Использование алюминия: сферы применения чистого металла и его сплавов

На мировых рынках изделий из алюминия, огромной популярностью пользуется алюминиевый прокат. Изделия из металлического проката пользуются большим спросом во всем мире. Почему данные виды изделий так пользуются спросом? Это можно объяснить, за счет физико-технических свойств алюминия. Его технические свойства уникальны, и уникальность, надёжность и безопасность относится не только к одному изделию из металлопроката, но и ко всем изделиям из данной серии. Эти изделия решают многочисленные вопросы в специализированных областях производства и промышленности. 

Огромная область применения металлопроката обусловлена именно уникальными свойствами алюминия. То есть этот материал один из самых легких, при этом обладает безупречной легкостью, гибкостью и устойчивыми характеристиками. То есть если описывать свойства алюминиевого проката, то можно описать положительные характеристики, такие как:

  • Высокая пластичность;
  • Прочность;
  • Легкий вес;
  • Максимальная устойчивость к проявлению коррозии; 
  • Долгий срок службы;
  • Эстетичный внешний вид и так далее. 

Все представленные положительные характеристики алюминиевого проката, дают возможность использовать изделия в различных отраслях деятельности. Он прекрасно подходит практически ко всем высокотехнологическим разработкам любых отраслей.

Термины и определения

Марки алюминия

Нелегированный алюминий – это алюминий без легирующих элементов при содержании алюминия не менее 99,00%, остальное – примеси. Примесь – металлический или неметаллический элемент, присутствующий в металле, минимальное содержание которого не контролируется.

Рафинированный алюминий – нелегированный алюминий высокой чистоты (содержание алюминия не менее 99,950%), который получают в результате специальных металлургических обработок.

Первичный алюминий – нелегированный алюминий:

  • который произведен из глинозема, обычно электролизом, и
  • который имеет содержание алюминия не менее 99,70%.

Нелегированный алюминий подразделяется на марки в зависимости от содержания в нем примесей.

Русскому термину “марка” соответствует английский термин “grade” .

Алюминиевые сплавы

Алюминиевый сплав – это алюминий:

  • который содержит легирующие элементы,
  • в котором содержание алюминия выше, чем любого другого элемента и
  • в котором, содержание алюминия не более 99,00%

Легирующий элемент – это металлический или неметаллический элемент, содержание которого контролируется в заданном интервале, чтобы обеспечивать сплаву заданные специфические свойства. Обычно легирующие элементы преднамеренно добавляют в расплав алюминия.

Легированный алюминий подразделяется на сплавы.

Каждый алюминиевый сплав имеет свое обозначение, например, сплав АД31 или сплав 2021. Это обозначение сплава однозначно определяет его химический состав, в том числе, интервалы содержания легирующих элементов и допуски на максимальное содержание примесей. Необходимо отметить, что иногда, в том числе, в стандартах, применяется выражение “марка сплава”. Однако, чем отличается смысл выражений “марка сплава” и “сплав” совершенно не понятно.

Русскому термину “сплав” соответствует английский термин “alloy” .

Какие бывают сплавы алюминия

Алюминий очень хорошо образует сплавы со многими другими металлами. Чистый алюминий применяют в основном в электротехнике.

Для конструкций применяют в основном дюралюминий – сплав с медью, магнием и марганцем.

Часто встречается сплав силумин – с кремнием. Используется для корпусов приборов и мелких механизмов, деталей бытовых приборов, декоративных изделий и, к сожалению, для недолговечных смесителей.

Конструкционными являются также технологичные сплавы с магнием и марганцем. Эти сплавы обладают достаточной прочностью, высокой пластичностью и стойкостью к коррозии, отличной свариваемостью.

Алюминиево-медные сплавы после термического упрочнения равны по своим механическим свойствам низкоуглеродистым сталям и прекрасно поддаются термической обработке. Недостаток этих сплавов – низкая коррозионная устойчивость и необходимость в защитных покрытиях. Такие сплавы легируют железом, никелем и магнием. Магний повышает прочность и пластичность сплава, железо и никель – жаростойкость. 

Для применения в блоках цилиндров и во втулочных подшипниках выпускается сплав под названием алькусин (аэрон) из алюминия, меди и кремния. Сплав обладает высокой твердостью и хорошими антифрикционными свойствами.

Существуют и сплавы с цинком и магнием, иногда с добавкой меди. Они имеют высокую прочность и обрабатываемость, но невысокую устойчивость к коррозии.

Очень перспективными являются сплавы с добавками лития: литий уменьшает плотность сплава и повышает упругость. Разработаны сплавы из алюминия с литием и с медью и магнием.

Сплавы алюминия подразделяются на две больших группы: конструкционные (деформируемые) и конструкционные. Конструкционные сплавы могут проходить термическую обработку, могут не проходить. Деформируемые сплавы чаще всего проходят обработку ковкой или штамповкой.

Дюралюминий

Дюралюминий – очень распространенный алюминиевый сплав с медью, магнием, марганцем. Эти сплавы производятся более полувека, и характеризуются сочетанием высокой статической прочности (до 450-500 МПа) при комнатной и повышенной (до 150…175 °C) температурах, высоких усталостной прочности и вязкости разрушения.

Дюралюминий упрочняют с помощью закалки и искусственного или естественного старения.

В состав дюралюминия входит примерно 93,5 % алюминия, 4,5 % меди, 1,5 % магния и 0,5 % марганца.

При всех своих достоинствах эта группа сплавов подвержена коррозии и требует антикоррозионного покрытия. Прокат чаще всего покрывают чистым алюминием, анодируют, изделия покрывают грунтовкой и красят.

Литейные алюминиевые сплавы

Технологии получения деталей и заготовок путем литья применяются на протяжении многих лет. Они хороши тем, что позволяют получать самые различные формы, которые могут иметь сложные поверхности. Сплавы на основе алюминия могут переходить в текучее состояние при более низких температурах, чем другие металлы. Именно поэтому процесс изготовления различных деталей существенно упрощается.

Среди других особенностей материала данной группы отметим:

  1. После формирования устойчивой кристаллической решетки полученную поверхность достаточно легко подвергать механической обработке.
  2. Получаемые заготовки рассматриваемым методом также хорошо поддаются обработке методом давления.

Литейные алюминиевые сплавы получили весьма широкое применение в различных отраслях промышленности, особенно тех, в которых нужно получать сложные корпусные детали. За счет литья по форме существенно упрощается дальнейшая механическая обработка.

Литейные алюминиевые сплавы

Основные требования, предъявляемые к литейным алюминиевым сплавом – сочетание хороших литейных свойств и оптимальных физико-механических качеств. Данную группу можно разделить на:

  1. Конструкционные герметичные. Этот тип материала характеризуется высокими литейными качествами, а также удовлетворительной коррозионной стойкостью и механической обрабатываемостью. Как правило, получаемые заготовки и изделия в дальнейшем не подвергаются термической обработке для повышения эксплуатационных качеств. Для изготовления средних и крупных деталей, которые зачастую представлены корпусами, достаточно часто проводится легирование состава.
  2. Высокопрочные и жаропрочные. Довольно часто подобный состав дополнительно легируется титаном, за счет чего обеспечиваются высокие эксплуатационные качества. Жаропрочность выдерживается в пределах 350 градусов Цельсия. Для упрочнения состава проводится закалка на протяжении достаточно длительного периода. Довольно часто подобный сплав применяется при получении крупногабаритных заготовок самого различного предназначения.
  3. Коррозионностойкие составы характеризуются тем, что обладают высокой коррозионной стойкостью при эксплуатации в самых различных агрессивных средах. Структура хорошо подается обработке методом резания и сваривания. Однако стоит учитывать относительно невысокие литейные свойства.

Последняя разновидность алюминиевых сплавов достаточно часто применяется при изготовлении деталей, которые будут эксплуатироваться при воздействии морской воды.

Заключение

Алюминиевый прокат — это зонтичный термин. Он объединяет все виды алюминиевых материалов, полученных в результате прокатки на прокатном стане. Основные примеры подобных материалов — фольга, толстые либо тонкие листы, шины, прутья, катанки, уголки, швеллеры, арматура.

Весь прокат алюминия обладает следующими физическими свойствами — небольшой удельный вес, химическая инертность, устойчивость к коррозии, слабые магнитные свойства, неплохая прочность. Для производства проката могут использоваться чистые либо легированные алюминиевые слитки. Основные технологии получения материала — холодная (для получения толстых изделий) либо горячая прокатка (для получения тонких изделий).

Изготовление, хранение, транспортировка, тестирование сплавов регулируется нормами ГОСТ. По закону прокатный лист должен удовлетворять ряду минимальных требований — сопротивление краткосрочному давлению не менее 500 МПа, отсутствие дефектов, термическое удлинение до 20% и другие.

Прокат используются в строительстве, производстве радиоэлектроники, создание обшивки для самолетов и космических кораблей, создание танковой брони.

Согласно нормам ГОСТ при изготовлении на материал должна быть нанесена специальная разметка, которая позволяет получить все важные сведения о прокате.

Для продажи алюминий может упаковываться в бухты, а продажу товара необходимо осуществлять партиями. Каждая партия товара должна сопровождаться специальным документом учета. Он должен содержать базовые сведения о материале, а также информацию о производителе — название компании, дата производства и другие.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий