Силумин: состав, свойства, применение сплава

Сейчас почти нельзя отыскать ту сферу, где бы не использовались алюминиевые сплавы. В частности, особое внимание стоит уделить силумину, который применяется при производстве всевозможных элементов.

Хранение слитков на складе
Хранение слитков на складе

Что такое силумин

Силумин — особый сплав металла, производимый на базе алюминия, кремния и минимальных содержаний таких примесей, как Fe, Cu, Mn, Ca С и др. Существует ряд сплавов со схожей структурой, допустим, дюралюминий, в содержании которого присутствует основа из алюминия и кремния, но еще и лигатура меди, марганца и магния. Тот или иной элемент в сплаве оказывает существенное влияние на его свойства, поэтому очень важно правильно выбрать и ввести лигатуру.

При правильном соотношении компонентов можно добиться увеличение твёрдости и износостойкости металла, а также его литейных свойств.

Сам по себе алюминий считается достаточно мягким материалом, поэтому, главным образом, для его упрочнения, в сплав добавляется кремний (силициумом). Некоторые виды силуминов могут модифицироваться добавлением натрия и лития, что позволяет повысить содержание кремния в эвтектике силумина до 14 процентов.

Свойства силумина

Силумин — это довольно прочный и надежный материал, который используется для создания различных изделий, начиная от посуды и кухонной утвари, и заканчивая изготовлением сложных и серьезных автомобильных запчастей. Относительная дешевизна и удобные для выплавки свойства сделали силумин очень популярным и востребованным на современном рынке.

Виды изделий
Виды изделий

Присутствие кремния в алюминии позволило создать универсальный материал, который отличается повышенной прочностью, меньшим весов, чем у стали, отменными литейными свойствами.

Химические свойства

Описывая химические свойства силумина, необходимо заметить, что они схожи с характеристиками чистого алюминия, разница заключается лишь в степени и соотношении примесей. Итоговый состав зависит от того, каковы требования выдвинуты к готовой продукции, однако существует ряд общих химических свойств для силумина:

  1. Уровень кремния в сплаве должно быть от 10 до 15 %.
  2. Существуют нормальные силумины (до 12% кремния в составе) и износостойкие (от 12% кремния), отличаются уровнем прочности.
  3. Удельный вес — 2,8 единицы.

Физические свойства

Силумин зачастую по физсвойствам приравнивают к нержавейке. Однако, он имеет одно неоспоримое преимущество — невероятную по сравнению со сталью легкость. Действительно, силумин очень легкий материал, но невзирая на низкий вес, его прочность не уступает стали или ее “родственникам”. Небольшой вес и повышенная прочность возможны благодаря низкой плотности сплава (меньше, чем у стали).

Лёгкие и прочные изделия
Лёгкие и прочные изделия

Как и алюминий, силумин не подвергается коррозии, имеет специальную оксидную защитную пленку, которая формируется на поверхности изделия даже при самых незначительных повреждениях. Это возможно благодаря уникальному взаимодействию кислорода и молекул алюминия.

По расцветке и внешнему виду силумин похож на алюминий, и неопытному человеку будет тяжело отличить один материал от другого. Цвет силумина серый, в разрезе — серебристый.

Сломанная деталь
Сломанная деталь

Интересно также то, что силумин имеет хорошую пластичность и текучесть, что позволяет заливать его в сложные литейные формы. А низкая температура плавления (700-730 градусов Цельсия) не только позволяет сделать литейный процесс экономичным и максимально удобным, но и разрешает добиться процесса плавки наравне с пайкой, что очень удобно при ремонтных работах.

Несмотря на отличную прочность, материал характеризуется хрупкостью, что нужно учитывать при производстве особо важных и ответственных деталей.

На физсвойства воздействуют добавки. К примеру, магний и кремний могут добавлять специально для их улучшения, а вот “вредные” цинк или кальций стараются на производстве устранить. Поэтому качественный сплав силумина очень цениться, ведь даже при идентичной маркировке уровень примесей, а соответственно и качественных характеристик, может отличаться.

Механические свойства

Механические свойства в большинстве своем зависят от структуры и фазовой составляющей силумина, что в свою очередь обязательно будет отталкиваться от химического состава, условий выплавки, последующего процесса кристаллизации и термообработки.

Среди наиболее важных механических характеристик силумина, стоит выделить:

  1. Силумин хрупкий, в процессе обработки может крошиться без формирования гибкой стружки.
  2. Плотность сплава составляет от 2,5 до 2,94 гр./см.куб.
  3. Микротвердость невысокая, поэтому для ее повышения применяется ряд механизмов: улучшение характеристик изначальных кристалликов кремния, уменьшение всех структурных элементов силумина, повышение эвтектики, введение легирующих элементов, например, магния или меди. Для этого используется метод стремительного охлаждения сплава сразу после плавки или увеличение количества очагов развития кристаллов кремния и измельчения частичек кремния.

Литейные свойства

Силумин считается литейным сплавом, так как обладает повышенными литейными свойствами. Его часто применяют в машиностроении для отливки цилиндров, двигателей, коробок передач и других важных деталей.

Коробка передач
Коробка передач

Среди позитивных качеств силумина, которые делают его выгодным и удобным для литья, стоит отметить его высокую удельную прочность, малый вес, небольшую плотность и хорошую устойчивость к образованию ржавчины. Также материал отличается дешевизной.

Несмотря на целый перечень преимуществ, существует ряд недостатков у силуминов, например, повышенная газовая пористость, крупные неметаллические включения и крупные зерна эвтектической структуры. Все это влияет на стабильность прочностных возможностей готовых элементов. Однако, эти проблемы решаются различными методиками, такими как применение защиты жидкого сплава от воздушной атмосферы, применение специальных тиглей, рафинирование, использование быстрого затвердения отливок.

Применение

В связи с тем, что силумин отличается низкой стоимостью и повышенной технологичностью, он очень широко применяется при изготовлении самых разнообразных деталей и элементов, начиная от бытовой техники, и заканчивая узлами, что используются в машиностроении и самолетостроении.

Авиастроение

В авиастроение силумин допустили благодаря тому, что его сочетание небольшого веса и повышенной прочности, является важным качеством при подъеме любых летательных агрегатов. Это позволяет не только экономить топливо, но и дает возможность делать самолеты и иные аппараты более грузоподъемными.

Элементы самолёта
Элементы самолёта

Кроме этого, такие характеристики, как хорошая жидкотекучесть, малый вес и пониженная склонность к формированию усадочных раковин, позволяют использовать сплав при производстве узлов, что подвергаются сильным ударам и термонагрузкам. Допустим, из марки АЛ2 делаются корпуса внутренних приборов, кронштейнов. А вот из силумина АЛ9 или АЛ34 выполняют сверх важные и ответственные элементы, в особенности стоит выделить поршни галлейного охлаждения и установки насосного типа.

Авто- и мото- промышленность

Отменная прочность и низкий вес имеют большое значение и при автомобилестроении. Так, общий вес машины оказывает существенное воздействие на ее ходовые возможности, маневренность дорожном полотне и уровень растраты топлива.

При производстве авто- и мото- элементов и частей используется марка силумина АЛ34. Именно из нее делают картеры ДВС и остальные корпусные элементы, которые функционируют при повышенном внутреннем давлении. В мото- и автостроении силумин встречается в поршневых и цилиндрических блоках.

Картер двигателя
Картер двигателя

Оружейное производство

В оружейной области силумин начали использовать относительно недавно, однако этот материал уже завоевал большое почтение у разработчиков пневматических винтовок.

Кроме этого, сплав зачастую берут за основу при изготовлении реплик оружейных электропневматических экземпляров, изделий для страйбола и так далее. Такое распространение стало возможно только из-за дешевизны, хороших литейных свойств и малого веса материала.

Макет пистолета пневматический
Макет пистолета пневматический

Бытовые изделия

При изготовлении техники бытового характера силумин берется для создания, как внутренних элементов (тепловые обменники, запорные арматуры), так и при создании цельных конструкций (мясорубки, ключи).

Кроме деталей бытовой техники, силумин также берут для выполнения кухонной утвари (кастрюли, сковородки).

Сковородки и кастрюли
Сковородки и кастрюли

Сантехнические изделия

Надежные водопроводные смесители, фитинги водопровода, переходники, гайки, ниппеля — все это используется при конструкции и создании тех или иных сантехнических систем.

Как правило, все эти элементы располагаются внутри и имеют сравнительно небольшие нагрузки. Это связано с тем, что силумин обладает важным недостатком — повышенная пористость и крупные зерна в эвтектике литых деталей. Из-за этого нюанса, при механическом повреждении или ударе, сплав может дать трещину.

Фитинги и переходники
Фитинги и переходники

Другие сферы

Кроме авто- мото- и самолетостроения, силумин активно используется в судостроении из-за своей стойкости к ржавчине. В частности, этот материал используется в роли обшивки различных конструкций из стали и чугуна.

В космической сфере разные марки силумина применяют при изготовлении деталей, приборов и приспособлений, которые нуждаются в материале с низким коэффициентом линейного расширения и низкой плотностью.

Маркировка

Силумин имеет несколько вариантов маркировки. Международная ИСО устанавливает определенные качества для металла. Для примера стоит разобрать некоторые марки:

  1. АК 15. В данной маркировке литера “А” — сам алюминий, а “К” — кремний. Цифра, которая указана после букв, означает, какое количество второго по важности компонента имеется в сплаве (в процентах). В марке АК 15 есть 15 процентов кремния.
  2. АЛ 9. Буква “А” здесь тоже означает алюминий, а вот литера “Л” говорит о присутствии в сплаве лития. Цифра после аббревиатуры показывает на процентное количество второго по важности компонента в сплаве.

К обозначению базового и дополнительного компонентов могут приписывается данные об еще одном элементе, который имеет большое содержание. Иногда можно встретить такую маркировку “АК 15 Ц8”. Это означает, что в сплаве есть алюминий, кремний и цинк, при этом кремния в материале 15 процентов, цинка — 8, а все остальное — это алюминий.

В виде международного обозначения сплавов существует система Алюминиевой Ассоциации, в соответствии с которой первая цифра — это система легирования. Силумины, легированные кремнием, обозначают так через такую координацию: 4***, где вторая цифра — порядковый номер модификации сплава по отношению к исходному материалу, две последние цифры — это сплав и данные о его чистоте. Интересно также то, что если применяется опытная отливка, то маркировка будет пятизначной, в марке еще присутствует индекс “Х”.

Однако, наиболее простым и привычным для постсоветских государств, способом маркировки, считается такой вариант:

Маркировка по ГОСТ

Кроме системы ИСО существует маркировка в цифровом виде по ГОСТ. Например, Al-Si-порошковые сплавы SAS имеют марки 1319 и 1329. В этом обозначении первая цифра — главный элемент (1 — алюминий), вторая — система легирования, две последние — марка и модификация.

ГОСТ 1583-93

Маркировка, химический состав, физические свойства и иные характеристики алюминиевых литейных сплавов, в том числе и силуминов, устанавливаются в специальном ГОСТе 1583-93. По этой причине мы предлагает более детально рассмотреть каждую марку алюминиевых литейных сплавов по отдельности.

Итак, всего алюминиевые литейные материалы делятся на пять основных групп:

Сплавы алюминий-кремний-магний

Сплавы, которые базируются на системе алюминий-кремний-магний. Сюда входят одиннадцать марок:

  1. АК12 (АЛ2) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 10-13 процентов кремния. Чушки маркируются несмываемой цветной краской белого, зеленого и зеленого цвета (в порядке аббревиатуры и цифр). Сплав может отливаться в песчаные формы, по выплавляемым моделям и в кокиль с модифицированием и без, с последующим отжигом или без него. При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не менее 137-157 МПа, относительное удлинение — 1-4 процента, а твердость по Бринеллю — 50 НВ, в зависимости от выбранного метода литья. Старение сплава осуществляется при температуре от 300 градусов Цельсия с выдержкой на протяжении 2-4 часов.
  2. АК13 (АК13) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 11-13,5 процентов кремния, 0,1-0,2 процентов (отливка) или 0,01-0,2 процентов (чушка) магния, 0,01-0,5 процентов (чушка) или 0,1-0.5 процентов (отливка) марганца. Чушки маркируются несмываемой цветной краской зеленого, желтого цвета. Сплав может отливаться под давлением без термообработки. При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не менее 176 МПа, относительное удлинение — 1,5 процента, а твердость по Бринеллю — 60 НВ.
  3. АК9 (АК9) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 8-11 процентов кремния, 0,25-0,45 процентов (чушка) или 0,2-0,4 процентов (отливка) магния, 0,2-0,5 процентов марганца. Чушки маркируются несмываемой цветной краской белого, желтого цвета. Сплав может отливаться в песчаные формы, по выплавляемым моделям и в кокиль с модифицированием и без, жидкой штамповкой, под давлением. с последующим отжигом или без него. При этом отливка может подвергаться следующей термообработке: при литье в кокиль, жидкой штамповкой и под давлением — искусственное старение без предварительной закалки при температуре нагрева 175 градусов Цельсия на протяжении 5-17 часов, при литье в песчаные формы, а также в кокиль с модифицированием и без — закалка (при температуре 535 градусов с выдержкой на протяжении 2-6 часов и с последующим охлаждением в воде в 20-100 градусов Цельсия) и полное искусственное старение (при температуре 175 градусов Цельсия на протяжении 10-15 часов). При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 157-245 МПа, относительное удлинение — 0,5-1 процента, а твердость по Бринеллю — от 60 до 90 НВ, в зависимости от выбранного метода литья.
  4. АК9с (АК9с) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 8-10,5 процентов кремния, 0,2-0,35 процентов магния, 0,2-0,5 процентов марганца. Чушки маркируются несмываемой цветной краской белого, желтого, желтого цвета. Сплав может отливаться под давлением без ТО, или же в кокиль с искусственным старением без закалки, или же с закалкой (при температуре 535 градусов с выдержкой на протяжении 2-6 часов и с последующим охлаждением в воде в 20-100 градусов Цельсия) и полным искусственным старением (при температуре 175 градусов Цельсия на протяжении 10-15 часов). При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 147-235 МПа, относительное удлинение — 1,5-3,5 процента, а твердость по Бринеллю — от 50 до 70 НВ, в зависимости от выбранного метода литья.
  5. АК9ч (АЛ4) представляет собой чистый материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 8-10,5 процентов кремния, 0,2-0,35 процентов (чушка) или 0,17-0,30 процентов (отливка) магния, 0,2-0,5 процентов марганца. Чушки маркируются несмываемым треугольником коричневого цвета. Сплав может отливаться под давлением и в кокиль без термообработки или с искусственным старением без закалки. Также материал может отливаться в песчаные формы и по выплавляемым моделям, а еще в кокиль с модифицированием и без него со следующим типом ТО: изделие будет подвергаться закалке с полным искусственным старением (при этом, температура закалки составляет 535 градусов с выдержкой на протяжении 2-6 часов и с последующим охлаждением в воде в 20-100 градусов Цельсия, а старение осуществляется при температуре 175 градусов Цельсия на протяжении 10-15 часов). При всем этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не менее 147-235 МПа, относительное удлинение — 1,5-3,0 процента, а твердость по Бринеллю — от 50 до 70 НВ, в зависимости от выбранного метода литья.
  6. АК9пч (АК4-1) представляет собой материал повышенной чистоты, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 9-10,5 процентов кремния, 0,2-0,35 процентов (чушка) или 0,23-0,30 процентов (отливка) магния, 0,2-0,5 процентов марганца, 0,08-0,15 процентов титана. Чушки маркируются двумя несмываемыми зелеными треугольниками. Сплав может отливаться под давлением и в кокиль без термообработки или с искусственным старением без закалки. Также материал может отливаться в песчаные формы и по выплавляемым моделям с модифицированием со следующим типом ТО: изделие будет подвергаться закалке с полным искусственным старением (при этом, температура закалки составляет 535 градусов с выдержкой на протяжении 2-6 часов и с последующим охлаждением в воде в 20-100 градусов Цельсия, а старение осуществляется при температуре 175 градусов Цельсия на протяжении 10-15 часов).. При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 157-265 МПа, относительное удлинение — 2-4 процента, а твердость по Бринеллю — от 50 до 70 НВ, в зависимости от выбранного метода литья.
  7. АК8л (АЛ34) представляет собой литейный материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 6,5-8,5 процентов кремния, 0,4-0,6 процентов (чушка) или 0,35-0,55 процентов (отливка) магния, 0,1-0,3 процентов титана, 0,15-0,4 процентов Бериллия. Чушки маркируются двумя несмываемыми треугольником желтого цвета. Сплав может отливаться под давлением (без термообработки, с искусственным старением без закалки, с отжигом), в кокиль (с закалкой или с закалкой и неполным старением) и в песчаные формы (с закалкой или с закалкой и неполным старением). При всем этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 176-294 МПа, относительное удлинение — 1-6 процента, а твердость по Бринеллю — от 60 до 90 НВ, в зависимости от выбранного метода литья.
  8. АК7 (АК7) представляет собой материал повышенной чистоты, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 6-8 процентов кремния, 0,2-0,55 процентов (чушка) или 0,2-0,5 процентов (отливка) магния, 0,2-0,6 процентов марганца. Чушки маркируются несмываемой краской белого, красного цвета. Сплав может отливаться в песчаных формах и в кокиле с закалкой и временным старением или без термообработки вообще, а также под давлением и методом жидкой штамповки без термообработки. При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 127-196 МПа, относительное удлинение — 0,5-1 процента, а твердость по Бринеллю — от 50 до 75 НВ, в зависимости от выбранного метода литья.
  9. АК7ч (АЛ9) представляет собой чистый материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 6-8 процентов кремния, 0,25-0,45 процентов (чушка) или 0,2-0,4 процента (отливка) магния. Чушки маркируются несмываемым желтым треугольником. Сплав может отливаться в песчаные формы, в кокиль, по выплавляемым моделям и под давлением без или с термообработкой разного типа и направления, начиная от отжига и закалки, и заканчивая совмещением старения с закалкой и так далее. При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 137-225 МПа, относительное удлинение — 1-4 процента, а твердость по Бринеллю — от 45 до 70 НВ, в зависимости от выбранного метода литья.
  10. АК7пч (АЛ9-1) представляет собой материал повышенной чистоты, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 7-8 процентов кремния, 0,25-0,45 процентов (чушка) или 0,25-0,40 процентов (отливка) магния, 0,08-0,15 процентов титана. Чушки маркируются двумя несмываемыми зелеными крестиками. Сплав может отливаться по выплавляемым моделям с модификацией без ТО, а также в кокиль, по выплавляемым моделям, в песчаные формы и под давлением с модификацией и без с термообработкой разного типа и направления, начиная от отжига и закалки, и заканчивая совмещением старения с закалкой и так далее. При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 167-294 МПа, относительное удлинение — 1-5 процента, а твердость по Бринеллю — от 45 до 70 НВ, в зависимости от выбранного метода литья.
  11. АК10Су (АК10Су) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 9-11 процентов кремния, 0,15-0,55 процентов (чушка) или 0,1-0,5 процентов (отливка) магния, 0,3-0,6 процентов марганца, 0,1-0,25 процентов сурьмы. Чушки маркируются несмываемой черной краской. Сплав может отливаться в кокиле без термообработки. При всем этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 167 МПа, относительное удлинение — 1 процент, а твердость по Бринеллю — от 70 НВ.

Сплав алюминий-кремний и медь

К сплавам, которые основаны на системе алюминий-кремний и медь относится всего 14 марок:

  1. АК5М (АЛ5) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 4,5-5,5 процентов кремния, 0,4-0,65 процентов (чушка) или 0,35-0,60 процентов (отливка) магния, 1,0-1,5 процентов меди. Чушки маркируются несмываемыми красками белого, черного, белого цветов. Сплав может отливаться по выплавляемым моделям, в кокиль, в песчаные формы с термообработкой разного типа и направления, начиная от отжига и закалки, и заканчивая совмещением старения, отпуском, закалкой и так далее. При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 157-235 МПа, относительное удлинение — 0,5-1 процента, а твердость по Бринеллю — от 65 до 70 НВ, в зависимости от выбранного метода литья.
  2. АК5Мч (АЛ5-1) представляет собой чистый материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 4,5-5,5 процентов кремния, 0,45-0,60 процентов (чушка) или 0,40-0,55 процентов (отливка) магния, 1,0-1,5 процентов меди, 0,08-0,15 процентов титана. Чушки маркируются несмываемыми красками красного, синего, зеленого цветов. Сплав может отливаться по выплавляемым моделям, в кокиль с модификацией и без, в песчаные формы с термообработкой разного типа и направления. При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 176-294 МПа, относительное удлинение — 1-1,5 процента, а твердость по Бринеллю — от 65 до 70 НВ, в зависимости от выбранного метода литья.
  3. АК5М2 (АК5М2) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 4,0-6,0 процентов кремния, 0,2-0,85 процентов (чушка) или 0,2-0,8 процентов (отливка) магния, 0,2-0,8 процентов марганца, 1,5-3,5 процентов меди, 0,05-0,20 процентов титана. Чушки маркируются несмываемыми красками черного, синего цветов. Сплав может отливаться под давлением, в кокиль и песчаные формы без ТО, а также в песчаные формы и кокиль с термообработкой разного вида и назначения. При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 118-206 МПа, относительное удлинение — 0,5-2 процента, а твердость по Бринеллю — от 65 до 75 НВ, в зависимости от выбранного метода литья.
  4. АК5М7 (АК5М7) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 4,5-6,5 процентов кремния, 0,3-0,6 процентов (чушка) или 0,2-0,5 процентов (отливка) магния, 6,0-8,0 процентов меди. Чушки маркируются несмываемыми красками черного, красного цветов. Сплав может отливаться под давлением без термообработки, а также в песчаные формы, в кокиль без ТО или с искусственным старением без закалки. При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 118-167 МПа, твердость по Бринеллю — от 70 до 90 НВ, в зависимости от выбранного метода литья.
  5. АК6М2 (АК6М2) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 5,5-6,5 процентов кремния, 0,35-0,50 процентов (чушка) или 0,30-0,45 процентов (отливка) магния, 1,8-2,3 процентов меди, 0,1-0,2 процентов титана. Чушки маркируются двумя несмываемыми крестиками синего цвета. Сплав может отливаться в кокиль с искусственным старением без закалки, с закалкой и временным старением, или же без термообработки совсем. При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 196-204 МПа, относительное удлинение — 1-2 процента, а твердость по Бринеллю — от 70 до 78,4 НВ, в зависимости от выбранного метода ТО.
  6. АК8М (АЛ32) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 7,5-9,0 процентов кремния, 0,35-0,55 процентов (чушка) или 0,3-0,5 процентов (отливка) магния, 0,3-0,5 процентов марганца, 1,0-1,5 процентов меди, 0,1-0,3 процентов титана. Чушки маркируются несмываемым треугольником зеленого цвета. Сплав может отливаться под давлением без ТО, а также под давлением, в кокиль и песчаные формы с термообработкой разного вида и назначения. При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 176-284 МПа, относительное удлинение — 1-2 процента, а твердость по Бринеллю — от 60 до 90 НВ, в зависимости от выбранного метода литья.
  7. АК5М4 (АК5М4) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 3,5-6,0 процентов кремния, 0,25-0,55 процентов (чушка) или 0,2-0,5 процентов (отливка) магния, 0,2-0,6 процентов кремния, 1,0-1,5 процентов меди, 0,05-0,20 процентов титана. Чушки маркируются несмываемыми красками черного, синего, синего цветов. Сплав может отливаться, в песчаные формы и кокиль без ТО, или в кокиль с закалкой и без старения. При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 118-196 МПа, относительное удлинение — 0,5-1 процента, а твердость по Бринеллю — от 60 до 90 НВ, в зависимости от выбранного метода литья.
  8. АК8М3 (АК8М3) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 7,5-10 процентов кремния, 2,0-4,5 процентов меди. Чушки маркируются несмываемыми красками белого, синего цветов. Сплав может отливаться в кокиль с закалкой и без старения, или же вообще без какой-либо термообработки. Временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 147-216 МПа, относительное удлинение — 0,5-1 процента, а твердость по Бринеллю — от 70 до 90 НВ, в зависимости от выбранного метода обработки.
  9. АК8М3ч (ВАЛ8) представляет собой чистый материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 7,0-8,5 процентов кремния, 0,25-0,50 процентов (чушка) или 0,2-0,45 процентов (отливка) магния, 0,2-0,8 процентов цинка, 2,5-3,5 процентов меди, 0,1-0,25 процентов титана, 0,005-1 процент бора, 0,05-0,25 процента бериллия. Чушки маркируются двумя несмываемыми крестиками белого цвета. Сплав может отливаться под давлением, жидкой штамповкой, в кокиль и песчаные формы без ТО, а также термообработкой разного вида и назначения. При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 215-392 МПа, относительное удлинение — 1-5 процента, а твердость по Бринеллю — от 60 до 90 НВ, в зависимости от выбранного метода литья.
  10. АК9М2 (АК9М2) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 7,5-10 процентов кремния, 0,25-0,85 процентов (чушка) или 0,2-0,8 процентов (отливка) магния, 0,1-0,4 марганца, 0,5-2,0 процента меди, 0,05-0,20 процентов титана. Чушки маркируются несмываемыми красками белого, желтого, белого цветов. Сплав может отливаться под давлением без термообработки, а также в кокиль и под давлением с искусственным старением без закалки, или с закалкой без старения. При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 186-294 МПа, относительное удлинение — 1,4-1,5, а твердость по Бринеллю — от 70 до 90 НВ, в зависимости от выбранного метода литья.
  11. АК12М2 (АК11М2, АК12М2, АК12М2р) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 11-13 процентов кремния, 1,8-2,5 процентов меди, 0,6-1,0 процентов железа. Чушки маркируются двумя несмываемыми крестиками красного цвета. Сплав может отливаться в кокиль без термообработки, а также под давлением с искусственным старением и без закалки. При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 186-260 МПа, относительное удлинение — 1-1,5 процента, а твердость по Бринеллю — от 70 до 83,4 НВ, в зависимости от выбранного метода изготовления.
  12. АК12ММгН (АЛ30) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 11-13 процентов кремния, 0,85-1,35 процентов (чушка) или 0,80-1,30 процентов (отливка) магния, 0,3-0,6 процентов марганца, 1,5-3,0 процентов меди, 0,05-0,20 процентов титана, 0,8-1,3 процента никеля. Чушки маркируются несмываемыми красками белого, черного, черного цветов. Сплав может отливаться в кокиль с искусственным старением без закалки. При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 196 МПа, относительное удлинение — 0,5 процента, а твердость по Бринеллю — от 90 НВ.
  13. АК12М2МгН (АЛ25) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 11-13 процентов кремния, 0,35-0,55 процентов (чушка) или 0,8-1,3 процентов (отливка) магния, 0,3-0,6 процентов марганца, 1,5-3,0 процентов меди, 0,05-0,20 процентов титана, 0,8-1,3 процента никеля. Чушки маркируются несмываемыми красками белого и черного цвета. Сплав может отливаться в кокиль с термообработкой в виде искусственного старения и без закалки. При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 186 МПа, а твердость по Бринеллю — от 90 НВ.
  14. АК21М2, 5Н2,5 (ВУЖЛС-2) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 20-22 процентов кремния, 0,3-0,6 процентов (чушка) или 0,2-0,5 процентов (отливка) магния, 0,2-0,4 процентов кремния, 2,2-3,0 процентов меди, 0,1-0,3 процентов титана, 2,2-2,8 процента никеля. Чушки маркируются несмываемыми красками черного, черного, черного цветов. Сплав может отливаться в кокиль с отжигом, а также с термообработкой в виде искусственного старения и без закалки. При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 157-186 МПа, а твердость по Бринеллю — от 90 до 100 НВ, в зависимости от выбранного метода ТО.

Сплав алюминий-медь

К алюминиевым материалам, которые созданы на базе системы алюминий-медь, относится всего лишь 2 марки:

  1. АМ5 (АЛ19) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 0,35-0,8 процентов марганца, 4,5-5,1 процентов меди, 0,15-0,35 процентов титана, 0,07-0,25 процента кадмия. Чушки маркируются несмываемым треугольником белого цвета. Сплав может отливаться в кокиль, песчаные формы и по выплавляемым моделям с термообработкой разного типа и назначения. При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 194-333 МПа, относительное удлинение — 2-8 процентов, а твердость по Бринеллю — от 70 до 90 НВ, в зависимости от варианта исполнения заготовки.
  2. АМ4, 5Кд (ВАЛ10) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 0,6-1,0 процентов марганца, 4,5-5,3 процентов меди, 0,15-0,35 процентов титана. Чушки маркируются несмываемым треугольником синего цвета. Сплав может отливаться в кокиль, песчаные формы и по выплавляемым моделям с термообработкой разного типа и назначения. При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 314-490 МПа, относительное удлинение — 4-12 процентов, а твердость по Бринеллю — от 70 до 120 НВ, в зависимости от способа производства.

Сплав алюминий-магний

К сплавам, которые базируются на системе алюминий-магний, стоит отнести следующие 9 марок:

  1. АМг4К1, 5М (АМг4К1, 5М1) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 1,3-1,7 процентов кремния, 4,5-5,2 процентов магния, 0,6-0,9 процентов марганца, 0,7-1 процент меди, 0,10-0,25 процентов титана, 0.002-0,004 процента бериллия. Чушки маркируются несмываемыми красками красного, желтого, желтого цветов. Сплав может отливаться, в кокиль с закалкой и без старения, или с искусственным старением без закалки. При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 211-265 МПа, относительное удлинение — 2-2,3 процента, а твердость по Бринеллю — от 81 до 104 НВ, в зависимости от выбранного метода ТО.
  2. АМг5К (АЛ13) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 0,8-1,3 процентов кремния, 4,5-5,5 процента магния, 0,1-0,4 процентов марганца. Чушки маркируются несмываемым крестиком коричневого цвета. Сплав может отливаться в кокиль, песчаные формы, по выплавляемым моделям и под давлением. Временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 147-167 МПа, относительное удлинение — 0,5-1 процента, а твердость по Бринеллю — от 55 НВ, в зависимости от выбранного метода литья.
  3. АМг5Мц (АЛ28) представляет собой чистый материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 4,8-6,3 процентов магния, 0,4-1,0 процентов марганца, 0,05-0,15 процента титана. Чушки маркируются несмываемым крестиком зеленого цвета. Сплав может отливаться в кокиль, песчаные формы, по выплавляемым моделям и под давлением. Временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 196-206 МПа, относительное удлинение — 3,5-5 процента, а твердость по Бринеллю — от 55 НВ, в зависимости от выбранного метода литья.
  4. АМг6л (АЛ23) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 0,05-0,20 процентов циркония, 6-7 процентов магния, 0,02-0,10 процент бериллия, 0,05-0,15 процентов титана. Чушки маркируются несмываемым крестом белого цвета. Сплав может отливаться под давлением без термообработки, а также в кокиль, по выплавляемым моделям, в песчаные формы с закалкой или без нее. При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 186-225 МПа, относительное удлинение — 4-6, а твердость по Бринеллю — от 60 НВ, в зависимости от выбранного метода литья.
  5. АМг6лч (АЛ23-1) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 0,05-0,20 процентов циркония, 6-7 процентов магния, 0,02-0,.10 процент бериллия, 0,05-0,15 процентов титана. Чушки маркируются несмываемым крестиком желтого цвета. Сплав может отливаться в кокиль без термообработки, а также под давлением с искусственным старением и без закалки. При этом, временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 186-260 МПа, относительное удлинение — 1-1,5 процента, а твердость по Бринеллю — от 70 до 83,4 НВ, в зависимости от выбранного метода изготовления.
  6. Амг10 (АЛ27) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 0,05-0,20 процентов циркония, 9,5-10,5 процентов магния, 0,05-0,15 процент бериллия, 0,05-0,15 процентов титана Чушки маркируются несмываемыми красками черного, черного, синего цветов. Сплав может отливаться в кокиль без термообработки, а также под давлением с искусственным старением и без закалки. Временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 196-245 МПа, относительное удлинение — 5-10 процентов, а твердость по Бринеллю — от 60 НВ.
  7. АМг10ч (АЛ27-1) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 0,05-0,20 процентов циркония, 9,5-10,5 процентов магния, 0,05-0,15 процент бериллия, 0,05-0,15 процентов титана. Чушки маркируются несмываемым треугольником красного цвета. Сплав может отливаться в кокиль, песчаные формы, в оболочковые формы и под давлением с ТО в виде закалки. Временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 343 МПа, относительное удлинение — 15 процента, а твердость по Бринеллю — от 75 НВ, в зависимости от выбранного метода литья.
  8. АМг11 (АЛ22) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 0,8-1,2 процента кремния, 10,5-13,0 процентов магния, 0,03-0,07 процент бериллия, 0,05-0,15 процентов титана. Чушки маркируются несмываемым красным крестом. Сплав может отливаться в кокиль, песчаные формы, по выплавляемым моделям и под давлением с закалкой или без нее. Временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 176-295 МПа, относительное удлинение — 1,0-1,5 процента, а твердость по Бринеллю — от 90 НВ, в зависимости от выбранного метода литья.
  9. АМг7 (АЛ29) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 6-8 магния, 0,5-1 процента кремния, 0,25-0,60 процентов марганца. Чушки маркируются двумя несмываемыми полосками: одна зеленого цвета, а вторая — красного. Сплав может отливаться под давлением. Временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 206 МПа, относительное удлинение — 3 процента, а твердость по Бринеллю — от 60 НВ.

Сплав алюминий-прочие компоненты

И последняя группа включает в себя те марки сплавов, которые основаны на системе алюминий-прочие компоненты:

  1. АК7Ц9 (АЛ11) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 0,15-0,35 процентов магния, 6-8 процентов кремния, 7-12 процентов цинка. Чушки маркируются несмываемыми красками белого, белого, зеленого цветов. Сплав может отливаться в кокиль, песчаные формы, по выплавляемым моделям и под давлением с отжигом или без ТО. Временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 176-206 МПа, относительное удлинение — 1-2 процента, а твердость по Бринеллю — от 60-80 НВ, в зависимости от выбранного метода литья.
  2. АК9Ц6 (АК9Ц6р) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 0,35-0,55 процентов магния, 8-10 процентов кремния, 0,1-0,6 процентов марганца, 0,3-1,5 процентов титана, 5-7 процента цинка, 0,3-1 процент железа. Чушки маркируются несмываемыми синими красками. Сплав может отливаться в кокиль, песчаные формы и под давлением без ТО. Временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 146-167 МПа, относительное удлинение — 0,8 процента, а твердость по Бринеллю — от 70-80 НВ, в зависимости от выбранного метода литья.
  3. АЦ4Мг (АЛ24) представляет собой материал, из которого изготавливаются отливки и чушки, имеет в своем содержании около 1,55-2,05 процентов магния, 3,5-4,5 процентов цинка, 0,2-0,5 процент марганца, 0,1-0,2 процентов титана. Чушки маркируются несмываемым крестом черного цвета. Сплав может отливаться в песчаные формы и по выплавляемым моделям с закалкой и кратковременным старениям. Временное сопротивление отливки разрыву должно составлять не меньше 216-265 МПа, относительное удлинение — 2 процента, а твердость по Бринеллю — от 60-70 НВ, в зависимости от выбранного метода литья.

Можно более детально ознакомиться с “ГОСТ 1583-93. Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия.” на портале Техэксперт

Виды силуминов

Сейчас существует три основных вида силуминов:

  1. Содержание кремния в сплаве — до 10 процентов. В состав представленного силумина, кроме алюминия и кремния, могут также входить магний, марганец или медь.
  2. Содержание кремния — до 20 процентов. Этот тип силуминов считается износоустойчивым.
  3. В материале имеются и иные металлы, например, цинк и титан.

Примесь посторонних элементов в составе сплава зависит от того, где потом будет применяться отливка. В зависимости от использования, смеси алюминия и других составляющих можно условно разделить на группы. К примеру, для приборов, которые функционируют в условиях повышенного давления, применяют специальный высоколегированный силумин. Он характеризуется повышенной стойкостью к температурным перепадам и устойчивостью к нагрузкам разного характера. А вот сплав, в котором количество кремния составляет примерно 10-12 процентов, активно применяется для установок, работающих в условиях без особых нагрузок.

Производство силумина

Металлургия активно развивается, поэтому с каждым годом появляются новые способы и технологии производства тех или иных сплавов. Также промышленность может похвастаться улучшением и модификацией старых технологий.

Литейный цех
Литейный цех

В промышленности

Классическим методом получения силумина считается смешение алюминия с кремнием, а затем их совместная переплавка. Металлы для шихты, как правило, добывают их руды.

Однако силумин также можно производить на базе золы, которая остается на тепловых электроцентралях. Зола от бурого угля подлежит качественному восстановлению. Для этого потребуется только электролизер и криолит. Если в смеси будет криолит, то это позволит состояться реакции. Конечно, помимо кремния и алюминия в золе множество других элементов, но они практически никак не могут позволять на качество итогового сплава. В золе может быть лишь чрезмерное количество железа, но его наличие в силумине тоже допускается в качестве лигатуры — до 0,8-1,5%. Приблизительно столько и имеется в отходах ТЭЦ.

В естественной природной среде тоже можно повстречать соединения алюминия и кремния, например, в бокситовой руде. Однако, в соответствии с технологическим процессом, сплавы этих элементов выполняются искусственным путем, ведь именно такое смешение позволяет улучшить качество готовых отливок.

Ремонт изделий из силумина

По причине того, что силумин имеет нестойкие прочностные характеристики, изделия из этого сплава часто ломаются. После ударов и механических повреждений на них появляются трещины разного характера, сколы. Чтобы восстановить деталь, необходимо понимать, как правильно выполнить ремонт изделий именно из силумина.

Скол силуминовой детали
Скол силуминовой детали

Произвести ремонтные работы можно разными способами: при помощи клея, пайки, сварки и холодной сварки. Каждый из способов стоит рассмотреть более подробно.

Сварка

Процесс сварки можно провести самостоятельно или при помощи специалиста. Вся суть работы заключается в том, что при сварке температура сплава повышается, из-за чего образуется оксидная пленка, которая и не дает частям соединиться. Чтобы устранить это препятствие, применяется аргон. Процесс сварки силумина:

  • нужно приобрести вольфрамовые электроды, специальные припои;
  • необходимо обезжирить и зафиксировать изделие в неподвижном положении;
  • поверхность разогревается до 220 градусов Цельсия;
  • чтобы отвести тепло, деталь следует установить на стальную прокладку;
  • теперь нужно приступить к выполнению сварного шва при помощи переменного тока;
Tig сварка
Tig сварка

Перед тем, как приступать к ремонту силуминовых изделий с помощью сварки, рекомендуется потренироваться на опытных экземплярах.

Пайка

Декоративные элементы и те изделия, которые не будут подвергаться нагрузкам, можно спаять в домашних условиях. Как правило, это делается или при помощи паяльника с мощным жалом, или же металл разогревают до 200 градусов Цельсия газовой горелкой. Для обеспечения дополнительной защиты, необходимо применять металлические накладки, оставляя открытой лишь рабочее пространство.

Пайка газовой горелкой
Пайка газовой горелкой

Для выполнения ремонта силуминового изделия пайкой, используются припои (НТS-2000, Harris-52 или ER 4043).

В месте пайки сплав нагревается до 600 градусов, технология примерно такая же, как и при сварке силумина или пайке алюминия. Для уничтожения оксидной пленки используется специальный флюс, например, Castolin 190 Flux.

Клей

Чтобы отремонтировать изделие из силумина методом склейки, следует изначально приобрести специальный клей для алюминия, а затем его развести до нужной консистенции.

Теперь надо лишь очистить деталь от лишних загрязнений, обезжирить место поломки и высушить. Затем нужно покрыть зону склейки ровным слоем клея и соединить детали. После этого рекомендуется прижать область склейки небольшим грузом на сутки.

Такой вариант подходит для тех деталей, которые не будут подвергаться серьезным нагрузкам.

Холодная сварка

Холодная сварка металла зачастую применяется при проведении ремонтных работ автомобилей и сантехнических деталей, в том числе и из силумина. При выполнении холодной сварки используется особый эпоксидный клей, который производится из эпоксидной смолы и имеет в своем составе целый перечень различных наполнителей. Такое соединение позволяет добиться повышенной прочности материала. Эпоксидный клей для холодной сварки силумина может быть двух типов:

  1. В двух тюбиках или флаконах (в одном — клей, во втором — наполнитель, их нужно будет смешать), где содержится жидкая или полужидкая масса.
  2. Небольшой “брусочек”, который чем-то напоминает пластилин для лепки.
Ремонт холодной сваркой
Ремонт холодной сваркой

Перед началом работы с эпоксидным клеем, следует удалить загрязнения на свариваемых деталях, убрать различные неровности и шероховатости, обезжирить и высушить поверхности. Теперь надо смешать смесь, если она двухкомпонентная (тюбики и флаконы), или же размять брусок в пальцах. Затем нужно хорошо заполнить, например, трещину, а потом аккуратно соединить, немного надавив. Не стоит использовать пресс или сильно воздействовать на изделие.

Время застывания зависит от марки клея, как правило, первичное застывание происходит уже через полчаса, однако нужно смотреть в инструкцию.

Как отличить силумин от алюминия

Алюминий и силумин внешне практически не отличаются друг от друга, поэтому даже опытные специалисты не могут сразу сказать, какой материал находится перед ними. Однако, есть ряд отличительных характеристик.

Алюминий и его сплавы являются мягкими металлами серого цвета. При этом, если алюминий сравнивать с силумином, то обнаружим, что силумин гораздо тверже, но все равно имеет повышенную хрупкость. Силумин имеет плохие показатели при нагрузках на изгиб, поэтому проверить образец можно, начав его сгибать — силумин сразу крошится.

Еще стоит сказать о цене материала. Силумин является довольно дешевым сплавом, особенно, если сравнивать его с латунью.

Также отличить силумин можно по его весу, ведь он считается очень легким сплавом. Однако, здесь нужно быть внимательным, ведь некоторые изготовители, чтобы выдать силуминовое изделие за, к примеру, латунное, добавляют в сплав тяжелые металлические включения, утяжеляя его.

В технической документации изделий из силумина обязательно будет указано обозначение сплава, например, аббревиатурой “АЛ” или литерой “Л”.

Следует заметить, что по свойствам силумин часто сравнивают с нержавеющей сталью. Но силумин легче нержавейки.

Плюсы и минусы

Среди главных преимуществ силумина перед другими алюминиевыми сплавами, стоит выделить следующие:

    1. Материал очень легкий по весу.
    2. Сплав характеризуется повышенной прочностью.
    3. Металл является стойким к образованию коррозии и к быстрому износу.
    4. Сплав является дешевым.

Несмотря на большое количество явных плюсов силумина, он имеет и недостатки:

  1. Повышенная хрупкость, в частности на изгиб.
  2. Сплав не используется в пищевой промышленности.
  3. Материал опасен для человеческого здоровья.

Таким образом, становится понятно, что из себя представляет силумин, какие типы этого сплава существуют. Несмотря на то, что материал является очень востребованным, относиться к изделиям из силумина следует осторожно, так как при тех или иных нагрузках, элемент из силумина будет ломаться и выходить из строя.

 

 

 

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector