1.1.2 Производство сплава д16а

Сплав Д16А относится к группе дюралюминов и по ГОСТ 4784-97 имеет следующий состав, приведенный в таблице 1. Его готовят в газовых отражательных печах. Кондиционный сплав из печи сливают в газовый миксер. В миксере сплав рафинируют хлораргонной смесью, вводимой с помощью специальных газов.

При рафинировании из расплава удаляют растворенный водород о твердые частицы в основном виде частичек оксида алюминия (Al₂O₃). Рафинированный расплав разливают в слитки полунепрерывным методом на тросовых литейных машинах с опускающимся столом, либо электромагнитном кристаллизаторе (ЭМК).

Наложения электромагнитного поля на слиток в ЭМК позволяют получить более однородную мелкозернистую макроструктуру слитка, обладающую повышенной прочностью и пластичностью, и обеспечивающую прокатку слитков с более высоким выходом годной продукции. При этом исключается контакт слитка с формообразователем и на этой основе удается получить гладкие слитки без ликвидационных наплывов, с однордным химическим составом по сечению слитка.

1.1.3 Свойства и применение д16а

Дюралюминий – основной конструкционный материал в авиации и космонавтике, а также в других сферах с высокими требованиями к весовой отдаче.

Плотность сплава 2500-2800 кг/м³, температура плавления 633˚С. Сплав широко применяется в авиастроении, при производстве скоростных поездов и во многих других отраслях машиностроения (так как отличается существенно большей твердостью, чем чистый алюминий). Также детали из сплава Д16 обычно эксплуатируются при температурах не выше 120˚С, так как при высоких температурах он проявляет склонность к межкристаллитной коррозии.

После отжига (нагрева до температуры около 500˚С и охлаждения) становится мягким и гибким (как алюминий). После старения (естественного – при 20˚С – несколько суток, искусственного – при повышенной температуре – несколько часов) становится твердым и жестким. Но при одинаковой прочности дюралюмины, подвергнутые естественному старению, более пластичны и коррозионностойки, чем подвергнутые искусственному старению.

Дюралюмины упрочняются термообработкой: подвергаются закалке и естественному старению. Характеризуются сочетанием высокой статической прочности (до 450-500 МПа) при комнатной и повышенной (до 150-175˚С) температурах, высоких усталостной прочности и вязкости разрушения.

Термоупрочняющая обработка (закалка в воде и старение) позволяют значительно повысить свойства дюралюминов. Нагрев под закалку требует очень точного соблюдения температурного режима: 505±5˚С (для Д1,Д19), 500±5˚С (для Д16, Д18) – опасность расплавления тройных эвтектик. Естественное старение сплавов продолжается от 4 до 10 суток в зависимости от соотношения Mg/Cu.

Недостаток дюралюминов – низкая коррозионная стойкость, изделия требуют тщательной защиты от коррозии. Листы дюралюминов, как правило, плакируют (нанесение на поверхность металлических листов, плит, проволоки, труб тонкого слоя другого металла или сплава термомеханическим способом) чистым алюминием. Также защита алюминиевых сплавов марок Д1А, Д16А, Д19А, Д20А, В95А от коррозии осуществляется с помощью лакокрасочных покрытий – грунтов АЛГ-1 и АЛГ-12, наносимых до сварки на внутренние поверхности нахлестки.

Также основные недостатки алюминиевых сплавов – относительно низкая упругость, высокий коэффициент линейного расширения, сравнительная сложность выполнения соединений из-за ограниченной применимости сварки алюминиевых сплавов, так как прочность сварных швов, особенно у термически упрочняемых сплавов, ниже прочности основного металла. К недостаткам этих сплавов также относятся низкая выносливость в условиях переменных и знакопеременных нагрузок и довольно высокая стоимость. Однако последний недостаток является временным, так как по мере совершенствования технологии стоимость полуфабрикатов из алюминиевых сплавов будет постепенно снижаться.

Железо во всех сплавах алюминия является вредной примесью, так как оно снижает электропроводность и коррозионную стойкость сплавов и ухудшает их пластические свойства. Исключение составляют жаропрочные сплавы, в которых железо – примесь полезная. Кремний растворим в железе при комнатной температуре в количестве не более 0,12%; при 570˚С растворимость его составляет 1,6%.

Для сплавов алюминия характерно, что в результате добавок менее коррозионностойких металлов получаются сплавы высокой коррозионной стойкости (например, типа магналия с 3-5% Mg, сплавы с марганцем и кремнием) и, наоборот, если данный металл более устойчив против коррозии, чем алюминий, то сплавы получаются низкой коррозионной стойкости(например, Al-Cu).

Прокат дюралюминия используется:

• в конструкциях самолетов, морских и речных судов;

• для производства транспортных деталей и обшивки;

• для изготовления бурильных труб;

• в химической промышленности;

• в строительной области;

• в машиностроении;

• в топливной промышленности.