Алюминий – один из самых востребованных металлов. Комбинация уникальных характеристик, набор физических и механических свойств делают его незаменимым сырьём в автомобильной, авиастроительной, судостроительной, пищевой отраслях промышленности. Алюминий обладает хорошей обрабатываемостью. К примеру, лазерная резка алюминия хоть и является сложным технологическим процессом, но позволяет создавать высокоточные элементы оборудования, узлов и агрегатов машин и механизмов, различных конструкций. Для конкретных производственных процессов подходят конкретные марки алюминия. Это обуславливается и технологией, и требованиями к будущему изделию.
Главные качества металла – идеальная теплопроводность, высокая пластичность, устойчивость к коррозии, малая масса. Неспроста большинство деталей и элементов современных двигателей внутреннего сгорания производят из алюминия: блок цилиндров, поршни, газораспределительный механизм. Имея малую массу, алюминий позволяет снизить общий вес силовой установки. При этом удельная мощность остаётся на расчётном уровне.
Алюминий также обладает низким сопротивлением. Оно напрямую зависит от содержания примесей, входящих в состав металла. Чем «чище» алюминий, тем выше его цена. Но детали, получаемые с том числе и с помощью лазерной резки металла, намного лучше по качеству, а их срок службы дольше.
В зависимости от объёмного содержания примесей выделяют и марки алюминия. О них и поговорим подробнее.
Способы получения алюминия
В чистом виде алюминий из недр земли не добывают, т.к. н обладает высокой химической активностью. Как один из составляющих компонентов глинозёма он содержится во многих натуральных минералах. Современная технология производства алюминия зародилась ещё в 1886 году. Она включает следующие этапы:
- Производство алюминиевой руды: раздробленный глинозём подвергается сушке и температурной обработке паром. Тем самым добиваются очищения от примесей;
- Затем выполняется растворение добытой руды в криолите при температуре 800-900° С;
- После производится электролиз криолитоглинозёмного расплава: разрываются химические связи с кислородом атмосферного воздуха.
Для удаления примесей, содержащихся в алюминиевых сплавах, используют химические методы, электролитическое рафинирование, фракционную кристаллизацию.
Марки алюминия
Алюминий подразделяется на марки в соответствие с требованиями межгосударственного стандарта ГОСТ 4784-2019 «Алюминий и сплавы деформируемые алюминиевые». Этим стандартом руководствуются при изготовлении металлопроката из алюминия: прутков, полос, листов, труб, проволоки, а отдельные пункты применяют при резке алюминия на станках с ЧПУ.
Алюминий и его сплавы независимо от области применения должны содержать буквенную маркировку:
Е – сплав с гарантированными и определёнными электрическими характеристиками;
Ш – сплав, предназначенный для изготовления продукции для пищевой промышленности;
У – содержание железа в сплаве не превышает 0,30 %;
П – сплав для производства проволоки.
Марки алюминия различаются содержанием элементов, входящих в состав. Оно выражается в массовой доле в %. В зависимости от марки варьируется объёмное содержание кремния, железа, меди, марганца, хрома, цинка, титана. Дополнительно может содержаться небольшое количество бора, бериллия, ванадия.
Алюминий подразделяется на:
- технический: АД1, АДС;
- литейный: АК12пч;
- первичный: А5, А95;
- предназначенный для раскисления сталей: АВ;
- деформируемый: АМг2.
Это чистые марки. Но в процессе производства и применения сплавов также пользуются и их производными – соединениями. С помощью искусственного введения в сплав платины, серебра, золота получаются так называемые лигатуры. Лигатуры используют при производстве электротехнических кабелей, силовой электропроводки, обмоток электротехнических устройств, кабельных обмоток и т.д.
Первичный алюминий
Классическим примером алюминия первичной марки является «А5». Для его получения используют обогащённый глинозём. Такой металл в чистом виде в природе практически не встречается. Он обладает высокой химической активностью и применяется точечно. При контакте с другими химическими элементами чистый алюминий образует нефелины, бокситы, алуниты. При производстве заготовок из алюминия первичной марки на их поверхность наносятся горизонтальные и вертикальные полосы несмываемой краской. Это отличительная маркировка.
Технический алюминий
Технический алюминий – самая распространённая и востребованная марка. Она применяется в том числе и при лазерной резке алюминия. Содержание посторонних примесей в таком сплаве не превышает 1%. Технический алюминий обладает высокой антикоррозионной устойчивостью, часто используется для производства изделий, которые планируется эксплуатировать во влажной, особо влажной или агрессивной средах.
Отличительными чертами такой марки являются высокая теплопроводность. Именно поэтому из неё часто изготавливают элементы систем охлаждения оборудования, машин, станков.
Деформируемый алюминий
Такая марка алюминия может обрабатываться как в горячем, так и в холодном состоянии. Металлопрокат производят методом прессования, волочения, прокатки. Многие компании выполняют резку алюминиевых листов в СПб, высокоточный раскрой металла на лазерных станках с ЧПУ.
Литейный сплавы
Литейный алюминий применяется в авиастроении и космической отраслях промышленности. К данной группе относится алюминий марок от АЛ1 до АЛ9, а также В300, В14А. Сплавы используют для изготовления средних и крупногабаритных деталей реактивных двигателей, корпусных элементов гидравлических насосов, а также деталей, подверженных значительным знакопеременным нагрузкам.
Литейные сплавы отличаются хорошей обрабатываемость резанием и обладают удовлетворительной свариваемостью с другими металлами. Литейный алюминий в свою очередь подразделяется на:
- жароустойчивый;
- высокопрочный;
- высокогерметичный;
- коррозионно-устойчивый.
Для придания литейному алюминию определённых характеристик используют различные способы термообработки.
Применение алюминиевых сплавов
Хорошая обрабатываемость, а также возможность лазерной резки металла позволяет применять его повсеместно:
- для изготовления декоративной и ювелирной продукции;
- для изготовления столовых приборов;
- при производстве товаров пищевой промышленности;
- для производства оборудования и изделий специального назначения в оборонном комплексе;
- при производстве ракетных двигателей.
В алюмоэнергетике алюминий используется для получения водорода и тепловой энергии, выработки энергии в электрохимических генераторах.
