11. 3.2 Алюминий и его сплавы

При изготовлении деталей чистый алюминий используют редко, так как он имеет низкую прочность. Чаще применяют сплавы на основе алюминия. Они обладают малой плотностью, высокой электро и теплопроводностью, коррозионной стойкостью и удельной прочностью. В зависимости от технологических свойств алюминиевые сплавы делят на деформируемые и литейные.

Из деформируемых сплавов наибольшее распространение получили термически упрочняемые с помощью закалки и старения алюминиево-медно-магниевые и алюминиево-магниевые сплавы. Первые называют дуралюминами (марки Д1, Д16), из вторых наиболее часто применяется сплав марки АМr6. Они обладают высокими механическими свойствами, выпускаются в виде прутков, листов, труб, фасонных профилей. Их используют для средненагруженных деталей типа стоек, крышек, втулок и т.д. К деформируемым относится высокопрочный алюминиево-магниево-цинковый сплав В95, который применяют для деталей с повышенными статическими нагрузками (валы, зубчатые колеса).

Деформируемыми являются так называемые спеченные алюминиевые сплавы, отличающиеся очень высокими прочностными свойствами (модуль упругости, пределы прочности σut, и текучести σу). Они бывают двух видов: САП (спеченная алюминиевая пудра) и САС (спеченный алюминиевый сплав). САП упрочняется дисперсными частицами оксида алюминия А12О3, образуемого в процессе помола алюминиевой пудры в атмосфере азота с регулируемой подачей кислорода. Пудру брикетируют, спекают и подвергают деформации — прессованию, прокатке, ковке. В зависимости от содержания А12О3 (прочность сплава возрастает при увеличении содержания оксида алюминия до 20-22 %) различают 4 марки САП (САП-1, САП-2, САП-3 и САП-4). САС содержат до 25 % кремния и 5 % железа. Их получают распылением жидкого сплава, последующими брикетированием и деформацией гранул. САС применяют для изготовления высоконагруженных деталей и различных профилей.

Из литейных алюминиевых сплавов наибольшее распространение получили сплавы алюминия с кремнием — силумины. Они обладают хорошими литейными и средними механическими свойствами. Силумины марок АЛ-2, АЛ-4, АЛ-9 применяют для изготовления литьем корпусов, крышек, кронштейнов и других сложных средненагруженных деталей.

Алюминий и его сплавы трудно паяются.

11.3.3 Сплавы титана и магния, баббиты

Титан и его сплавы имеют высокую прочность и коррозионную стойкость при малой плотности. По удельной прочности они выше стали, алюминиевых сплавов, а по коррозионной стойкости сравнимы со сплавами благородных металлов. Титановые сплавы получают путем легирования титана алюминием, ванадием, молибденом, хромом, железом и другими элементами.

К недостаткам титана и его сплавов следует отнести низкую теплопроводность, низкий модуль упругости и очень низкие антифрикционные свойства. Кроме этого, высокая склонность титана к окислению при повышенных температурах создает сложности при обработке. Так, использовать сплавы титана (например, ВТ-5Л) как литейные материалы можно при заливке в среде инертных газов или вакууме. Титановые сплавы ВТ4, ВТ5 могут подвергаться ковке, объемной и листовой штамповке, прокатке, прессованию и волочению, удовлетворительно обрабатываются резанием. Высокая стоимость титановых сплавов и сложность обработки ограничивают область их применения.

Магниевые сплавы благодаря малой плотности превосходят по удельной прочности некоторые конструкционные стали и алюминиевые сплавы. При замене алюминиевых сплавов магниевыми на 25...30 % снижается масса детали. Магниевые сплавы хорошо поглощают вибрации, немагнитны, не вызывают искр при ударах и трении. Удельная жесткость магниевых сплавов при изгибе и кручении выше, чем сталей, на 50 % и выше, чем алюминиевых сплавов, на 20 %. Особый интерес эти сплавы представляют для конструкций, в которых масса является решающей. Сам магний и его сплавы быстро коррозируют в контакте с другими металлами, поэтому детали из этих сплавов должны иметь защитные покрытия от коррозии. В состав магниевых сплавов помимо магния (серебристо-белого металла с плотностью 1,74 Мг/м3 и температурой плавления 651 °С) входят алюминий, цинк, медь и другие элементы. Различают литейные и деформируемые сплавы. Литейные сплавы маркируют буквами МЛ и цифрой, указывающей номер сплава (МЛЗ, МЛ4, МЛ5, МЛ6); они применяются для получения деталей типа корпусов, крышек, фланцев методами литья. Деформируемые магниевые сплавы обозначаются буквами МА и цифрой, указывающей номер сплава, например MA1, MA2, МА5, МА8; используют их для получения полуфабрикатов и изделий путем пластической деформации (прокатка, штамповка и т.д.).

Баббиты — легкоплавкие сплавы на основе олова, свинца, цинка и алюминия. Они используются для уменьшения трения и износа в соприкасающихся деталях механизмов (подшипники скольжения, втулки и т.д.), обладают низким коэффициентом трения скольжения, хорошей прирабатываемостью, высокими теплопроводностью и теплоемкостью, способностью удерживать на своей поверхности слой смазки, малой способностью к «схватыванию» с сопряженной деталью и устойчивостью против коррозии. Баббиты обладают неоднородной структурой, характеризующейся наличием твердых включений (сурьма, медь, никель, кальций) в мягкой пластичной основе (олово, свинец). Такая структура обеспечивает быструю приработку соприкасающихся деталей и образование сети микроскопических каналов, по которым перемещается смазка и уносятся продукты износа.

Лучшими являются оловянно-сурьмяные баббиты марок Б83 и Б88; в них основой является олово, они содержат 7,25... 10 % сурьмы и 2,5...6,5 % меди. Более дешевы свинцово-оловянно-сурьмяные баббиты, в которых основой является свинец (65...75 %), марок БС6, БН, Б16, содержащие олова от 5 до 17 %, сурьмы от 13 до 17 %, меди до 3 %, и свинцовые баббиты, содержащие более 80 % свинца.