Без активного використання виробів із алюмінієвого сплаву складно уявити будь-яке серйозне виробництво. Це будівельна галузь, промисловість, транспортне виробництво. Промислове застосування алюмінію є не випадковим, тому що його характеристики справді унікальні - тут поєднується одночасна міцність і мала вага, несприйнятливість до корозії та впливу агресивних середовищ. Коли в матеріал додають інші хімічні елементи, щоб отримати нові властивості або посилити вже існуючі, то виходять алюмінієві сплави.
Свій початок історія алюмінію бере нещодавно, щодо інших металів. Вперше алюміній, методом електролізу з глинозему, отримав Ханс Крістіан Ерстед у 1825 році. А перше відоме промислове виробництво алюмінію почалося 1856 року, на заводі братів Шарля та Олександра Тіссьє в Руані.
Основні типи алюмінієвих сплавів
Вивчаючи типи алюмінієвих сплавів, можна побачити дві основні категорії. Ливарні створюються з урахуванням заготовок потрібної форми, куди заливається рідкий метал. Деформовані сплави є зливками, які згодом пресуються, штампуються або прокочуються. Найбільш поширені виглядають так:
- Алюміній-цинк-магній з підвищеною міцністю та доступністю обробки.
- Алюмінієво-магнієві сплави підвищеної пластичності та з гарною зварюваністю. Потрібно захищати від поширення корозії.
- Алюмінієво-кремнієві сплави, які застосовуються для виробництва деталей ливарним способом у механізми з високим навантаженням.
- Для втулок, підшипників та інших деталей з підвищеним тертям беруть сплав алюміній-мідь-кремній.
Класифікація сплавів виконується з різних маркувань, залежно від груп країн. Міжнародне маркування описує сплави серіями 1000, 2000, 3000, де 1000 серія означає 99% чистоти, 2000 легування міддю, 3000 сплави, леговані марганцем. Усього налічується 8 таких серій.
Чинники вибору алюмінієвого сплаву
Розуміючи, під яким навантаженням перебуватиме виріб із алюмінієвого сплаву, буде простіше підібрати його характеристики. Вибір алюмінієвого металу починається з порівняння міцності. Є малостійкі сплави з питомою міцністю від 150 до 200 МПа, середня міцність з показниками 200-340 МПа, високоміцні сплави 340 - 400 МПа. Виріб у будь-якій із перерахованих категорій отримує граничне значення міцності тільки тоді, коли буде виконано термообробку. Додатково на міцність впливає процес загартовування та старіння.
Кожна конкретна галузь має власні вимоги до сплавів. Наприклад, будівельна сфера передбачає, що деталь матиме корозійну стійкість, зварюваність. Для суднобудування потрібна корозійна стійкість саме у морській чи прісній воді. Для виробництва мотоциклетної техніки потрібна жаростійкість, теплопровідність, стійкість до вібрацій.
Порівняння популярних алюмінієвих сплавів
Для будівельної сфери найчастіше використовують профілі серії 6XXX. Початкова середня міцність легко збільшується за рахунок подальшої термообробки. Механічні властивості сплавів виглядають так:
- 6061 – міцний, легко обробляється, хороша теплопровідність.
- 6063 - гладка поверхня, підходить для конструкцій, де не потрібна висока міцність.
- 6082 - найвища пресуваність, підвищена міцність після термічного зміцнення, стійкість до корозії.
- 6005 – висока міцність.
Застосування сплавів подібного типу для будівництва не випадково. Вироби легко фіксувати на зварювання, легко надавати необхідну форму і спочатку високий рівень захисту від корозії. Але дивлячись на популярні алюмінієві сплави та порівняння за основними показниками, є сенс зіставляти їх за межею міцності, відносного подовження та межі плинності:
- Найвища пресуємість металу 6063. Мінімальна межа міцності тут становить 205 МПа, межа плинності - 170 МПа, а подовження - 8%. Підвищена концентрація вмісту магнію в складі дозволяє застосовувати вироби в конструкціях, що не сильно навантажуються.
- Сплав 6082 підходить для облаштування вікон, дверей, фасадів, тому що має найвищі показники міцності. Характеристики: мінімальна межа міцності становить 310 МПа, межа плинності – 270 МПа, а показник подовження – 7%.
- Сплав 6061 по області застосування схожий на 6082, але тут трохи менше плинність і міцність. Мінімальні показники становлять 260 за міцністю та 240 за плинністю, а ось коефіцієнт подовження становить 8%.
Купуючи профілі, найбільше ймовірність потрапити саме на марку 6063.
Приклади застосування сплавів у різних галузях
Найактивніше використовуються алюмінієві сплави в будівництві, так як це універсальний варіант для довговічних рам, садингів, каркасних конструкцій. Є запит на якісний алюмінієвий сплав для подальшого виробництва тари, ємностей. Задіяний матеріал у харчовій промисловості, де потрібний сплав, стійкий до кислот.
Автомобільна промисловість також потребує алюмінію, тому що без нього не створити деталі транспорту.
Алюміній в авіації зустрічається не тільки в деталях корпусу чи внутрішніх елементів. Електротехнічна промисловість застосовує алюміній для виготовлення кабелів, проводів, комунікацій, побутових приладів. Його легко зустріти в покрівельному матеріалі, оскільки він добре забарвлюється та захищає основну будову від погодних факторів. Облаштувати опалення і не зустріти алюмінієві елементи неможливо, оскільки вони потрібні як для опалювальних приладів, так і для виготовлення вентиляторів, радіаторів, труб.
Висновок та рекомендації щодо вибору сплаву
Алюміній по праву вважається найважливішим та затребуваним металом легкого типу. Аналогу з комбінації міцності та легкості немає. Вибір алюмінієвого сплаву відбувається на основі того, для якої конкретно галузі підбирається матеріал, так як вимоги в автомобільній, електротехнічній або будівельній сфері не однакові. Рекомендації щодо вибору сплаву часто включають наочне порівняння двох або більше варіантів між собою. Аналізувати потрібно за основними параметрами, включаючи теплопровідність, межу плинності, оброблюваність, температуру плавлення та інше.
Оптимальний сплав можна знайти, розуміючи позначення маркування. Застосовуються типи маркувань, але найчастіше зустрічається міжнародний стандарт ISO 209-1. Перша цифра говорить про приналежність до групи використаних легуючих елементів. Вони надають металу унікальні характеристики та властивості. Виробники можуть дати властивість термозміцнення, що потрібне для авіаційної сфери, посилити стійкість перед впливом вологи та появою корозії, забезпечити зварюваність та інші затребувані опції. Крім легування, застосовуються різні методи термічної обробки, а саме загартування, відпал або старіння.
