Сплав алюминия с другими металлами повышает качества, которых не достает основному содержащемуся элементу в этом соединении. К таким соединениям относится сплав АД31Т. Он хорошо сваривается и вытягивается. Он поддаются точечной, шовной и аргонодуговой сварке. Сварные швы имеют 95 процентов прочности от прочности сечения. Особенностью АД31Т является хорошая теплопроводность и электропроводность. Давайте рассмотрим его характеристики.
Характеристики материала
Авиалий относится к соединениям, которые состоят из соединения трех металлов (Al-Mg-Si). А это значит, что в него входят алюминий, магний и кремний. Такой металл очень пластичен, хорошо прокатывается. Такие характеристики АД31Т позволяют делать из него декоративные детали, которые не отличаются высокой прочностью.
Материал обладает антикоррозийной стойкостью в водных растворах и хорошо себя зарекомендовал в агрессивных атмосферных условиях.
Такие свойства придает оксидная пленка, которая образуется на поверхности материала. Она защищает алюминий от растворения в сере, за исключением галогенов.
Сплав хорошо подвергается цветному анодированию и порошковому окрашиванию. Материал можно прессовать и получить полые полуфабрикаты для фасадных конструкций и труб.
Свойства сплава АД31Т
У этого вида металла существуют различные модификации. Вот некоторые из модификаций: АД31Т1 и АД31Т5. Свариваемость у АД31Т1 вполне удовлетворительная, как и у других модификаций. Основной характеристиками АД31Т1 и АД31Т5 являются высокая прочность и антикоррозийность. Срок службы таких металлов увеличивается до семидесяти лет.
Разновидность АД31Т используется в строительстве сложных морских конструкций, механизмов, технологического оборудования.
Повсеместное распространение он получил, благодаря своим качествам:
У этого сплава имеется импортный аналог. Его отличительной чертой от нашего является завышенная цена, а по качеству и составу наш сплав ничем не отличался до внесения поправок. Однако в 2000 году были внесены поправки в ГОСТ 4784-97. Из-за них химическому составу авиалия пришлось немного измениться.
Химический состав
Сплав алюминия АД31 – это авиалий. По ГОСТУ 4784-97 он состоит из алюминия на 98 процентов. Остальное место занимают различные добавки элементов. Присутствие магния в сплаве дает ему прочность. А кремний делает его пластичным. Все алюминиевые модификации АД31 обладают красивыми и декоративными свойствами, за счет присутствия в них алюминия.
Полный химический состав вы можете видеть в таблице, которая дана ниже.
Химический состав сплава АД31Т
Где используется авиалий
Используют алюминиевый сплав АД31 при производстве конструкций для навесных фасадов, алюминиевых профилей. Он создает достойную конкуренцию стали.
Кроме того, АД31 используется для изготовления емкостей под перевозку азотной кислоты, так как он имеет достаточную прочность и высокую антикоррозийость. Соединение авиалия используется для создания фольги в тетрапакетах, фляг для молока, перевозки продуктов питания. Применяется для отделки кабин самолетов и вертолетов, эскалаторов и оконных переплетов.
Из-за хорошего запаса прочности и прекрасной электропроводимости, из этого соединения производят связные кабеля и воздушные провода. Появление авиалия позволило уменьшить число разрывов в проводных линиях электропередач и увеличило расстояние пролетов.
Из него изготавливаются трубы, прутки, круги. Трубы из АД31 пользуются особым спросом. Из-за его легкости он используется для производства компактных агрегатов, которые включают в себя большое количество токопроводящих материалов.
Термическая обработка
Основные механические свойства металла такие, как прочность и твердость, появляются только после температурной закалки. Кроме закалки используется естественное старение в течение недели. А искусственное старение сокращает процесс термической обработки. Так как длится оно всего лишь двенадцать часов. Алюминий АД31 упрочняется в одном температурном режиме, который представляет собой нагрев до 530 градусов по Цельсию для закалки. Выдерживается металл около двенадцати часов. А старение для такого металла проводят при температуре 170 градусов. При такой температуре сохраняется пластичность материала. Некоторые модификации, которые работают в условиях высокой и переменной нагрузки, стареют при температуре 160 градусов не позже, чем через час после закалки.
Суть закалки в том, чтобы получить материал, который будет прочнее обычного алюминия. Если после обработки АД31 охлаждать медленно, то можно получить пластичный материал, а если быстро – то прочный.
Закаленный пруток из авиалия будет обладать теми же физическими свойствами, что и пруток из сплава АМr2. Но твердость и пластичность первого будет меньше чем твердость и пластичность магналия. Поэтому АД31 применяется для изготовления деталей электротехники.
Термообработка сплавов алюминия
На рынке вы можете найти детали как в обычном виде, то есть без обработки, так и изготовленные термической обработкой с естественным старением, и после закалки с искусственным старением. Детали из авиалия после закалки применяются в производстве машин и аппаратов, которые работают в высоком рабочем напряжении.
Поставщик Ауремо ООО www.auremo.org Купить: Санкт-Петербург +7(812)680-16-77, Днепр +380(56)790-91-90, info[æ]auremo.org АД31 труба, лента, проволока, лист, круг АД31
Механические свойства сплава АД31 при Т=20 o С
Прокат
Толщина или диаметр, мм
E, ГПа
G, ГПа
σ-1, ГПа
σв, (МПа)
σ0,2, (МПа)
δ5, (%)
ψ, %
σсж, МПа
KCU, (кДж/м 2 )
KCV, (кДж/м 2 )
Полоса, пруток прессованный закаленный и искусственно состаренный
20-100
71
26,5
90
250
210
13
230
0,5
Механические свойства сплава АД31 при высоких температурах
Прокат
T испытания
σв, (МПа)
σ0,2, (МПа)
δ5, (%)
ψ, %
Пруток, профиль закаленный и искусственно состаренный 20 мм
20 100 200 250 300
240 210 160 120 60
200 180 150 100 50
17 17 16 16 20
70 70 65 65 85
Механические свойства сплава АД31 при низких температурах
Прокат
T испытания
σв, (МПа)
σ0,2, (МПа)
δ5, (%)
ψ, %
Пруток, профиль прессованный закаленный и искусственно состаренный
20 -70
240 250
220
Характеристика сплава алюминия АД31: сплавы АД31, АДЗЗ, АВ п о в ышенной пластичности и коррозионной стойкости системы А1—Mg—Si упрочняются по единому режиму: температура нагрева под закалку 520—530 °С, температура искусственного старения 1С0— 170 °С, время выдержки 10—12 ч. Для высоконагруженных деталей, работающих в условиях переменных нагрузок, старение проводят при 150— 160°С. Для достижения максимальной прочности старение полуфабрикатов следует проводить не позднее чем через 1 ч после закалки, иначе наблюдается снижение oв и о0,2 на 30—50 МПа.
Коррозионная стойкость сплавов высокая; они не склонны к коррозионному растрескиванию под напряжением независимо от состояния материала. Наиболее прочный сплав АВ по коррозионной стойкости уступает сплавам АД31, АДЗЗ.
Сплавы удовлетворительно соединяются точечной, шовной и аргонодуговой сваркой. Обрабатываемость резанием в отожженном состоянии неудовлетворительная, в закаленном и состаренном — удовлетворительная.
Сплав АД31 применяется для деталей невысокой прочности, от которых требуется хорошая коррозионная стойкость и декоративный вид, работающих в интервале температур —70-50 °С. Сплав применяется для отделки кабин самолетов и вертолетов с различными цветовыми покрытиями. Используется в строительстве для дверных рам, оконных переплетов, эскалаторов, а также в автомобильной, легкой и мебельной промышленности.
Производство профилей из сплава АД31 и подобных: полые профили получают двумя способами: трубным методом из полого слитка и прессованием в комбинированную матрицу из заготовки сплошного сечения. Последний метод получил наиболее широкое распространение, так как он позволяет получать полые профили сложной конфигурации с наименьшей разнотолщинностью по длине.
Номенклатура пустотелых профилей чрезвычайно широка: минимальное отверстие 2,2—2,5 мм при толщине стенки 1,5— 5 мм; максимальные габариты определяются диаметром описанной окружности, не превышающей 500 мм при толщине стенки не менее 6—10 мм. Получаемые таким образом изделия имеют одно или несколько отверстий различных форм.
Пустотелые профили прессуют как из легкодеформируемых сплавов АД31, АДЗЗ, АВ, АМг2, так и из труднодеформируемых сплавов Д16, АМгб.
Типовая конструкция прессовой комбинированной матрицы с выступающим гребнем представлена на рис. Матрица имеет корпус 1, собственно матрицу (втулку) 2, рассекатель 3, заканчивающийся иглой 4, которая входит в собственно матрицу. Матрица и игла образуют кольцевой канал, через который выпрессовывается профиль.
Перед входом в кольцевой канал металл заготовки разделяется на два или более потоков в зависимости от конструкции рассекателя. Эти потоки непосредственно перед кольцевым каналом встречаются и свариваются в так называемых карманах матрицы и затем уже выпрессовываются через кольцевой канал. На макро-темплете хорошо заметны сварные швы, число которых равно числу потоков. Исследование сварных швов показало, что по прочности они могут достигать 95% от прочности основного сечения.
Для получения высокопрочного сварного шва необходимо в сварочной камере (кармане) создать высокие гидростатические давления, в 10—15 раз превышающие предел текучести прессуемого металла.
Высота кармана матрицы в значительной мере зависит от диаметра контейнера:
При прессовании разнотолщинных профилей (толщина одной полки превышает в 2 или более раз толщину остальных) для выравнивания скоростей истечения увеличивают объем сварочной камеры в полости гребня, а также эффективную длину рабочих поясков, как на игле, так и на матрице.
Одной из особенностей прессования полых профилей является необходимость получения качественного сварного шва, что достигается за счет наиболее полного удаления металла после прессования из карманов матрицы.
Прессостаток можно отделять путем среза фасонным ножом или путем отрыва при ходе контейнера в сторону, противоположную прессованию. Последний способ нашел наибольшее применение.
Применение последнего способа позволяет полностью удалять остатки металла предыдущего слитка, остающегося в карманах матрицы. Оставшийся металл при прессовании профилей из труднодеформируемых сплавов приводит к несвариваемости шва по длине 2 и более метров.
Для прессования профилей из сплавов Д16 и АМг6 также целесообразно применять матрицы с полуутопленным гребнем (рис. ниже).
Особенности данной конструкции следующие: наиболее слабое звено в конструкции матрицы с выступающим гребнем—стойки гребня отсутствуют. Гребень на 1/3 своей высоты выполняется монолитно с корпусом матрицы;
торцовая поверхность матрицы-вставки имеет выемку, являющуюся продолжением кармана собственно матрицы, что позволяет увеличить общую высоту кармана непосредственно под рассекателем до 50 мм без ослабления самого гребня;
форма выемки возможно более приближается к углам естественного истечения металла, что препятствует застою металла в кармане и способствует полному отрыву прессостатка;
ширина рабочих поясков матрицы принимается такой же, как и для прессования сплошных профилей, но для сплава АМг6 их увеличивают на 50%.
Стойкость данной комбинированной матрицы в 20—30 раз выше стойкости обычной матрицы с выступающим гребнем.
В последнее время для улучшения качества наружной поверхности и увеличения скорости прессования профилей из трудно-деформируемых сплавов применяют водоохлаждаемые матрицы.
Типовая конструкция такой матрицы приведена на рис. справа. Собственно охлаждаемой частью комбинированной матрицы является матрица-вставка, где с обратной стороны вокруг рабочего очка выполняется кольцевой канал, в который подводится вода.
Интенсивность охлаждения (подача воды) подбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить нормальное начало процесса прессования и возможность его продолжения с повышенной скоростью, без изменения температурных режимов нагрева заготовки и контейнера.
Внедрение водоохлаждаемых матриц позволило значительно улучшить чистоту поверхности профилей — на 1—2 балла. Однако стойкость таких матриц несколько уменьшается по сравнению с обычными (без охлаждения).
Контроль наружной поверхности, геометрических размеров, качества микро- и макроструктуры, а также механических свойств существенно не отличается от контроля обычных сплошных профилей. Отличие — обязательный контроль на свариваемость швов. Такой контроль можно проводить двумя путями — методом визуального контроля поперечных макрошлифов и методом излома образцов длиной 30—50 мм вдоль по шву. Выявление внутренних дефектов пустотелых профилей ответственного назначения проводится методом ультразвукового контроля. Контроль качества внутренней поверхности указанных выше изделий осуществляется с помощью перископических устройств.
Полые профили прессуют длиной 5—15 м на малых прессах, а длиной 25—50 м — на больших, с последующей разрезкой на мерные длины непосредственно на столе пресса.
Значения выхода годного при прессовании пустотелых профилей приведены в табл. На величину выхода годного влияет длина прессостатка, достигающая 25—30% от массы слитка.
Поставщик Ауремо ООО www.auremo.org Купить: Санкт-Петербург +7(812)680-16-77, Днепр +380(56)790-91-90, info[æ]auremo.org АД31 труба, лента, проволока, лист, круг АД31
Механические свойства сплава АД31 при Т=20 o С
Прокат
Толщина или диаметр, мм
E, ГПа
G, ГПа
σ-1, ГПа
σв, (МПа)
σ0,2, (МПа)
δ5, (%)
ψ, %
σсж, МПа
KCU, (кДж/м 2 )
KCV, (кДж/м 2 )
Полоса, пруток прессованный закаленный и искусственно состаренный
20-100
71
26,5
90
250
210
13
230
0,5
Механические свойства сплава АД31 при высоких температурах
Прокат
T испытания
σв, (МПа)
σ0,2, (МПа)
δ5, (%)
ψ, %
Пруток, профиль закаленный и искусственно состаренный 20 мм
20 100 200 250 300
240 210 160 120 60
200 180 150 100 50
17 17 16 16 20
70 70 65 65 85
Механические свойства сплава АД31 при низких температурах
Прокат
T испытания
σв, (МПа)
σ0,2, (МПа)
δ5, (%)
ψ, %
Пруток, профиль прессованный закаленный и искусственно состаренный
20 -70
240 250
220
Характеристика сплава алюминия АД31: сплавы АД31, АДЗЗ, АВ п о в ышенной пластичности и коррозионной стойкости системы А1—Mg—Si упрочняются по единому режиму: температура нагрева под закалку 520—530 °С, температура искусственного старения 1С0— 170 °С, время выдержки 10—12 ч. Для высоконагруженных деталей, работающих в условиях переменных нагрузок, старение проводят при 150— 160°С. Для достижения максимальной прочности старение полуфабрикатов следует проводить не позднее чем через 1 ч после закалки, иначе наблюдается снижение oв и о0,2 на 30—50 МПа.
Коррозионная стойкость сплавов высокая; они не склонны к коррозионному растрескиванию под напряжением независимо от состояния материала. Наиболее прочный сплав АВ по коррозионной стойкости уступает сплавам АД31, АДЗЗ.
Сплавы удовлетворительно соединяются точечной, шовной и аргонодуговой сваркой. Обрабатываемость резанием в отожженном состоянии неудовлетворительная, в закаленном и состаренном — удовлетворительная.
Сплав АД31 применяется для деталей невысокой прочности, от которых требуется хорошая коррозионная стойкость и декоративный вид, работающих в интервале температур —70-50 °С. Сплав применяется для отделки кабин самолетов и вертолетов с различными цветовыми покрытиями. Используется в строительстве для дверных рам, оконных переплетов, эскалаторов, а также в автомобильной, легкой и мебельной промышленности.
Производство профилей из сплава АД31 и подобных: полые профили получают двумя способами: трубным методом из полого слитка и прессованием в комбинированную матрицу из заготовки сплошного сечения. Последний метод получил наиболее широкое распространение, так как он позволяет получать полые профили сложной конфигурации с наименьшей разнотолщинностью по длине.
Номенклатура пустотелых профилей чрезвычайно широка: минимальное отверстие 2,2—2,5 мм при толщине стенки 1,5— 5 мм; максимальные габариты определяются диаметром описанной окружности, не превышающей 500 мм при толщине стенки не менее 6—10 мм. Получаемые таким образом изделия имеют одно или несколько отверстий различных форм.
Пустотелые профили прессуют как из легкодеформируемых сплавов АД31, АДЗЗ, АВ, АМг2, так и из труднодеформируемых сплавов Д16, АМгб.
Типовая конструкция прессовой комбинированной матрицы с выступающим гребнем представлена на рис. Матрица имеет корпус 1, собственно матрицу (втулку) 2, рассекатель 3, заканчивающийся иглой 4, которая входит в собственно матрицу. Матрица и игла образуют кольцевой канал, через который выпрессовывается профиль.
Перед входом в кольцевой канал металл заготовки разделяется на два или более потоков в зависимости от конструкции рассекателя. Эти потоки непосредственно перед кольцевым каналом встречаются и свариваются в так называемых карманах матрицы и затем уже выпрессовываются через кольцевой канал. На макро-темплете хорошо заметны сварные швы, число которых равно числу потоков. Исследование сварных швов показало, что по прочности они могут достигать 95% от прочности основного сечения.
Для получения высокопрочного сварного шва необходимо в сварочной камере (кармане) создать высокие гидростатические давления, в 10—15 раз превышающие предел текучести прессуемого металла.
Высота кармана матрицы в значительной мере зависит от диаметра контейнера:
При прессовании разнотолщинных профилей (толщина одной полки превышает в 2 или более раз толщину остальных) для выравнивания скоростей истечения увеличивают объем сварочной камеры в полости гребня, а также эффективную длину рабочих поясков, как на игле, так и на матрице.
Одной из особенностей прессования полых профилей является необходимость получения качественного сварного шва, что достигается за счет наиболее полного удаления металла после прессования из карманов матрицы.
Прессостаток можно отделять путем среза фасонным ножом или путем отрыва при ходе контейнера в сторону, противоположную прессованию. Последний способ нашел наибольшее применение.
Применение последнего способа позволяет полностью удалять остатки металла предыдущего слитка, остающегося в карманах матрицы. Оставшийся металл при прессовании профилей из труднодеформируемых сплавов приводит к несвариваемости шва по длине 2 и более метров.
Для прессования профилей из сплавов Д16 и АМг6 также целесообразно применять матрицы с полуутопленным гребнем (рис. ниже).
Особенности данной конструкции следующие: наиболее слабое звено в конструкции матрицы с выступающим гребнем—стойки гребня отсутствуют. Гребень на 1/3 своей высоты выполняется монолитно с корпусом матрицы;
торцовая поверхность матрицы-вставки имеет выемку, являющуюся продолжением кармана собственно матрицы, что позволяет увеличить общую высоту кармана непосредственно под рассекателем до 50 мм без ослабления самого гребня;
форма выемки возможно более приближается к углам естественного истечения металла, что препятствует застою металла в кармане и способствует полному отрыву прессостатка;
ширина рабочих поясков матрицы принимается такой же, как и для прессования сплошных профилей, но для сплава АМг6 их увеличивают на 50%.
Стойкость данной комбинированной матрицы в 20—30 раз выше стойкости обычной матрицы с выступающим гребнем.
В последнее время для улучшения качества наружной поверхности и увеличения скорости прессования профилей из трудно-деформируемых сплавов применяют водоохлаждаемые матрицы.
Типовая конструкция такой матрицы приведена на рис. справа. Собственно охлаждаемой частью комбинированной матрицы является матрица-вставка, где с обратной стороны вокруг рабочего очка выполняется кольцевой канал, в который подводится вода.
Интенсивность охлаждения (подача воды) подбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить нормальное начало процесса прессования и возможность его продолжения с повышенной скоростью, без изменения температурных режимов нагрева заготовки и контейнера.
Внедрение водоохлаждаемых матриц позволило значительно улучшить чистоту поверхности профилей — на 1—2 балла. Однако стойкость таких матриц несколько уменьшается по сравнению с обычными (без охлаждения).
Контроль наружной поверхности, геометрических размеров, качества микро- и макроструктуры, а также механических свойств существенно не отличается от контроля обычных сплошных профилей. Отличие — обязательный контроль на свариваемость швов. Такой контроль можно проводить двумя путями — методом визуального контроля поперечных макрошлифов и методом излома образцов длиной 30—50 мм вдоль по шву. Выявление внутренних дефектов пустотелых профилей ответственного назначения проводится методом ультразвукового контроля. Контроль качества внутренней поверхности указанных выше изделий осуществляется с помощью перископических устройств.
Полые профили прессуют длиной 5—15 м на малых прессах, а длиной 25—50 м — на больших, с последующей разрезкой на мерные длины непосредственно на столе пресса.
Значения выхода годного при прессовании пустотелых профилей приведены в табл. На величину выхода годного влияет длина прессостатка, достигающая 25—30% от массы слитка.
