Профильный алюминий для самолетов и автомобилей

Профильный алюминий – это все длинномерные изделия из деформированных алюминиевых сплавов. Их получают различными методами горячей и холодной пластической деформации – прокаткой, экструзией, волочением.

Сплавы для профильного алюминия

Основными группами сплавов для алюминиевых изделий, которые изготавливают методами горячей и холодной деформации – в большинстве своем прокаткой и прессованием, которые наиболее часто применяются на практике, кроме технически чистого – нелегированного – алюминия, являются сплавы алюминия с:

марганцем;
магнием;
магнием и марганцем;
магнием и кремнием;
цинком и магнием;
медью и магнием;
цинком, магнием и медью.

Эти алюминиевые сплавы – деформируемые сплавы – применяют в различных методах обработки металлов давлением – прокатке, прессовании и волочении, а также штамповке и ковке. Однако подавляющую часть продукции из этих алюминиевых сплавов составляет алюминиевый прокат – длинномерные полуфабрикаты и изделия:

толстые и тонкие листы,
фольга,
прутки,
профили,
трубы и так далее.

Алюминий – и особенно алюминиевый прокат – находит применение во всех областях промышленности. Потребность во все более легких и более прочных полуфабрикатов и изделий является движущей силой для постоянного совершенствования стандартных сплавов в отношении их химического состава, свойств и технологий изготовления. Конкуренция с новыми неметаллическими материалами требует дальнейшего развития новых алюминиевых сплавов.

Высокопрочные алюминиевые сплавы

Самые высокопрочные алюминиевые сплавы – это сплавы систем алюминий-медь-магний и алюминий-цинк-магний-медь. Прочность последних достигает 600 МПа и выше при весьма высокой вязкости разрушения – 30 МПа·м^1/2. Эти сплавы находят широкое применение в транспортном машиностроении, в том числе, в самолетостроении, благодаря высокому отношению прочность/вес. Эти сплавы применяют в основном в виде алюминиевого проката – высокопрочных алюминиевых листов.

Сплавы систем алюминий-магний-кремний и алюминий-марганец применяют для прессованного алюминиевого проката – профилей, труб, прутков.

Алюминиевый прокат для самолетов

Алюминиевые сплавы серии 7ххх содержат цинк как основной легирующий элемент. Они известны своей высокой прочностью, которая делает их подходящими для применения, например, в несущих элементах самолетов. Эти сплавы обеспечивают комбинацию повышенной прочности и высоких вязких свойств, а также пониженную чувствительность к горячему растрескиванию при сварке. Твердость этих сплавов в состаренном состоянии достигает 180 НВ.

Сплавы 7075 и 7055 являются хорошими примерами сплавов для самолетного алюминиевого проката. Именно они широко применяются в аэрокосмической отрасли за их высокую прочность.

Сплав 7055 содержит 7,6-8,4 % цинка; 1,8-2,3% магния; 2,0-2,6 % меди; 0,08-0,25 % циркония с ограничениями по содержанию кремния и железа.

Сплав 7075 содержит 5,1-6,1 % цинка; 2,1-2,9 % магния; 1,2-2,0 % меди, 0,18-0,28 % хрома с ограничениями по содержанию кремния, железа и марганца.

Искусственное старение этих сплавов на максимальную прочность обычно включает нагрев в течение 20 часов или больше при температуре от 100 до 150 градусов Цельсия. Это состояние материала обозначается как Т6. В этом состоянии, однако, сплав 7075 и подобные ему сплавы имеют склонность к растрескиванию под напряжением, подповерхностной коррозии и межкристаллитной коррозии.

Алюминиевый прокат для кузовов автомобилей

Низкая плотность, хорошая обрабатываемость, довольно высокая прочность и хорошая коррозионная стойкость алюминиевых сплавов хорошо отвечает требованиям для листового проката, который применяют при изготовлении алюминиевого кузова автомобилей и других дорожных транспортных средств. Эти свойства также дают возможность удовлетворять ужесточающимся экологическим требованиям и, кроме того, обеспечивают простую и дешевую переработку алюминиевых изделий после завершения срока службы.

Автомобильный лист – стальной и алюминиевый

Замена стальных листов алюминиевыми означает снижение кузова автомобиля на 40-50 %. Более низкая жесткость алюминиевых листов является одним из немногих их недостатков по сравнению со стальными листами. Это компенсируется применением алюминиевых листов на 50 % толще, чем стальные листы. Это одновременно повышает безопасность автомобиля. Прочностные свойства алюминиевых листов кузова автомобиля несколько ниже, чем обычные стальные листы для глубокой высадки. Благодаря более высокой толщине алюминиевых листов, чтобы достигнуть необходимой им жесткости, а также повышению их прочности за счет искусственного старения, прочность алюминиевого кузова сравнима с той, которой обладают стальной кузов.

Производство алюминиевых листов для кузовов автомобилей является более дорогим, чем производство стальных листов. Это связано более низкой способностью алюминия к глубокой высадке, большему количеству технологических этапов, а также более дорогому инструменту. С точки зрения снижения веса, экономии энергии и последующей переработки лома применение алюминия уже сегодня имеет преимущество по сравнению со сталью.

Алюминиевые сплавы для автомобильного листа

Различные производители разработали целый ряд сплавов специально для алюминиевых листов, из которых делают кузова автомобилей. В их основе лежат стандартные алюминиевые сплавы.

К этим сплавам относятся сплавы 5754, 5182, 6016, 6009, 6111 и 2036.

Сплав 5754 имеет номинальное содержание магния 3,1 %, а сплав 5182 – 4,5 %. Сплав 6016 содержит 1,25 % кремния и 0,40 % магния, а сплав 6009 – 0,8 % кремния, 0,40 % меди, 0,50 % марганца и 0,60 % магния. В сплаве 6111 содержится 0,9 % кремния, 0,70 % меди, 0,30 % марганца и 0,75 % магния. Сплав 2036 относится к серии 2ххх: 2,6 % меди, 0,25 % марганца и 0,45 % магния.

Сплавы 5754 и 5182 применяют в отожженном – самом мягком – состоянии, а термически упрочняемые сплавы 6009, 6016, 6111 и 2036 – в состоянии Т4, что означает естественно состаренное состояние.

Сплавы серии алюминий-магний – серия 5ххх – являются нетермоупрочняемыми. Они принадлежат к материалам со средней прочностью. Их способность к пластической деформации и прочность зависит от содержания магния – повышением содержания магния прочность увеличивается, а пластичность снижается. Листы в мягком состоянии легче подвергать формовке растяжением и глубокой высадкой, чем, скажем, листы из сплавов системы алюминий-магний-кремний – серии 6ххх. Наиболее часто применяют сплавы AlMg2,5, AlMg3 и AlMg5Mn. Некоторые сплавы серии 5ххх содержат также медь. Медь повышает прочность в результате процесса старения. В тоже время, медь снижает сопротивление сплавов коррозии.

Источник: www.totalmateria.com