Объяснение алюминиевых сплавов:руководство по маркам, свойствам и применению

Алюминиевые сплавы относятся к числу наиболее универсальных и эффективных материалов для создания изделий, предназначенных для использования в различных отраслях промышленности. Этот материал обладает превосходной прочностью, выдающейся устойчивостью к коррозии, термообработкой, хорошей свариваемостью и формуемостью. Следовательно, многие производители прибегли к использованию различных типов алюминиевых сплавов в различных областях применения.

Алюминий доступен в различных марках, каждая из которых имеет различные легирующие элементы и свойства. Итак, вы должны знать различия между этими марками легирования алюминия, чтобы выбрать подходящий для вашего проекта. В этом руководстве рассматриваются типы алюминиевых сплавов, их особенности, преимущества и применение.

Что такое алюминиевый сплав?

Алюминиевый сплав – это уникальное сочетание различных металлических элементов, обладающее повышенной прочностью и долговечностью. Алюминий традиционно легкий и обладает превосходной коррозионной стойкостью. Эти сплавы образуются путем объединения алюминия в жидкой/расплавленной форме с другими элементами, которые позже охлаждаются и затвердевают, образуя однородный твердый материал. Остальные элементы в сочетании с алюминием, образующие эти сплавы, могут занимать до 15 процентов общей массы.

Примеры этих добавленных элементов включают цинк, железо, магний, медь и кремний. Что еще более важно, добавление этих элементов к алюминию обеспечивает сплаву повышенную электропроводность, коррозионную стойкость, обрабатываемость и прочность, чем чистые металлические элементы.

Свойства алюминия

Алюминий обладает множеством выдающихся свойств, которые делают его известным и широко используемым в большинстве случаев. Вот некоторые из них:

Коррозионная стойкость

Алюминий образует естественный тонкий оксидный слой, который защищает металл от реакции с окружающей средой. Таким образом, он подходит для ряда применений, где он может подвергаться воздействию коррозионных агентов, например транспортных средств. Однако следует учитывать, что алюминиевые сплавы обладают более высокими коррозионными свойствами, чем чистый алюминий.

Легкий

Стандартный вес алюминия составляет ровно 2,7 г/см³, что составляет примерно треть веса стали. Его легкий вес помогает значительно снизить затраты на производство. Обычно автомобильная промышленность использует алюминий в автомобилях для снижения веса и увеличения грузоподъемности. Кроме того, вы можете регулировать состав типов алюминиевых сплавов, чтобы изменить вес в зависимости от применения.

Электрическая и теплопроводность

Алюминий является отличным проводником электричества и тепла благодаря своему весу. Его уровень электро- и теплопроводности в два раза выше, чем у меди. В результате его обычно используют для изготовления линий электропередачи. Кроме того, он действует как отличный радиатор/распределитель, что делает его идеальным выбором для приборов, требующих быстрого и быстрого отвода тепла.

Применение алюминиевых сплавов

Вот некоторые из наиболее распространенных применений алюминиевых сплавов.

Аэрокосмическая промышленность

Авиационная промышленность часто требует легких и прочных алюминиевых сплавов. Эти сплавы должны обеспечивать превосходное соотношение прочности и веса, идеально вписываясь в бюджетный диапазон. Аналогичным образом, использование марок алюминия в самолетах помогает предотвратить преждевременное повреждение самолета из-за воздействия неблагоприятных условий окружающей среды.

Сектор здравоохранения

Алюминиевые изделия помогли отрасли здравоохранения сохранить высокую чистоту и биосовместимость. Некоторые медицинские инструменты, например хирургические и ортопедические, изготавливаются из различных видов алюминия. Аналогичным образом производители изготавливают из алюминия другое оборудование общего назначения, такое как лотки и контейнеры.

Автомобильная промышленность

Производители автомобилей используют марки алюминия, чтобы сделать идеальные автомобили легкими, экологически чистыми и долговечными. Производители используют в автомобилях различные литые под давлением детали из алюминия, чтобы сделать их маневренными и прочными благодаря высокому уровню прочности и легкости алюминиевых сплавов.

Электротехника и электроника

Производители бытовой электроники постоянно используют различные типы алюминиевых сплавов при производстве продукции из-за их высокой теплопроводности. Производители используют превосходную теплопроводность алюминия при изготовлении таких компонентов, как компоненты охлаждения графических процессоров и радиаторы.

Как определить марку алюминиевого сплава?

Как правило, вы можете идентифицировать алюминиевый сплав, используя 4-значную идентификационную модель. Каждая цифра в таблице марок алюминия представляет собой отдельный аспект легированного металла и для ясности обычно пишется перед чистым металлическим элементом. Например, 5052 Алюминий.

Цифры обозначают отдельные объекты, такие как стальной сплав, титановый сплав или другие сплавы. Вот разбивка основного легирующего элемента, который представляет каждая первая цифра:

• «1» означает отсутствие легирующих элементов и чистый алюминий.
• «2» означает медь.
• «5» означает магний.
• «6» означает магний и кремний.
• Цифра «7» означает цинк.
• Для всех остальных легирующих добавок зарезервировано «8».

Обратите внимание, что эти цифры могут идентифицировать весь список алюминиевых сплавов. Например, учитывая, что «2» обозначает медь, все алюминиево-медные сплавы будут обозначаться как «серия 2xxx».

Кроме того, вторая цифра означает любые уникальные условия легирования, а также то, был ли сплав изменен по сравнению с исходным состоянием. Однако цифра остается «0», если не существует специальных модификаций. Что касается третьей и четвертой цифр, то они обычно используются для сериализации и различения отдельных сплавов.

Серия 1xxx (чистый алюминий, состоящий ровно на 99% из алюминия), а последние две цифры обозначают минимальный процент алюминия выше 99%. Например, алюминий 1060 содержит не менее 99,60% чистого алюминия.

Для промышленного использования доступны семь различных базовых сплавов в диапазонах от 1xxx до 7xxx. Каждый из них имеет уникальную комбинацию цифр, различные пропорции и пары. Вот стандартный список алюминиевых сплавов для промышленного использования:

Серия 1xxx

Этот класс сплавов известен как серия чистого алюминия, поскольку он содержит 99% или более чистого алюминия. Эти сплавы обеспечивают предел прочности на разрыв от 10 до 27 тысяч фунтов на квадратный дюйм. Обычно их можно сваривать, но нельзя подвергать термообработке, поскольку они уязвимы к высоким температурам.

Эти сплавы обладают превосходной электропроводностью и теплопроводностью. Кроме того, его превосходная устойчивость к коррозии делает его идеальным выбором для изготовления химических резервуаров и трубопроводов.

Серия 2xxx

Медь является основным легирующим элементом серии 2xxx со значительным содержанием магния, марганца, кремния и других элементов. Медь, основной легирующий элемент алюминия серии 2xxx, имеет предел прочности на разрыв от 27 до 62 тысяч фунтов на квадратный дюйм. Эти марки обладают высокой обрабатываемостью и сохраняют высокую прочность в широком диапазоне температур, что делает их пригодными для аэрокосмической промышленности.

Хотя сплавы серии 2xxx прочны и вязки, они обладают более низкой устойчивостью к коррозии, чем другие типы алюминиевых сплавов. В результате вы можете рассмотреть возможность покрытия или окраски этих алюминиевых сплавов, чтобы продлить их срок службы.

Серия 3xxx

Марка алюминия серии 3xxx содержит магний и марганец в качестве основных легирующих элементов. Это придает алюминию выдающуюся механическую прочность, которую он сохраняет в широком диапазоне температур, чем чистый алюминий.

Эти марки алюминия обычно не подлежат термообработке и имеют предел прочности на разрыв в диапазоне от 16 до 41 фунта на квадратный дюйм. Сплав 3004 — отличный пример сплава, подходящего для упаковки товаров народного потребления этого класса.

Серия 4xxx

Марка алюминия серии 4xxx — единственная категория, включающая термообрабатываемые и нетермообрабатываемые алюминиевые сплавы. При добавлении к алюминию кремний, как основной легирующий элемент, снижает температуру плавления и улучшает текучесть сплавов серии 4ххх в расплавленной/жидкой форме. Хотя кремний по своей природе не подлежит термической обработке, некоторые кремниевые сплавы содержат медь или магний, благодаря чему они положительно реагируют на термическую обработку.

Серия 5xxx

В серии 5xxx основным легирующим элементом является магний. Эти марки алюминиевых сплавов обычно очень прочные, обладают высокой устойчивостью к коррозии и щелочам, идеально подходят для морского применения и легко поддаются сварке. Благодаря высокой пластичности их легко штамповать, сгибать, раскатывать, тянуть и вращать из листового металла.

Алюминий 5083 – отличный пример алюминия серии 5xxx, который обычно используется в промышленности из-за его устойчивости к морской воде и различным промышленным химикатам.

Серия 6xxx

Сплавы 6ххх содержат магний и кремний, которые образуют силицид магния. Эти алюминиевые сплавы легко формуются, свариваются и совместимы с термической обработкой. Сплав 6061 — наиболее распространенный алюминиевый сплав серии 6xxx, обладающий превосходной коррозионной стойкостью и хорошей прочностью. В результате его обычно используют для создания каркасов лодок и грузовиков.

Литые сплавы и деформируемые сплавы:в чем разница?

Литые и деформируемые сплавы являются основными категориями алюминиевых сплавов. Между литыми и деформируемыми алюминиевыми сплавами существует несколько существенных различий.

Металлические легирующие элементы

Деформируемые сплавы содержат меньше других металлов, чем литые. Обычно деформируемые сплавы содержат ≤4% легирующих элементов по сравнению с>22% литых сплавов. Хотя эта разница кажется неосязаемой, она оказывает более существенное влияние на материальные особенности этих сплавов.

Пластичность алюминиевого сплава снижается при добавлении других легирующих элементов. Это приводит к уязвимости большинства литых сплавов к хрупкому разрушению. С другой стороны, можно повысить прочность деформируемых алюминиевых сплавов, их устойчивость к коррозии и проводимость, добавляя различные легирующие элементы, сохраняя при этом их гибкость и другие положительные качества.

Техника изготовления

Тем не менее, наиболее значительная разница между этими двумя категориями заключается в технологии изготовления этих сплавов, прежде чем получить конечный продукт. Литые сплавы часто выходят из формы в желаемой твердой форме.

С другой стороны, деформируемые сплавы требуют различных изменений, пока они находятся в твердой форме. В результате разница в их изготовлении зачастую существенно влияет на возможные формы и физические характеристики конечного продукта.

Свойства

Литые алюминиевые сплавы имеют более низкие температуры плавления и прочность на разрыв, чем деформируемый алюминий. Алюминий-кремний является наиболее широко используемым алюминиевым сплавом из-за высокой концентрации кремния, что позволяет легко его отливать. Кованый алюминий имеет более широкое применение, и производители производят продукцию путем экструзии или прокатки алюминия.

Распространенные типы алюминиевых сплавов, используемых при механической обработке

В этом разделе обсуждаются различные типы алюминиевых сплавов, которые можно использовать при обработке ваших изделий.

Алюминий 6061

Алюминий 6061 имеет в качестве основных элементов кремний и магний. Он совместим с различными применениями благодаря своей прочности, коррозионной стойкости, свариваемости и термообработке. Он хорошо подходит для техники экструзии, а применение закалки Т6 помогает сделать его более прочным и долговечным. Кроме того, он хорошо сочетается с анодированием для улучшения эстетического вида.

Алюминий 7075

Алюминиевый сплав 7075 — это прочный сплав с превосходной прочностью, аналогичный стали. Его основными легирующими элементами являются медь и цинк. Он находит применение в устройствах, требующих превосходной прочности, таких как космические корабли, самолеты и т. д. Хотя он и не поддается сварке, он прочен, умеренно свариваем и способен выдерживать нагрузки.

Алюминий 5052

Алюминий 5052 — надежный сплав с отличной устойчивостью к коррозии и умеренной прочностью. Он отлично подходит для применения в соленой воде из-за отсутствия содержания меди в сплаве. Морское оборудование – наиболее распространенная деталь, изготовленная из алюминия 5052. Однако 5052 относится к марке алюминиевого сплава 5xxx; следовательно, его нельзя подвергать термической обработке.

Алюминий 6063

Алюминиевый сплав 6063 содержит магний и кремний, и его часто называют архитектурным алюминием из-за его умеренной прочности и высокой пластичности. Он хорошо совместим с штамповкой. Кроме того, алюминий 6063 обладает высокой коррозионной стойкостью благодаря своему магниево-силицидному составу.

Некоторые распространенные детали, созданные с использованием алюминия 6063, включают архитектурные изделия, мебель, трубы и т. д. Лазерное травление алюминия также совместимо с этим сортом алюминия.

Соображения по выбору правильного типа алюминиевого сплава

Выбор подходящей марки алюминия для вашего проекта имеет важное значение для достижения наилучших результатов. Вот ключевые факторы, которые следует учитывать перед выбором алюминиевого сплава.

1. Рейтинг обрабатываемости

Рейтинг обрабатываемости алюминиевого сплава позволяет узнать статус совместимости такого материала с процессами обработки алюминия на станках с ЧПУ. Было бы полезно отметить, что алюминий 6061-T6, алюминий 2011 и алюминий 7075 являются подходящими сплавами с высокими и умеренными показателями обрабатываемости. Следовательно, вы можете использовать эти материалы для создания сложных деталей со сложными требованиями.

2. Стоимость материалов и доступность

При выборе материала для вашего проекта важно учитывать стоимость марки алюминиевого сплава. Поддерживайте баланс между вашим бюджетом и стоимостью материала с идеальными свойствами для вашего проекта. Это помогает создать эффективную основу для вашего производственного процесса.

Кроме того, доступность алюминиевого сплава будет зависеть от цены выбранного сорта алюминия. Дефицит алюминия замедлит производственный процесс. Например, алюминий 7075 отличается превосходной обрабатываемостью, но имеет чрезвычайно высокую стоимость. С другой стороны, алюминий 6061 намного дешевле и имеет пониженную твердость и прочность на разрыв, что делает его легко обрабатываемым.

3. Термическая обработка

Термическая обработка предполагает использование экстремальных температур для обработки алюминиевых сплавов с целью повышения их прочности и долговечности. Следовательно, вам следует выяснить, какая серия алюминия подлежит термообработке, а какая нет.

Однако было бы полезно отметить, что серии алюминиевых сплавов 2xxx, 6xxx и 7xxx совместимы с термообработкой. Вы можете подвергнуть термообработке детали, изготовленные из этих сплавов, для повышения прочности готовой продукции.

Получите решения для обработки алюминия в WayKen

WayKen предлагает вам лучшие рекомендации по выбору металла и пластика для ваших проектов. Благодаря возможностям многоосной обработки мы можем предоставить вам эффективные и экономичные решения для обработки алюминия. Наши опытные специалисты готовы помочь Вам изготовить высококачественные алюминиевые детали. Не стесняйтесь обращаться к нам сегодня, и давайте начнем ваш следующий проект.

Заключение

Алюминий — широко используемый металлический материал с универсальными свойствами в зависимости от элементного состава. Некоторые типы алюминиевых сплавов имеют разные свойства, что делает их хорошо подходящими для различных применений. Таким образом, важно полностью понимать различия между этими алюминиевыми сплавами, чтобы выбрать идеальный материал для ваших проектов.

Часто задаваемые вопросы

Ржавеют ли алюминиевые сплавы?

Без надлежащего ухода качество всех металлических материалов со временем ухудшается. Хотя алюминий не ржавеет, существует высокая вероятность того, что он подвергнется коррозии, однако слой оксида алюминия на его поверхности помогает предотвратить коррозию материала.

Какой алюминиевый сплав имеет лучшую обрабатываемость между 6061 и 7075?

Алюминиевый сплав 6061 имеет ряд преимуществ перед алюминием 7075 при рассмотрении процесса изготовления. Это связано с тем, что 6061 имеет меньшую твердость и прочность на разрыв, что делает его более обрабатываемым, чем 7075.