 0,5x1500Пx3000П — это лист, изготовленный из сплава марки АМГ2, отожжённый, толщиной 0,5 мм, шириной 1500 мм, длиной 3000 мм, повышенной точности изготовления, высокого качества отделки поверхности.

Методы термической обработки

Для улучшения характеристик алюминиевых сплавов их подвергают различным методам термической обработки. Чаще всего используется отжиг, закалка и состаривание. Отжиг применяется для придания составу однородной структуры, закалка и состаривание — для повышения прочности. Подбор температуры, времени и способа термообработки зависит от типа и количества легирующих добавок

Применение алюмиевых сплавов

Алюминий и его сплавы используют практически повсеместно — в быту, производстве, сельском хозяйстве, машиностроении, авиастроении, строительстве. Из него изготавливают различные ёмкости для хранения и транспортировки, конструкции, детали, используют в качестве облицовки.

Лидирующая отрасль по потреблению металла — строительство. Из алюминиевых труб и профилей строят различные каркасные конструкции, рамы, сайдинги. Износостойкость и лёгкость материала также сделали его востребованным в авиа-, машино-, судостроении. Из металла делают детали самолётов, вертолётов, автомобилей, морских и речных судов, ракет.

В пищевой промышленности кислотостойкий алюминий необходим для изготовления транспортировочной тары. В электротехнической промышленности — для создания бытовых приборов, электрики, проводов, кабелей. Не говоря уже о банальных столовых приборах, банках и упаковках для лекарств. Рассмотрим несколько примеров использования металла.

Материалы для обустройства кровли

Алюминий отлично подходит для обустройства кровли. Он дешевле других материалов, но не менее надёжно защищает строение от осадков. Алюминиевая кровля легко поддаётся окрашиванию, сочетается со многими архитектурными стилями.

Переплёты для окон

Переплёты необходимы для повышения прочности окон, а также реализации различных декоративных решений. Алюминиевые переплёты, в отличие от пластиковых или деревянных, менее подвержены износу, механическим повреждениям, не гниют, не ржавеют, максимально долго сохраняют привлекательный внешний вид.

Панели на стены

Панели, изготовленные из алюминия, отлично подходят для наружной отделки стен. Малый вес металла обеспечивает минимальную нагрузку на фундамент. Такая отделка будет надёжно защищать от погодных факторов, а в сочетании с утеплителем — от утечки тепла из помещения.

Световые опоры

Световые опоры используют для освещения дорог, парков, улиц, парковок. Их изготавливают из стали, дерева, железобетона и алюминия. Алюминиевые световые опоры устойчивы к низким и высоким температурам, погодным явлениям (дождю, снегу), не подвержены постепенному разрушению (как железобетон).

Отопление и вентиляция

Лёгкий серебристый металл также часто применяется для изготовления отопительных приборов и деталей вентиляционных систем — радиаторов, конденсаторов, труб, испарителей, вентиляторов. Причина — высокая теплопроводность материала, влагостойкость, малый вес.

Авиастроение

Из алюминия изготавливают детали, подверженные высоким нагрузкам, топливные баки, элементы обшивки, винты. Применение металла позволяет значительно облегчить собственный вес воздушного транспорта, а его высокая прочность продлевает срок службы авиационной техники.

Железнодорожный транспорт

Металл обладает повышенной сопротивляемостью к разрушению, малой силой инерции, высокой ударной прочностью. Именно поэтому он активно применяется при строительстве ж/д вагонов.

Выводы

Алюминий — один из важнейших в мире лёгких металлов, без которого сложно представить современную промышленность. Изготовление сплавов с различными свойствами значительно расширило сферу применения металла, поставив его на второе место после железа в мировом производстве.

Источник фото: https://stock.adobe.com/