Сегодня литейные алюминиевые сплавы востребованы во всех отраслях промышленности. Это и самолётостроение, и производство автомобилей, и судостроение, и приборостроение. Они обладают целым набором ценных свойств, как при эксплуатации, так и при лазерной резке. К примеру, в судо- и авиастроении к основным узлам, корпусным элементам и деталям предъявляются повышенные требования к надёжности. Для их производства используется алюминий повышенной чистоты. И ещё в качестве примера, характеризующего высокую востребованность алюминиевых сплавов: в конструкции самолёта задействовано порядка 1800-2000 наименований алюминиевых отливок из литейных сплавов.
Литейные сплавы подразделяются на 4 базовых типа:
- технологичные;
- жаропрочные;
- высокопрочные;
- коррозионностойкие.
Высокотехнологичные сплавы, используемые для производства отливок методом литья, имеют прочность от 300 до 400 МПа. Это сплавы на основе систем АЛ5-1 и АЛ9-1.
Жаропрочные сплавы разработаны на основе системы Al-Cu-Ni. При их производстве используются вспомогательные легирующие компоненты: церий, титан, цирконий, марганец. Такие сплавы используют в элементах, работающих в напряжённых температурных условиях: в мотогондолах, вблизи двигателей внутреннего сгорания, в системах воздухоотбора и отопления. Жаропрочные алюминиевые сплавы выдерживают температуру до 350° С без потери рабочих свойств.
Коррозионностойкие сплавы на основе систем Al-Mg отличаются высокой ударной вязкостью, прочностью и пластичностью, хорошей свариваемостью. За счёт этого их используют при создании узлов, конструкций, агрегатов, работающих в условиях воздействия солёной морской воды.
Высокопрочные алюминиевые сплавы разрабатываются на базе системы Al-Cu-Mn.
Повышение уровня надёжности и эксплуатационных характеристик литейных алюминиевых сплавов ведётся постоянно. В основном, улучшения достигаются за счёт оптимизации и модернизации существующей технологии литья, разработки новых способов обработки расплавов, повышения чистоты самого алюминия по показателю механических примесей и посторонних включений.
Для максимально эффективного использования полезных качеств литейных алюминиевых сплавов даже разработан ресурсосберегающий процесс плавки. Он отличается отказом от применения флюсов в защитной среде газа. За счёт этого существенно улучшается качество литья и снижается негативное воздействие на окружающую среду.
А теперь поговорим о некоторых сплавах подробнее.
Литейные магниевые сплавы
Разработка этих сплавов обусловлена интенсивным развитием техники и технологий, необходимостью повышения весовой отдачи конструкционных элементов. Такие сплавы имеют более высокие жаропрочностные характеристики в сравнении с обычными. Эксплуатационный температурный диапазон составляет минус 253…плюс 400° С. При этом сохраняется минимальная масса детали или изделия, находящегося в работе.
К литейным магниевым сплавам относятся сплавы на основе систем Al-Zr, МЛ12, МЛ15. При их производстве вводятся цинк, индий, иттрий, неодим. Также добавляется и цирконий. Он обеспечивает существенное измельчение зерна, выведение из расплава вредных примесей в виде железа, водорода, никеля. Удельная прочность магниевых сплавов составляет 13-14 км.
Высоким спросом на промышленных производствах пользуются сплавы ВЛМ14, ВЛМ17. Они рассчитаны на длительную эксплуатацию при температуре до +350° С. Сплавы отличаются сбалансированными химическими свойствами и хорошей коррозионной устойчивостью.
Деформируемые магниевые сплавы
К данной категории сплавов относятся сплавы на основе магния. Они отличаются высокой удельной прочностью, жёсткостью на изгиб и кручение. Такие сплавы используются для создания различных конструкционных элементов, позволяют значительно уменьшить массу изделия. Деформируемые сплавы используются в ракетостроении и авиакосмической отраслях промышленности. Из них изготавливают фюзеляжи, корпусные элементы, ответственные детали. Стоит сказать, что такие сплавы были использованы при создании космических аппаратов «Союз», «Восход», «Восток».
Алюминиево-кремниевые сплавы
К таким сплавам относятся широкоизвестные силумины. Сплавы содержат в своём составе алюминий и кремний. Иногда при производстве добавляют марганец и медь. Небольшое введение натрия в расплав обеспечивает хорошую кристаллизацию, но при этом следует избегать примесей магния.
В отличие от дюралюминия силумины обладают более высокой коррозионной устойчивостью. Они легко обрабатываются штамповкой, ковкой, хорошо льются. Силумины востребованы не только в машиностроительной отрасли, но и в быту. Из них изготавливают различные элементы декора, т.к. сплав обладает весьма малым весом.
Обрабатываемость литейных алюминиевых сплавов
В сравнении со сталями литейные алюминиевые сплавы обладают меньшей твёрдостью и низким временным сопротивлением. За счёт этого они хорошо поддаются резанию. Стружка легко дробится на короткие фрагменты, а поверхность получается ровной и гладкой. Величина усилий, прилагаемых при резке алюминиевых заготовок, кратно ниже, чем, к примеру, при обработке конструкционных сталей. Однако, алюминий склонен к наростообразованию. Это объясняется адгезионной активностью алюминия.
В последнее время современные производства всё активнее переходят от обычных механических станков, предназначенных для обработки алюминиевых сплавов, к лазерным станкам с ЧПУ. Услуги лазерной резки востребованы, а объём заказов постоянно возрастает.
Лазерная резка алюминиевых сплавов имеет много преимуществ в сравнении с традиционными механическими методами обработки:
- возможность полной автоматизации процесса;
- высокую производительность;
- сокращение расхода электроэнергии;
- отказ от чистовой обработки поверхностей после резки лазером;
- минимальный выход отходов.
Цена лазерной резки так же ниже, чем услуги по обработке алюминиевых литейных сплавов на токарных, фрезерных или шлифовальных станках. Это объясняется самой технологией: лазерные станки с ЧПУ экономичны, не требуют прямого физического труда оператора, скорость резки намного выше. Всё это, естественно, положительно сказывается на цене.
Рекомендуем почитать
