Литейные алюминиевые сплавы: дюраль

Алюминий и его литейные алюминиевые сплавы обладают свойствами, делающими их особо востребованными в различных отраслях промышленности. Сам по себе алюминий является довольно мягким и не особенно прочным металлом, плохо переносящим повышенную влажность. Поэтому он по большей части применяется в виде литейных сплавов, в основном, на основе меди.

Есть три группы сплавов алюминия и меди, одна из которых особенно востребована. Это материалы с добавлением магния, марганца и других легирующих элементов. Такие алюминиевые литейные сплавы носят общее название — дюралюминий.

В состав дюралюминия также входят кремний, железо. И если магний и марганец придают материалу прочность, то железо делает этот сплав более жаропрочным, а кремний позволяет улучшить качество металла за счет возможности проведения термического отпуска.

Изделия из алюминиевых сплавов могут быть изготовлены давлением (прокатка, ковка, штамповка, прессование) или литьем. Оба способа используются для изготовления заготовок и готовых изделий. В соответствии со способом обработки и алюминиевые сплавы делятся на

деформируемые;
литейные алюминиевые сплавы.

Общие свойства литейных алюминиевых сплавов

Применяемые во многих отраслях промышленности литейные алюминиевые сплавы имеют много разновидностей. Но им присущи и общие свойства:

возможность изготавливать детали сложной формы литьем;
невысокая плотность, обуславливающая довольно легкий вес деталей, изготовленных литьем;
высокая коррозионная стойкость;
достаточно высокая прочность и твердость;
хорошая обрабатываемость резанием.

Почему дюралюминий относят к литейным алюминиевым сплавам

Сегодня дюралюминием называют целый ряд алюминиевых литейных сплавов, получаемых из алюминия и легирующих элементов. Технология изготовления дюралевых сплавов предполагает получение заготовок литьем.

Причем литье производится в два этапа. На первом этапе получают собственно алюминий. Его называют техническим алюминием. На втором этапе в алюминиевый расплав вводятся легирующие элементы: магний, марганец, кремний, железо и другие. На этом этапе получают технический дюраль в заготовках.

Затем заготовки проходят термический отжиг, после которого металл приобретает гибкость и мягкость.
После отжига заготовки подвергают старению. Так заготовки получают необходимую прочность.
И лишь после всех этих операций из заготовок, полученных литьем, производят прокат в виде полос, листов, прутков, труб и различных профилей.

Корпусные детали из дюраля в настоящее время литьем не изготавливаются.

Виды дюралевых сплавов

Существует три разновидности дюралюминиевых или так называемых в профессиональном мире дюралевых сплавов.

1. Алюминий + марганец или алюминий + магний.

Такие сплавы называются магналиями. Эти литейные алюминиевые сплавы обладают следующими свойствами:

высокой коррозионной стойкостью;
возможностью сварки и пайки;
плохо обрабатываются резанием;
невозможно обработать закалкой.

Из них изготавливают автомобильные бензопроводы и радиаторы, а также различные сосуды.

2. Алюминий + магний + кремний. Сплавы носят название авиаль. Обладают высокой коррозионной стойкостью и прочностью швов, выполненных сваркой или пайкой. Сплавы обязательно проходят нагрев и выдержку при температуре +520°С с последующим охлаждением в воде комнатной температуры. Сплавы применяются в самолетостроении. И нашли применение в качестве корпусных деталей сотовых телефонов.

3. Алюминий + медь+марганец. Это, собственно, дюралюминий. Литейный сплав не обладает высокой коррозионной стойкостью, как два предыдущих варианта. Поэтому сегодня детали из дюралюминия покрывают чистым алюминием. Применяется в разных отраслях. Например, из него выполнены разные детали поезда «САПСАН».

Свойства дюралюминиевых сплавов

Дюралюминий обладает прочностью, почти идентичной прочности некоторых сталей. Она составляет до 5090 МПа. Для сравнения прочность чистого алюминия – всего 80 МПа.

У него более высокая стойкость к повышенным температурам, чем у чистого алюминия. Алюминиевый литейный сплав такого типа плавится при температуре 650°С.
Дюралюминий обладает высокой электропроводностью из-за наличия в его составе меди.
Сплав хорошо обрабатывается давлением при высокой температуре и холодной штамповкой.

Это один из наиболее востребованных в мире металлов. Россия является вторым государством в мире по количеству производимого дюралюминия.

Прочностные свойства дюралюминиевых сплавов зависят исключительно от термообработки. Особенно влияет на прочность старение, которое проходят все дюралюминиевые сплавы. На прочность влияет также и обработка давлением проката из дюрали. Холодная прокатка и волочение упрочняют их структуру. Трубы, профили, прутки и другой прокат, прошедшие такую обработку давлением, проходят закалку, и получают особо высокую прочность.

Дюраль и ее виды, применение

Большинство алюминиевых литейных сплавов, называемых дюралюминием, используется при производстве авиа- и космической техники. Собственно, сплав изначально и создавался для изготовления дирижаблей.

Сейчас для создания авиационной техники используется десяток сплавов под этим названием. Наиболее известный из них сплав Д16т, содержащий, кроме марганца, меди и магния, еще и титан и никель. Количество легирующих металлов меняется, остается неизменным только количество алюминия в сплаве — 93%.
Дюралюминиевые сплавы плохо поддаются сварке и пайке. Детали из них в таком случае соединяют на заклепках. Таким способом выполняются все корпуса (фюзеляжи) самолетов всех типов.
Из дюрали изготавливается фольга для конфет и шоколада, кухонная посуда.
Корпуса некоторых марок автобусов, легковых и спортивных автомобилей, выхлопные трубы судов, авиационной техники, трубы буровых установок.