Применение деформированных сплавов » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Применение деформированных сплавов

17.06.2021

Некоторые виды полуфабрикатов, например плакированные полуфабрикаты и фольга, могут быть изготовлены как из термически упрочняемых, так и из термически неупрочняемых сплавов. В других случаях, например при изготовлении жестких контейнеров или автомобильных деталей, используемые полуфабрикаты могут быть из сплавов разных серий. Поэтому такие сплавы рассматриваются с точки зрения их основного назначения.

Сплавы для алюминиевой фольги. Алюминиевую фольгу, исключительно важный и широко используемый деформируемый полуфабрикат, выпускают в промышленном масштабе из термически неупрочняемых сплавов 1100, 1145, 1235, 3003, 5052 и 5056. Механические свойства фольги приведены в табл. 9.9; следует отметить, что значения относительного удлинения определяли на рабочей длине, равной 125 мм. Данные этой таблицы отражают влияние химического состава, технологии изготовления и методики испытания.

Сотовые заполнители для авиационных конструкций изготовляют из фольги сплавов 3003-Н19 или 5052-Н19; при необходимости длительной эксплуатации конструкции при повышенных температурах используют сплав 2024-781.

Плакированные полуфабрикаты. Иногда алюминиевые полуфабрикаты покрывают с одной или с обеих сторон тонким слоем алюминия или алюминиевого сплава. Если сочетание сердцевины и плакирующего материала подобрано таким образом, что плакировка является анодом по отношению к сердцевине, то материал имеет обозначение "alclad". Плакирующий слой на плакированных полуфабрикатах (alclad products) обеспечивает электрохимическую защиту сердцевины на незащищенных торцах и на поврежденных или прокорродировавших участках. При контакте коррозионноактивной среды с полуфабрикатом электрический ток проходит от анодной плакировки через электролит к катодной сердцевине, при этом происходит растворение плакировки, что обеспечивает защиту сердцевины. Устойчивость защиты зависит от оптимальной силы тока (на которую влияет разница потенциалов между плакировкой и сердцевиной), проводимости коррозионной среды, интенсивности образования оксидной пленки и величины поляризации.

Коррозионные потенциалы плакировки и сердцевины сплава важны при выборе материала для плакировки, которая должна быть анодом по отношению к сердцевине для осуществления ее электрохимической защиты. Электродный потенциал алюминиевомедных сплавов определяется концентрацией меди в твердом растворе. По мере увеличения содержания меди в твердом растворе его анодный потенциал снижается. Чистый алюминий является анодом относительно Al-Cu-Mg сплавов в естественно состаренных состояниях (Т3Х и Т4Х), величина его анодного потенциала составляет около 0,154 В, поэтому он используется для плакировки большинства плакированных полуфабрикатов из сплавов серии 2ХХХ. Увеличение концентрации цинка в твердом растворе приводит к повышению анодного потенциала сплава, в то время как Mg2Si и марганец не оказывают существенного влияния. Сплав 7072 (Al — 1 % Zn) имеет более высокий анодный потенциал, чем чистый алюминий, и применяется для плакировки полуфабрикатов из сплавов 3003, 6061, 7075 и других.

Наиболее широко используемыми плакированными полуфабрикатами являются листы и плиты, хотя с плакировкой выпускают также проволоку, трубы и др. Общепринятый способ изготовления плакированных листов и плит заключается в горячей прокатке сляба, на отфрезерованную поверхность которого накладывается слой материала плакировки соответствующей толщины; при горячей прокатке происходит приварка плакировки к поверхности сляба. При изготовлении плакированных полуфабрикатов температура и продолжительность термической обработки должны быть установлены минимальными во избежание диффузии легирующих элементов из сердцевины в плакирующий слой. Это особенно важно для сплавов серии 2ХХХ, поскольку диффузия меди в плакировку снижает ее анодный потенциал, и менее существенно для сплавов с цинком и магнием, так как эти элементы увеличивают анодный потенциал плакировки.

Толщина плакирующего слоя определяется в основном конечной толщиной детали. При условии одинаковой защиты процент плакировки больше для тонких деталей и меньше для толстых. Перечень наиболее распространенных плакированных сплавов, марки сплавов для плакировки и толщина плакирующего слоя приведены в табл. 9.10.

Полуфабрикаты с покрытием (clad products). Полуфабрикаты с покрытием во многом сходны с плакированными полуфабрикатами, но с той разницей, что покрытие не обязательно является анодом по отношению к сердцевине. Полуфабрикаты с покрытием предназначены для случаев, когда важно улучшенное качество поверхности или другие характеристики для специального применения. Полуфабрикаты с плакировкой из припоя — пример промышленного использования полуфабрикатов с покрытием, в которых температура плавления плакирующего слоя значительно ниже, чем у сердцевины, и это его качество используется при последующем соединении деталей в узлы методом пайки. В качестве материала для сердцевины таких листов широко применяют термически неупрочняемый сплав 3003 или термически упрочняемый сплав 6951 системы Al—Mg2Si, а для покрытия (припоя) — сплав 4343 системы Al—Si, который представляет собой припой с низкой температурой плавления для пайки под слоем флюса. В случае пайки в вакууме (бесфлюсовая пайка) в качестве материала покрытия используют сплав 4004 (или его модификацию 4104, содержащую 0,1 % Bi для улучшения паяемости). Сердцевиной в этом случае является либо сплав 6951 либо термически неупрочняемый сплав серии 3ХХХ.

Полуфабрикаты для автомобильной промышленности. В автомобильной промышленности используют деформируемые полуфабрикаты для внутренней отделки, бамперов, панелей кузовов и различных деталей интерьера. Для внутренней отделки применяют сплавы серии Al—Mg. Для бамперов разработано много сплавов серии 7ХХХ; сплавы 7029 и 7016 предназначены для блестящих анодированных деталей внешней отделки, а сплавы 7129, 7021 и 7146 имеют характеристики, необходимые для других деталей внешней отделки (хромированных, окрашиваемых и полированных). Сплав 7021 используют также для крепления бамперов. Панели кузовов первоначально изготавливали из сплавов 2036 и 5182. Были разработаны сплавы 6009 и 6010, предназначенные специально для панелей кузовов. Как для кузовных панелей, так и для различных деталей интерьера используют сплавы общего конструкционного назначения марок 3004, 5052, 6061 и 6063. Более подробно эти вопросы освещены в работе.

Сплавы для авиации. Необходимость снижения массы авиационных конструкций привела к разработке высокопрочных алюминиевых сплавов, применяемых в виде плит, листов и прессованных полуфабрикатов. Сплавы 2024 и 7075 были (и остаются) основными конструкционными материалами в авиационной промышленности в течение многих лет. Предъявляемым в наши дни требованиям более высокой вязкости разрушения удовлетворяют сплавы повышенной чистоты: 2124, 2224, 7175 и 7050. В конструкциях, где первостепенное значение имеют хорошая свариваемость и жаропрочность, используют сплав 2219, а при необходимости более высокой вязкости разрушения — его модификацию 2419. Большой интерес представляют сплавы системы Al—Mn—Li с пониженной плотностью и более высоким модулем упругости.

Листы для изготовления жестких контейнеров. Эти листы используют в основном для изготовления донышек или обечаек консервных банок. Донышки банок изготавливают из сплава 5182 с последующей окантовкой из сплавов 5042 или 5082. Сплав 5182, содержащий 4,5 % Mg и 0,35 % Mn, имеет высокую прочность и хорошую формуемость, что позволяет изготовлять из него легкосъемные крышки.

Обечайки консервных банок получают ударной штамповкой или глубокой вытяжкой из сплавов 3004 или 3104, содержащих около 1,25 % Mn и 1 % Mg. В этих сплавах необходимый уровень прочности сочетается с хорошей формуемостью, благодаря чему содержимое банки сохраняется в условиях герметичности. Сплав 5352 используют в основном для изготовления донышек и штампованных обечаек консервных банок для упаковки мяса, пудингов и фруктов.

Сплавы для блестящих поверхностей. Большую номенклатуру сплавов выпускают специально для обработки поверхности методом блестящего анодирования. Частицы вторичных фаз, размеры которых соизмеримы с длиной волны света в видимой части спектра, могут быть использованы для получения различных оттенков и окрасок анодированных полуфабрикатов. Для блестящего анодирования чаще всего используют сплавы 1100, 3002, 5252, 5657, 6463, 7016 и 7029. Для этих же целей могут быть использованы и другие сплавы, не предназначенные специально для блестящего анодирования, но также обеспечивающие хорошее качество поверхности, например сплав 3003. Практически все сплавы могут быть обработаны химическим полированием с последующим нанесением прозрачных органических покрытий.

Полуфабрикаты со специальной отделкой поверхности. Выбор сплава для специальной отделки поверхности регламентируется необходимостью обеспечения необычных характеристик поверхности. Ярким примером этого являются сплавы системы Al—Si. При анодировании этих сплавов, используемых в строительных конструкциях и ряде других случаев, можно получить гамму оттенков от серого до черного. Аналогичным образом золотой цвет имеют полуфабрикаты из сплавов Al—Cr.

Композиции алюминия с другими металлами часто представляют собой материалы, в которых преимущества алюминия сочетаются с ценными свойствами других металлов. Биметаллы алюминия с цинком и медью выпускают в ограниченных количествах, постоянное их производство не осуществляется. Биметалл Al—Zn представляет интерес при операциях соединения, биметалл Al-Cu - в электротехнике.

Комбинированный материал (алюминий с металлами на основе железа) в небольших количествах производят прокаткой или штамповкой взрывом. Однако обычно алюминиевые покрытия наносят на полуфабрикаты из черных металлов путем погружения их в расплавленный алюминий. В значительных количествах поставляется проволока, получаемая прокаткой и покрытая алюминиевым порошком. В промышленных масштабах выпускают композиционный материал из алюминиевого сплава с коррозионностойкой сталью. Листы из коррозионностойкой стали, плакированные алюминием, используют главным образом для изготовления кухонной посуды. Комбинированные плиты представляют интерес для криогенной техники, где их используют в местах соединений алюминиевых и стальных деталей в резервуарах и другом оборудовании. Промышленное производство этих полуфабрикатов началось с 1961 г. после освоения технологии, обеспечивающей выпуск качественной продукции. Другие металлы и сплавы, например никель, монель-металл, титан, можно соединять с алюминием прокаткой, но промышленное производство их и использование пока не освоены.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: