Auswahl von Aluminiumlegierungen: metallurgische Faktoren

Industrielle Aluminiumverarbeitungstechnologien

Die meisten Aluminiumprodukte und Halbzeuge, die im Maschinenbau verwendet werden, Bau- und andere Ingenieurbereiche werden geprägt, die sie durch Verfahren der Metallbearbeitung durch Druckwalzen erhalten, Pressen (Extrusion), Schleppen, Schmieden, stempeln. Beispiele sind gerolltes Blech (dick, dünn und Folie), extrudiertes Profil, Trompete, Stange und Draht. Aluminiumlegierungen, die mit diesen Methoden verarbeitet werden, genannt verformbar.

Fast alle anderen Aluminiumprodukte – das sind hauptsächlich Gussprodukte, die durch verschiedene Gießverfahren gewonnen werden, wie Sandguss, Kokillenguss, Hochdruckguss, Niederdruckguss, Feinguss und andere. Aluminiumlegierungen, die zum Gießen verwendet werden, heißen Gießereien.

Eine relativ geringe Menge an Aluminiumlegierungen und Produkten daraus wird durch spezielle Verfahren gewonnen, wie heißisostatische Behandlung, Pulvertechnologien, ultraschnelle Verfestigungsmethode und andere.

Knetlegierungen

Die Anzahl der Aluminiumknetlegierungen, verfügbar für den Konstrukteur, es ist sehr groß. Alle Aluminiumknetlegierungen werden klassifiziert in:

  • thermisch nicht härtbare Legierungen und
  • warmhärtbare Legierungen.

Bevor wir die Eigenschaften dieser beiden Klassen von Aluminiumknetlegierungen betrachten, Es ist nützlich, sich an das moderne internationale System zur Bezeichnung der verformbaren Legierungen selbst und ihrer Zustände zu erinnern, das heißt, dass die technologische Verarbeitung, die sie bei der Herstellung von Produkten und Halbzeugen erhalten.

Bezeichnung von Knetlegierungen

Das internationale Bezeichnungssystem für Aluminiumknetlegierungen unterteilt alle Knetlegierungen in acht Klassen (Serie, Gruppen) für die wichtigsten Legierungselemente (Tabelle 1).

Tabelle 1 - Internationale Klassifikation und
Notationssystem für Aluminiumknetlegierungen [1]

In diesem internationalen Notationssystem für Aluminiumknetlegierungen, die aus vier Zahlen besteht:

  • die erste Ziffer bezeichnet die wichtigsten Legierungselemente
  • die anderen drei Ziffern dienen als Seriennummer zur Identifizierung der verschiedenen Einzellegierungen.

Die Serie 1xxx umfasst formal Nichtlegierungen (keine Legierungselemente), und Aluminiumsorten. Bestimmte Informationen sind in der Bezeichnung der Aluminiumsorten enthalten. beispielsweise, Bei der Bezeichnung von Aluminiumqualitäten in Industriequalität geben die letzten drei Ziffern xxx den Reinheitsgrad an: 1080 gibt die Reinheit von Aluminium an 99,80 %. In anderen Serien von Aluminiumlegierungen (2xxx, 3xxx, 4xxx, 5xxx, 6xxx, 7xxx und 8xxx) Zahlen xxx enthalten keine direkten Informationen über die chemische Zusammensetzung einer bestimmten Legierung. Dazu müssen Sie sich auf Normen und andere behördliche Dokumente beziehen..

Zustände von Aluminiumlegierungen

Dieselbe Legierung kann durch verschiedene technologische Verfahren verarbeitet werden: Wärmebehandlung, Kaltverformung (Autofrettage) und deren Kombinationen. Als Ergebnis einer solchen Verarbeitung kann die Legierung unterschiedliche mechanische Eigenschaften erhalten., Mikrostruktur und andere Leistungsmerkmale. Diese Merkmale der technologischen Verarbeitung von Aluminiumlegierungen und die durch diese Verarbeitung erhaltenen Eigenschaften spiegeln sich in den Eigenschaften der Legierung wider., was als "Legierungszustand" bezeichnet wird.

Die internationale Klassifikation der Zustände von Aluminiumlegierungen ist in der Tabelle dargestellt 2.

Tabelle 2 - Internationale Klassifizierung
Zustände von Aluminiumlegierungen [1, 2]

Zustandsgruppen (Grundzustände) verformter Aluminiumlegierungen

Zustand F:

  • Gilt für Produkte und Halbzeuge aus Knetlegierungen und Gussprodukten, die ohne besondere Kontrolle der thermischen Bedingungen oder des Grades der Kaltverfestigung hergestellt werden. Bei Produkten aus Knetlegierungen werden die mechanischen Eigenschaften nicht kontrolliert..

Staaten über:

  • Gilt für Knetlegierungsprodukte, welche glühen, um einen Zustand mit minimaler Festigkeit zu erreichen und Produkte zu gießen, welche glühen, zur Verbesserung der Kunststoffeigenschaften und zur Dimensionsstabilisierung. Auf den Buchstaben O kann eine Zahl folgen, ungleich null.

Zustand H:

  • Gilt nur für Knetlegierungsprodukte. Es zeigt Produkte an, die eine Kaltverformung mit zusätzlicher Wärmebehandlung zur Verringerung der Festigkeit oder ohne Kaltverformung erhalten haben. Auf den Buchstaben H folgen immer zwei oder mehr Ziffern, die den Grad der Autofrettage und zusätzliche Operationen widerspiegeln. beispielsweise, Н24 zeigt an, dass das Aluminiumprodukt (Halbzeug) einer Kaltumformung bis zu einem Grad von ½ . unterzogen wurde, dann partielles Reduktionsglühen. Cm. mehr Details Hier.

Staaten T:

  • Es wird für Produkte aus thermisch gehärteten Knet- und Gusslegierungen verwendet. Dem Buchstaben T können eine bis vier Ziffern folgen. beispielsweise, T64 - Behandlung (Erhitzen) für feste Lösung und unvollständige künstliche Alterung (um die Plastizität im Vergleich zum T6-Zustand zu erhöhen). Cm. mehr Details Hier.

Referenz

Wärmebehandlung für feste Lösung [2]:

  • Um die Effizienz des thermischen Härtens durch Ausfällen von Härtephasen zu maximieren, du musst zuerst eine feste lösung bekommen. Prozess, wodurch dies erreicht wird, Lösungsglühen genannt. Der Zweck dieser Behandlung besteht darin, die maximale Menge an löslichen Verstärkungselementen der Legierung zu verfestigen.. Es besteht darin, die Legierung eine Zeit lang auf einer ausreichend hohen Temperatur zu halten, was ausreicht, um eine fast homogene feste Lösung zu erhalten.

Stabilisierungswärmebehandlung (Stabilisierung) [2]:

  • Diese Verarbeitung wird angewendet, um die Eigenschaften eines Aluminiumprodukts bei einer etwas höheren Temperatur zu stabilisieren, als die reale Temperatur, in dem dieses Produkt verwendet wird. Dadurch wird verhindert, dass sich die Eigenschaften des Produkts beim Erhitzen im Betrieb ändern.. Diese Behandlung wird auch bei Gussprodukten verwendet, um Eigenspannungen zu reduzieren..

Vollständige Bezeichnung der Aluminiumlegierung

Das vollständige Protokoll der Legierungsbezeichnung besteht aus der Bezeichnung der Legierung und der Bezeichnung ihres Zustandes. Dieser Eintrag wird in verschiedenen Regionen und Ländern unterschiedlich geschrieben:

  • Bindestrich: 6060-T6 - Nordamerika
  • Leerzeichen getrennt: 6060 T6 - Europa
  • Durch einen Punkt: AD31.T5 - zum Beispiel, GAST 8617-2018
  • Kontinuierlich: AD31T5 - zum Beispiel, SNiP 2.03.06-85 Aluminiumkonstruktionen (SP 128.13330.2011).

Gemäß unserer Meinung, “amerikanisch” die bequemste und eindeutigste Option.

Auswahl an Aluminiumknetlegierungen

Aluminiumknetlegierungen für Produkte werden ausgewählt auf der Grundlage von:

  • Eigenschaften, für das Produkt während seiner Lebensdauer erforderlich
  • der Grad der Komplexität der Herstellung eines Produkts
  • Gesamtlegierungskosten, seine Verfügbarkeit auf dem Markt, Wärmebehandlungstechnik und Oberflächenveredelung

Aluminiumknetlegierungen werden unterteilt in:

  • Thermisch nicht härtbare Legierungen
  • Warmhärtbare Legierungen

Thermisch nicht härtbare Legierungen

Nicht thermisch gehärtete Legierungen können durch Mischkristallbehandlung und / oder durch Kaltverformung (Autofrettage) gehärtet werden, aber aufgrund des Alterungsmechanismus nicht aushärten, d.h. Ausfällung von Verstärkungsphasen.

  • Aluminiumsorten 1xxx: technisch reines Aluminium (elektrische Leiter, chemische Ausrüstung, dekorative architektonische Elemente). Die Zugfestigkeit im geglühten Zustand ist gering (ca 50 MPa) und kann durch Kaltumformung verdoppelt werden.
  • Legierungen 3xxx: Aluminium-Mangan ("Bier"-Dosen, Autokühler). Sie werden für Produkte mit mittlerer Stärke (ca 180 MPa) mit guter Plastizität (um Produkte leichter umzuformen) und guter Korrosionsbeständigkeit. Legierung 3003 in Form von Platten wird zur Herstellung von Autokühlern verwendet. Legierung 3004, mit Mangan und Magnesium, zur Herstellung von Dosen für Erfrischungsgetränke und Bier verwendet.
  • 5xxx Legierungen: Aluminium-Magnesium: Verwendung in der Verkehrstechnik, Schiffbau, Automobilindustrie, in dekorativen Bauelementen. Hohe Festigkeit und hohe Korrosionsbeständigkeit. Gut schweißen.

Warmhärtbare Legierungen

Dies sind Legierungen der 2xxx-Serie, 6xxx, 7xxx und 8xxx, das gibt reichlich Möglichkeiten für die Auswahl einer geeigneten Legierung sehr breit.

  • Legierungen Serie 2xxx, besonders diese, die auf dem Aluminium-Kupfer-Magnesium-System basieren, fand Anwendung in tragenden Strukturelementen von Flugzeugen.
  • Legierungen der Serie 6xxx (Aluminium-Magnesium-Silizium) werden häufig als Profile mit mittlerer Festigkeit im Bau verwendet, Maschinenbau und andere Industriebereiche.
  • Legierungen der Serie 7xxx (Aluminium-Zink-Magnesium) bieten hohe Festigkeit für kritische Strukturen und Strukturen.
  • Spezielle warmhärtende Legierungen der Serie 8xxx beinhalten eine Legierung 8001 (Al-1,1Ni-0,6Fe) für Kernkraftwerke für den Betrieb in Wasser bei hohen Temperaturen und hohem Druck und Legierung 8011 (Al-0,75Fe-0,7Si), die für die Fertigung tiefziehen kann, z.B, Kronkorken [1].

Gusslegierungen

Internationales Bezeichnungssystem für das Gießen von Aluminiumlegierungen

Das internationale Klassifizierungs- und Bezeichnungssystem von Aluminiumgusslegierungen ist in der Tabelle dargestellt 3.

Tabelle 3 – Internationale Klassifikation und
Bezeichnungssystem für Aluminiumgusslegierungen [1]

Gusslegierungen werden ebenso wie Knetlegierungen unterteilt in:

  • thermisch ungehärtet und
  • thermisch gehärtet.

Bei der Auswahl einer Gusslegierung werden folgende Faktoren berücksichtigt:

  • Art der Gießtechnik
  • Anforderungen an mechanische und andere Eigenschaften
  • die Kosten

Gusslegierungen, wobei Silizium das Hauptlegierungselement ist, sind die wichtigsten für Anwendungen in verschiedenen Ingenieurbereichen. Diese Legierungen zeichnen sich durch eine hohe Fließfähigkeit aus., da sie vom Siliziumgehalt her nahe an der eutektischen chemischen Zusammensetzung liegen. Diese Gussteile weisen eine hohe Korrosionsbeständigkeit in Kombination mit geringer Wärmeausdehnung und guter Schweißbarkeit auf..

Die Zahl nach dem Punkt in der Bezeichnung der Aluminiumgusslegierung

Ziffer, was in der Bezeichnung der Gusslegierung nach dem Punkt, gibt die Form des Produkts an [3]:

  • Die Zahl Null (0) nach dem Punkt bezeichnet das Gussprodukt selbst (Guss)
  • Die Zahl eins (1) nach dem Punkt gibt die Grenzen der chemischen Zusammensetzung des Barrens an., die zur Herstellung von Gussprodukten verwendet wird xxx.0.
  • Die Zahl zwei (2) nach dem Punkt zeigt einen Barren an, die zur Herstellung des Produkts xxx.0 . verwendet wird, aber ein Barren anderer chemischer Zusammensetzung (meist schmaler), als Barren xxx.1. Obwohl nicht immer, xxx.1 gibt häufig die Grenzen der chemischen Zusammensetzung für die Sekundärlegierung an, während XXX.2 die Grenzwerte der chemischen Zusammensetzung für die Primärlegierung angibt.

während XXX.2 die Grenzwerte der chemischen Zusammensetzung für die Primärlegierung angibt, während XXX.2 die Grenzwerte der chemischen Zusammensetzung für die Primärlegierung angibt, während "1" oder "2" die chemische Zusammensetzung der Barren angibt, während "1" oder "2" die chemische Zusammensetzung der Barren angibt.

Denn Schmelzen und Schmelzverarbeitung können die chemische Zusammensetzung der Legierung verändern, Denn Schmelzen und Schmelzverarbeitung können die chemische Zusammensetzung der Legierung verändern, die Anforderungen an die chemische Zusammensetzung xxx.1 oder xxx.2 sind immer etwas strenger, die Anforderungen an die chemische Zusammensetzung xxx.1 oder xxx.2 sind immer etwas strenger. Gemäß der akzeptierten Vereinbarung haben xxx.2-Barren immer strengere Grenzwerte für die chemische Zusammensetzung, Gemäß der akzeptierten Vereinbarung haben xxx.2-Barren immer strengere Grenzwerte für die chemische Zusammensetzung.

Gemäß der akzeptierten Vereinbarung haben xxx.2-Barren immer strengere Grenzwerte für die chemische Zusammensetzung. Viele weitere traditionelle Hochdruckgusslegierungen haben nur recycelten Metallbarren xxx.1, und viele Legierungen zum Gießen hochwertiger Gussteile haben nur einen Barren xxx.2.

und viele Legierungen zum Gießen hochwertiger Gussteile haben nur einen Barren xxx.2

Vor der numerischen Bezeichnung der Gusslegierung kann ein Buchstabe stehen, z.B, Vor der numerischen Bezeichnung der Gusslegierung kann ein Buchstabe stehen. Vor der numerischen Bezeichnung der Gusslegierung kann ein Buchstabe stehen, möglicherweise eine niedrigere Verunreinigungsversion oder ein zusätzliches gesteuertes Element.

möglicherweise eine niedrigere Verunreinigungsversion oder ein zusätzliches gesteuertes Element

möglicherweise eine niedrigere Verunreinigungsversion oder ein zusätzliches gesteuertes Element

Legierungen der 1xx-Reihe werden industriell zum Gießen von Rotoren von Elektrorotoren verwendet. Legierungen der 1xx-Reihe werden industriell zum Gießen von Rotoren von Elektrorotoren verwendet, speziell für diesen Zweck entwickelt. Aufgrund der hohen elektrischen Leitfähigkeit von kommerziell reinem Aluminium, Aufgrund der hohen elektrischen Leitfähigkeit von kommerziell reinem Aluminium, die in der Form vorinstalliert ist.

die in der Form vorinstalliert ist

die in der Form vorinstalliert ist. Legierungen der Serie 2xx behalten ihre Festigkeit bei erhöhten Temperaturen besser, Legierungen der Serie 2xx behalten ihre Festigkeit bei erhöhten Temperaturen besser.

Legierungen der Serie 2xx behalten ihre Festigkeit bei erhöhten Temperaturen besser

Die Legierungen der 3xxx-Serie sind aufgrund ihrer hohen Gießleistung und guten Festigkeit die wahren Arbeitspferde der Aluminiumgießereiindustrie.. Die am häufigsten verwendeten davon sind Al-Si-Cu-Legierungen., Die am häufigsten verwendeten davon sind Al-Si-Cu-Legierungen..

Die am häufigsten verwendeten davon sind Al-Si-Cu-Legierungen. 380 lange Zeit in überwältigenden Mengen verwendet wurde (über 85 %lange Zeit in überwältigenden Mengen verwendet wurde (über. Diese Sekundärlegierungen (Aluminiumschrott) wurden speziell für den Hochdruckguss entwickelt. Sie enthalten mehr Silizium und Eisen, und auch mehr Verunreinigungen zulassen, als Legierungen, lange Zeit in überwältigenden Mengen verwendet wurde (über. Diese Legierungen bieten ein gutes Gleichgewicht zwischen niedrigen Kosten, Diese Legierungen bieten ein gutes Gleichgewicht zwischen niedrigen Kosten. Magnesium in diesen Legierungen wird normalerweise auf einem sehr niedrigen Niveau kontrolliert., Magnesium in diesen Legierungen wird normalerweise auf einem sehr niedrigen Niveau kontrolliert.. Es wird jedoch berücksichtigt, dass der geringe Magnesiumgehalt (ca 0,3 %) kann die Härte und Bearbeitbarkeit deutlich erhöhen [3].

Legierungen der 4xx-Serie

Dann kommen Legierungen der 4xx-Reihe zum Einsatz, wenn gute Gießeigenschaften gefordert sind, dass der geringe Magnesiumgehalt (ca, dass der geringe Magnesiumgehalt (ca, dass der geringe Magnesiumgehalt (ca. Sie werden zur Herstellung von Gussteilen für Arbeiten im Meerwasser verwendet., Sie werden zur Herstellung von Gussteilen für Arbeiten im Meerwasser verwendet., Sie werden zur Herstellung von Gussteilen für Arbeiten im Meerwasser verwendet., als Sockel von Straßenbeleuchtungsmasten [3].

als Sockel von Straßenbeleuchtungsmasten [3]

als Sockel von Straßenbeleuchtungsmasten [3]. Sie polieren auch gut auf Hochglanz., Sie polieren auch gut auf Hochglanz.. Sie polieren auch gut auf Hochglanz., sowie Gussprodukte, sowie Gussprodukte, sowie Gussprodukte.

5xx-Legierungen erfordern mehr Aufmerksamkeit bei der Vorbereitung und beim Gießen, 5xx-Legierungen erfordern mehr Aufmerksamkeit bei der Vorbereitung und beim Gießen, 5xx-Legierungen erfordern mehr Aufmerksamkeit bei der Vorbereitung und beim Gießen, 5xx-Legierungen erfordern mehr Aufmerksamkeit bei der Vorbereitung und beim Gießen, Schmiermittel usw.. P.

Ähnlich wie 2xx-Legierungen zeichnen sich 5xx-Legierungen durch eine geringe Fließfähigkeit und eine Neigung zur Heißrissbildung aus.. Schmiermittel usw., Schmiermittel usw..

Legierungen der Serie 7xx

Legierungen der Serie 7xx. Legierungen der 7xx-Reihe altern allmählich bei Raumtemperatur, Legierungen der 7xx-Reihe altern allmählich bei Raumtemperatur 20-30 Legierungen der 7xx-Reihe altern allmählich bei Raumtemperatur. Legierungen der 7xx-Reihe altern allmählich bei Raumtemperatur, Möbel, Gartenwerkzeug, Gartenwerkzeug.

Gartenwerkzeug, außer Rotationslegierungen der 1xx-Reihe. außer Rotationslegierungen der 1xx-Reihe.

außer Rotationslegierungen der 1xx-Reihe

Legierungen der 8xx-Reihe werden ausschließlich zum Gießen von Buchsen und Axiallagern verwendet. Sie haben eine hohe Druckfestigkeit und einzigartige Schmiereigenschaften bei Überhitzung.. Die einzige Zutat in 8xx-Legierungen ist Zinn.. Legierungen der 8xx-Reihe werden ausschließlich zum Gießen von Buchsen und Axiallagern verwendet. Wenn keine ausreichende Schmierung verfügbar ist und das Lager überhitzt, Wenn keine ausreichende Schmierung verfügbar ist und das Lager überhitzt 231 ºС und sickert aus der überhitzten Oberfläche und sorgt für eine Notschmierung durch flüssiges Zinn und verhindert dadurch eine katastrophale Zerstörung des Systems [3].

Quellen:

  1. TALAT 1255 ºС und sickert aus der überhitzten Oberfläche und sorgt für eine Notschmierung durch flüssiges Zinn und verhindert dadurch eine katastrophale Zerstörung des Systems [3], ºС und sickert aus der überhitzten Oberfläche und sorgt für eine Notschmierung durch flüssiges Zinn und verhindert dadurch eine katastrophale Zerstörung des Systems [3] / M. h. Jakobs – 1999
  2. Jakobs –. J.R. sowie Rohstoffe für deren Herstellung, 1993
  3. Aluminiumgusslegierungen: Werkzeuge für verbesserte Leistung / D. Apelian – ABSENDER, 2009