Jis lengvai kalamas, štampuojamas, valcuojamas ir valkuojamas. Aliuminio, kaip ir visų metalų, savybės didžiąja dalimi priklauso nuo jo grynumo. Itin gryno aliuminio(99,996%) savybės: tankis (esant 20°С temperatūrai) 2698,9 kg/m3, lydymosi temperatūra 660,24°С; virimo temperatūra apie 2500°С; terminio plėtimosi koeficientas (nuo 20° iki 100°С temperatūroje) 23,86•10-6; šilumos laidumas (esant 190°С) 343 W/m•K [0,82 kal/(cm•sek•°С)], lyginamoji šiluminė talpa (esant 100°С) 931,98 J/kg•K [0,2226 kal/(g•°С)]; elektros laidumas lyginant su variu (esant 20 °С) 65,5%. Šie duomenys parodo, kad grynas aliuminis turi unikalias savybes, kurios lemia jo taikymą daugelyje sričių.
Gryno aliuminio savybės ir ribos
Valcuojant šaltuoju būdu Aliuminio stiprumo riba išauga iki 115 Mn/m2, kietumas - iki 270 Mn/m2, sąlyginis pailgėjimas sumažėja iki 5% (1 Mn/m2~ ir 0,1 kgs/mm2). Aliuminis artimas deguoniui, ore pasidengia plona, bet labai tvirta Al2О3 oksido plėvele, saugančia metalą nuo tolesnio oksidavimosi ir lemiančia jo puikias antikorozines savybes. ProduktaiAluminio lydiniai skirstomi į keletą svarbių kategorijų, tarp jų EN AW-1050, EN AW-3003, EN AW-5005, EN AW-5754, EN AW-6061, EN AW-6060 ir kt. Kiekvienas lydinys turi specifinį pranašumų rinkinį: patvarumą, apdirbamumą, atsparumą korozijai, formavimą ir suvirinamumą.
Aliuminio lydinių pagrindinės klasės
- Kaltas aliuminis (liejiniuose lydiniuose dažnai vadinamas „kaltu“) - puikiai pritaikytas apkrovoms ir tolesniam termininiam apdorojimui, turi didesnį stiprumą ir kietumą.
- Lietas aliuminis - šie lydiniai susidaro iš liejimo procesais, pasižymi geru įgijimu formų, bet dažnai turi mažiau atsparumą įtrūkimams dėl terminio apdorojimo trūkumų.
Kaltas aliuminis dažnai naudojamas konstrukcijoje, o lietas aliuminis - greitam gaminiams su sudėtingomis formomis, kur nereikalingas didelis atsparumas korozijai be papildomų apdailų.
Kaltos aliuminio lydinių serijos
- 1000 serija - gryniausias aliuminis (~99%), mažas stiprumas, puiki korozijos atsparumas, geras elektrinis laidumas ir formavimas. Dažnai naudojama deguonies arba šilumos mainų įrangoje bei dekoratyviniuose elementuose.
- 2000 serija - vario turinčios lydinys, padidintas stiprumas ir kietumas; termiškai apdorojami siekiant dar didesnio stiprumo; tačiau korozijos atsparumas mažesnis dėl vario.
- 3000-4000 serijos - įvairūs silicijai ir magnio priedai, geresnis formavimas, dažnai taikomi užpildytuvėms, litavimui, stogo dangoms, įrenginių korpusams.
- 5000 serija - magnio pagrindu, puikus korozijos atsparumas, vidutinis stiprumas, geras formavimas; naudojamos architektūrinėms ir jūrinėms aplikacijoms.
- 6000 serija - magnis ir silicis, terminis apdorojimas tirpale žymiai padidina stiprumą (AM formos). Sukietėja dėl silicio paviršiaus ir manganų priedų.
- 7000 serija - cinko priedai, didelis stiprumas, didelis atsparumas tempimui; lydiniai termiškai apdorojami tirpalu ir amžius sukietėja.
Lietų aliuminio lydiniai
- 1xx.x - nelegiruotas ir komerciškai grynas aliuminis; puikus atsparumas korozijai, puikios apdailos savybės, lengvas suvirinimas. Naudojami rotorių gamyboje ir korozijai jautriems lydiniams dengti.
- 2xx.x - vario lydiniai; didžiausias stiprumas ir kietumas tarp liejinio tipo lydinių; praeina terminį apdorojimą; dažnai naudojami automobilių išmetimo sistemose, cilindrų galvutėse, orlaivių varikliuose.
- 3xx.x - silicis, varis ir magnis; gerai suvirinami ir atsparūs įtrūkimams; naudingi ratų, cilindrų blokų ir kitų komponentų liejimui.
- 4xx.x - silicis vienintelis legiravimo elementas; puikios liejimo savybės, atsparumas dilimui ir korozijai; dažnai naudojami virtuvės reikmenims, siurblių korpusams.
- 5xx.x - magnis; gera atsparumas korozijai, apdirbamas, anodavimas.
- 7xx.x - cinkas; termiškai apdorojami lydiniai su puikiu matmens stabilumu ir apdailos kokybe; naudojami savarankiškai ar suformuojant.
- 8xx.x - netermiuojami lydiniai iš alavinio (snagas) su nedideliu vario ir nikelio kiekiu; maža jėga, tačiau puikus apdirbamumas.
Kaip pasirinkti aliuminio lydinį pagal kietumą
Kaip ir kitose medžiagose, kietumas tiesiogiai koreliuoja su atsparumu tempimui, takumo ribai ir pailgėjimo greičiui. Didesnis kietumas paprastai rodo didesnį stiprumą, tačiau gali sumažinti pailgėjimą, todėl medžiaga tampa trapesnė. Praktinėje taikymo srityje svarbu suderinti kietumą su formuojamumu, atsparumu korozijai ir ekonomiškumu.
Kietumas ir pagrindiniai lydiniai pateikiami įprastus pavyzdžius:
- Pasirinkite didesnio kietumo lydinius (pvz., 6061-T6) toms vietoms, kur reikalingos didelės tempimo bei takumo ribos.
- Tais atvejais, kai lydinį reikia formuoti, lankstyti ar kalti, naudokite minkštesnius lydinius (pvz., 1060-H18, 3003-H24) dėl didesnio pailgėjimo.
- Jūros ar cheminėse aplinkose pasirinkite lydinius su puikiu korozijos atsparumu (pvz., 5052-H32, 5083).
Gryną aliuminį ir jo sujungimą su legiruojančiais elementais
Gryno aliuminio savybės yra mažas tankis (2,72 g/cm3) ir puikus laidumas bei šilumos laidumas, antra tik sidabro ir vario. Ore paviršius gali sujungti su deguonimi, susidaro Al2O3 plėvelė, sauganti metalą nuo tolesnės oksidacijos. Tačiau grynas aliuminis turi mažą stiprumą, todėl dažnai prireikia legiravimo elementų, tokių kaip Si, Cu, Mg, Mn ir kt., siekiant pagaminti aliuminio lydinius aerolitus, kurie pasižymi dideliu stiprumu vienu metu išlaikant svorį.
Pagal naudotojimo ypatumus, lydiniai gali būti klassifikuojami pagal jų pasiekimus terminiu apdorojimu ar mechaniniu apdorojimu. Pavyzdžiui, kontūriniams komponentams dažnai naudoja 6061-T6, o minkštesniai formoms - 1060-H18 ar 3003-H24. Be to, norint užtikrinti korozinį atsparumą jūrinėje aplinkoje, taikomi lydiniai kaip 5052-H32.
Praktiški pavyzdžiai ir taikymo sritys
Aliuminio lydiniai plačiai taikomi aviacijoje, automobilių pramonėje, architektūroje ir inžinerijos konstrukcijose dėl jų lengvumo, atsparumo korozijai ir gerų mechaninių savybių derinio. Dažnai lydiniai naudojami konstrukcinių detalių gamybai bei formavimui, siekiant užtikrinti specifinį stiprumą ir formos stabilumą.
Renkantis tinkamą aliuminio lydinį projektui, svarbu apsvarstyti kietumą, kurio įtaka yra tiesioginė į tempimo stiprumą, ilgaamžiškumą ir pailgėjimą. Svarbu subalansuoti reikiamą kietumą su formavimo galimybėmis, atsparumu korozijai ir ekonomiškumu.
Apžvalga praktiniams pirkėjams: ką apsvarstyti prieš pasirinkimą
- Kietumas ir stiprumas: didesnis kietumas - didesnis stiprumas, bet gali riboti pailgėjimą.
- Formavimas: minkštesni lydiniai geriau formuojami, o kietesni - tvirtesni po terminiu apdorojimu.
- Korozijos atsparumas: jūrinė ar cheminė aplinka dažnai diktuoja 5052-H32 ar panašius lydinius.
- Sąnaudų efektyvumas: kai kurios 6061-T6 ar 7075 gali būti brangesni, bet suteikia reikšmingą naudingumą aviacijos ir kosmoso pramonėje.
Trumpa aliuminio apžvalga
Aliuminio medžiagosAliuminis yra daugiausiai žemės plutoje esantis metalas. Aliuminio lydiniai susidaro dėl unikalaus įvairių metalo elementų mišinio. Jie vertinami dėl mažo tankio, ilgaamžiškumo, atsparumo korozijai ir išskirtinio stiprumo ir svorio santykio. Aliuminis yra mažiau tankus nei plienas, todėl kai kuriais atvejais jis yra puiki alternatyva plienui. Daugybė aliuminio lydinių yra lengvai formuojami ir apdirbami, nes yra plastiški ir lankstūs. Jie turi gerą elektros ir šilumos laidumą bei nemagnetines savybes. Aliuminis yra viena iš labiausiai perdirbamų medžiagų, turinti žemą lydymosi temperatūrą. Pirminiam metalo gamybai reikia tik 5% energijos.
Pridėjus prie aliuminio legiravimo elementų, tokių kaip cinkas, magnis, geležis, varis ir silicis, gaunama įvairesnė aliuminio lydinių klasifikacija: kaltas ir liejamas lydinys, su skirtingomis savybėmis, taikymo sritimis ir terminio apdorojimo galimybėmis. Ši klasifikacija leidžia inžinieriams pasirinkti tinkamiausią lydinį pagal projektui keliamus reikalavimus.
Šiame straipsnyje aptariama, kaip pasirinkti tinkamą aliuminio lydinį pagal kietumą, veiksnius, kurie jį įtakoja, ir praktinius pavyzdžius. Taip pat apžvelgiami skirtingų lydinių tipai, jų skirtumai ir privalumai, kad skaitytojas galėtų priimti informuotą sprendimą.
Santrauka svarbiausių frazių
- Aliuminio lydinių kietumas - pagrindinis veiksnys, lemiantis atsparumą tempimui ir takumo ribą.
- Kaltas vs liejamas aliuminis - gamybos būdai ir jų įtaka galutiniam produktui.
- Terminis apdorojimas - svarbiausia restruktūrizavimo priemonė tam tikriems lydiniams (ypač 2xxx, 6xxx ir 7xxx serijoms).
- Korozijos atsparumas - būtina atsižvelgti į aplinką, kurioje lydinys bus naudojamas.