Химический состав и типичные механические свойства некоторых деформируемых алюминиевых сплавов после закалки и старения

Марка сплава	Содержание элементов	Механические своства
Cu	Mg	Mn	Si	Другие элементы	s0,2, МПа	sв, МПа	d,%
Дюралюмин
Д16	3,8…4,9	1,2…1,8	0,3…0,9	-	-
Сплав авиаль
АВ	0,1…0,5	0,45…0,9	0,15…0,35	0,5…1,2	-
Высокопрочные алюминиевые сплавы
В95	1,4…2,0	1,8…2,8	0,2…0,6	-	5-7 Zn 0,1 –0,25 Cr	530-550	560-600
Ковочные алюминиевые сплавы
АК6	1,8…2,6	0,4…0,8	0,4…0,8	0,7…1,2	-
Жаропрочные алюминиевые сплавы
Д20	6…7	-	0,4…0,8	-	0,1..0,2 Ti 0,2 Zn

Химический состав и типичные механические свойства сплавов алюминия, не упрочняемые термической обработкой

Марка сплава	Содержание элементов, %	Механические свойства
Mn	Mg	sв, МПа	s0,2, МПа	d,%
АМц	1,0…1,6	-
Амг6	0,5…0,8	5,8…6,8

Литейные сплавы.

силумин – это сплавы Al – Si (до 12%) . Имеют высокие литейные и механические свойства.

Для измельчения структуры и улучшения, механических свойств, силумины модифицируют натрием (~ 0,1 % Na, добавка в расплавленный металл).

Маркируют: АЛ4, АЛ2, АЛ9

Марка сплава	Содержание элементов,%	Механические свойства
Mg	Si	Mn	Cu	Другие элементы	sв, МПа	s0,2, МПа	d,%
Сплавы Al-Si (силумины)
АЛ2	-	10…13	-	-	-
Сплавы Al-Cu
АЛ19	-	-	0,6…1,0	4,5…5,3	0,15…0,35Ti	320…360	180…250	9…5
Сплавы Al-Mg
АЛ8	9,5…11,5	-	-	-	<0.07Ti <0.07Be <0.2 Cr
Жаропрочные сплавы
АЛ21	0,8…1,3	-	0,15…0,25	4,6…6	0,1…0,25Cr 2.6…3.6 Ni	210…220		1.2…1

Антифрикционные сплавы

Применяют для изготовления вкладышей подшипников скольжения.

Их структура – мягкая основа (олово – свинец), с рассеянными в ней мелкими твердыми включениями.

Во время вращения вал опирается на твердые включения, а мягкая основа прирабатывается к валу, в ней вырабатывается сеть каналов для смазки.

Основной вид сплавов – баббит.

Маркировка баббитов:

Б83 – содержит 11% сурьмы, 6% меди, 83% - олова. Применяют для подшипников тяговых двигателей.

Б16 - содержит 16% олова, 66 % - свинца, 16% - сурьмы, 2% - меди. Подшипники скольжения автомобильных двигателей.

БК2 (кальциевый баббит) – кальций – 0,5 %, натрий – 0,5%, олова – 2%, остально – свинец. Подшипники вагонов.

В качестве антифрикционных сплавов применяют также:

а) оловянные и свинцовые бронзы (БрОЦС 5-5-5; Бр.С 30);

б) сплавы на основе Zn, Al, Cu;

в) пористую металлокерамику из порошков бронзы и графита или железа и графита.

Химический состав (%) и назначение подшипниковых сплавов - баббитов

Марка сплава	Sb	Cu	Cd	Sn	Другие элементы	Область применения
Б88	7,3…7,8	2,5…3,5	0,8…1,2	Остальное	0,15…0,25Ni	Тяжелонагруженные машины, паровые турбины
Б16	15…17	1,5…2,0	-	15…17	-	Двигатели
БС6	5,5…6,5	0,1…0,3	-	5,5…6,5	-

Примечание: во всех сплавах, кроме Б88 основа свинец

Химический состав(%) кальциевых баббитов

Марка сплава	Ca	Na	Sn	Mg	Al
БКА	0,95…1,15	0,7…0,9	-	-	0,5…0,2
БК2	0,3…0,55	0,2…0,4	1,5…2,1	0,06…0,11	-
БК2Ш	0,65…0,9	0,7…0,9	1,2…2,1	0,11…0,16	-

Способы обработки металлов

Литейное производство

Процесс получения фасонных отливок в результате твердения расплавленного металла залитого в форму.

Для литья применяют металлы с высокой жидкотекучестью и малыми усадками (1...2 %) при твердении: чугуны, литейные стали, медные, алюминиевые, титановые и магниевые сплавы.

Различают:

I Литьё в разовые формы, изготовленные из формовочной смеси, которая состоит из кварцевого песка, глины, молотого кокса и формовочной земли. Возможна формовка всырую и всухую.

1) При мелкосерийном производстве применяют ручную формовку.

Характерные операции:

а) половинку модели устанавливают разъёмом вниз на подмодельную доску, затем устанавливают опоку (ящик без дна с ручками) и набивают её формовочной смесью;

б) переворачивают набитую опоку, устанавливают вторую половинку модели, круглые конические колышки для литника и выпора, вторую опоку, скрепляют её с первой, и набивают формовочной смесью;

в) вынимают колышки, разъединяют опоки и осторожно вынимают половинки моделей. Литники соединяют с полостью формы, прорезая литниковые ходы;

г) устанавливают на место изготовленные отдельно стержни, верхнюю опоку на нижнюю, скрепляют их и заливают металл.

2) При крупносерийном производстве, применяют машинную формовку по модельным плитам, к которым прикреплены половинки моделей.

При изготовлении стальных отливок используют смеси из огнеупорных материалов, а в формах предусматривают прибыли для подпитки жидким металлом (ликвидируются усадочные раковины). От готовых деталей прибыли отрезают. Затем стальные отливки отжигают (для измельчения зерна металла и снятия внутренних напряжений).

Плавку металлов ведут в мартеновских печах и конверторах (углеродистые стали), в дуговых электропечах (легированные стали), в тигельных, пламенных и индукционных печах (сплавы цветных металлов). Чугун обычно плавят в вагранках (шахтных печах).

II. Специальные виды литья:

1) Отливка в металлические формы – кокили. Используют для получения точных отливок, чаще из сплавов цветных металлов. Кокили изготавливают из стали или чугуна. Перед заливкой металла их подогревают до 300 – 500 ⁰С.

2) Центробежное литьё - жидкий металл заливают во вращающуюся форму (трубы, колёса, шкивы, втулки и т.п.)

3) Литьё под давлением - применяют при массовом изготовлении деталей из сплавов цветных металлов.

Литьё точное, не нуждается в механической обработке (детали автомашин, паровой и водяной аппаратуры и т.п.)

4) Литьё по выплавляемым или выжигаемым моделям - применяют для получения точных отливок сложной формы. Модели изготавливают из легкоплавких материалов (воск, парафин) или выжигаемых (пенопласт), затем их покрывают краской, опыляют корундовым порошком и заформовывают в опоке. Форму нагревают, модель расплавляется или выжигается и в полость формы заливают металл (режущие инструменты, лопатки газовых турбин и т.п.).

5) Литьё в оболочковые формы - модель вместе с подмодельной плитой нагревают до ~200 ⁰С и засыпают формовочной смесью из кварцевого песка и термореактивной смолы. Слой смеси прилегающий к модели оплавляется, образуя корку толщиной 10 – 12 мм. Полученную форму упрочняют нагревом до ~350 ⁰С, затем собирают, заформовывают в опоку и заливают металл. Применяют для точных отливок из любых металлов.