Главная / Блог / Свойства и обработка металлов (кроме стали)

Алюминий АД31

Автор: Волков Семён

Дата публикации: 14 Августа 2024

Содержание:
Марка: АД31 Класс: Прессованный алюминиевый сплав
Промышленное использование: применяется для изготовления компонентов с низкой прочностью и высокой устойчивостью к коррозии, работающих при температурах от -70 до +50 градусов Цельсия.
Состав сплава АД31 в процентах
Fe до 0,5
Si 0,3 - 0,7
Ti до 0,15
Al 97,25 - 99,3
Cu до 0,1
Mg 0,4 - 0,9
Zn до 0,2
Дополнительные характеристики и свойства
Удельный вес: 2710 кг/м³
Термообработка: Закаливание и старение
Твердость: HB 10 -1 = 80 МПа
Механические свойства сплава АД31 при Т=20°C
Прокат Толщина или диаметр, мм E, ГПа G, ГПа σ-1, ГПа σв, (МПа) σ0,2, (МПа) δ5, (%) ψ, % σсж, МПа KCU, (кДж/м²) KCV, (кДж/м²)
Полоса, пруток прессованный закалённый и состаренный 20-100 71 26,5 90 250 210 13 230 0,5
Механические свойства сплава АД31 при высоких температурах
Прокат Температура испытания σв, (МПа) σ0,2, (МПа) δ5, (%) ψ, %
Пруток, профиль закалённый и 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 Температура испытания σв, (МПа) σ0,2, (МПа) δ5, (%) ψ, %
Пруток, профиль прессованный закалённый и состаренный 20
-70
Физические характеристики сплава АД31
Температура (Град) Модуль упругости E 10 - 5 (МПа) Коэффициент линейного расширения a 10 6 (1/Град) Теплопроводность l (Вт/(м·град)) Плотность r (кг/м³) Теплоемкость C (Дж/(кг·град)) Электрическое сопротивление R 10 9 (Ом·м)
20 0.71 23.4 188 2.71 921 34.4

Свойства алюминиевого сплава АД31: сплавы группы АД31, АДЗЗ, АВ обладают повышенной пластичностью и устойчивостью к коррозии в системе Al—Mg—Si. Они упрочняются совместным режимом: нагрев для закалки проводится при температуре 520—530 °С, искусственное старение осуществляется при температуре 100—170 °С с выдержкой 10—12 часов. Для изделий, подвергающихся значительным переменным нагрузкам, старение выполняется при температуре 150—160 °С. Чтобы достичь максимальной прочности изделия, старение следует начинать не позднее чем через час после закалки, иначе наблюдается снижение пределов прочности σв и σ0,2на 30—50 МПа.

Подвесу к коррозии металлических изделий в агрессивной среде необходимо уделять особое внимание. Высокая устойчивость этих сплавов к коррозии снижает потребность в дополнительных защитных покрытиях и продлевает срок службы конечного продукта, что особенно важно в строительной и автомобильной отраслях.

Существенным плюсом сплава АД31 является его высокая пластичность, что делает его выбором для формования более сложных изделий. Примеры включают элементы интерьера автомобилей, узлы в самолетостроении и даже предметы мебели.

Область сварки и обработки сплавов также существенно важна. Точечная, шовная и аргонодуговая сварка обеспечивает надёжное соединение, что необходимо для создания цельных конструктивных элементов в строительстве и других промышленных приложениях. Из-за своих свойств, сплавы АД31 и их аналоги широко используются в архитектурных применениях, таких как фасады зданий и различные внутренние декоративные элементы.

Изготовление профилей методом прессования позволяет создавать различные сложные формы, что делает этот метод основным для производства алюминиевых профилей в строительной и автомобильной промышленности. Полые и комбинированные профили могут быть использованы в конструкциях с высокими требованиями к жесткости и минимальной массой.

Современные разработки в области охлаждаемых матриц и стабилизированных режимов прессования позволяют существенно улучшить качество продукции, расширяя возможности применения данных материалов. При непрерывной подаче охлаждающей воды обеспечивается поддержание оптимальной температуры прессования, что критически важно при массовом производстве.

Таким образом, сплав АД31 и его производные сочетают в себе уникальные свойства, что делает их незаменимыми в ряде ключевых отраслей. Технологическое совершенствование процесса изготовления позволяет стабильно поддерживать высокое качество готовых изделий и их эксплуатационные характеристики.

Параметры температурно-скоростного режима прессования и выход годной продукции при прессовании пустотелых профилей
Сплав Усилие пресса, Т Диаметр контейнера, мм Температура, °С Скорость истечения, м/мин Выход годного, %
слитка контейнера
АД31 1200 130 400-460 3-4 63-65
АМг6 1200 122 420-500 440-460 0.7-1.2 62-60
АД31
АВ		 2000 170 450-500
430-480		 450-460
410-430		 3-4 60-63
АД31 3000 225 450-500 450-460 3-7 55-60
АМг6 225 420-500 400-460 0.7-1.3 40-50
АД31 270 450-500 450-460 3-7 50-55
АМг6 270 420-500 400-460 0.7-1.2 40-50
АД31 5000 310 450-500 450-460 3-7 45-55
АМг6 310 420-500 400-460 0.7-1.2 40-50
АД31 360 450-500 450-460 3-6 45-50
АМг6 360 420-500 400-460 0.7-1.2 40-45
АД31 420 450-500 450-460 3-5 50-60
АВ 12000 550 450-500 400-420 0.8-1.0 65-70
АВ 20000 650 450-500 400-420 0.8-1.0 65-70

Интенсивность подачи воды для охлаждения настраивается таким образом, чтобы гарантировать нормальное начало процесса прессования и его продолжение на увеличенной скорости, не изменяя температурные режимы нагрева заготовки и контейнера.

Использование водоохлаждаемых матриц дало возможность значительно повысить чистоту поверхности профилей на 1—2 балла. Однако долговечность подобных матриц слегка уступает обычным (неохлаждаемым) матрицам.

Контроль внешней поверхности, размеров, качества микро- и макроструктуры, а также механических характеристик значительно не отличается от проверки обычных сплошных профилей. Отличие заключается в обязательной проверке сварочных швов. Этот контроль можно проводить двумя методами: визуальной оценкой поперечных макрошлифов или методом разлома образцов длиной 30-50 мм вдоль шва. Проверка наличия внутренних дефектов в пустотелых профилях ответственного назначения осуществляется с помощью ультразвукового контроля. Качество внутренней поверхности вышеупомянутых изделий контролируется перископическими устройствами.

Пустотелые профили прессуются длиной 5-15 м на малых прессах и длиной 25-50 м на больших прессах, после чего они разрезаются на установленные размеры непосредственно на столе пресса.Технологические особенности обработки сплава АД31

Сплав АД31, благодаря своему химическому составу, обладает рядом уникальных характеристик, которые определяют его технологические особенности при обработке. Эти особенности включают в себя процессы литья, деформационной обработки, термической обработки и механической обработки.

Литье сплава АД31 обычно проводится методами непрерывного литья или кокильного литья. За счет содержания в сплаве алюминия и легирующих добавок обеспечивается хорошая текучесть расплава, что позволяет получать отливки с минимальным количеством дефектов. Для улучшения качества отливок часто применяют модифицирование и рафинирование расплава, что способствует получению материала с улучшенными механическими характеристиками.

Деформационная обработка сплава АД31 включает процессы прокатки, экструзии и ковки. Сплав АД31 хорошо поддается пластической деформации, что позволяет изготавливать профильные изделия сложной формы. Прокатка осуществляется при различных температурах, включая горячую и холодную прокатку, что позволяет регулировать механические свойства готовой продукции. Экструзия сплава АД31 используется для производства труб, прутков, профилей и других длиномерных изделий с высокой точностью геометрических размеров.

Термическая обработка сплава АД31 включает процессы закалки и старения, которые направлены на изменение структуры материала и улучшение его эксплуатационных характеристик. Закалка проводится методом быстрого охлаждения после нагрева до температуры раствора легирующих элементов. После закалки сплав подвергается искусственному или естественному старению, что приводит к упрочнению материала за счет выделения мелкодисперсных частиц вторичных фаз.

Механическая обработка сплава АД31, такие как резка, сверление, фрезерование, шлифование и полирование, также имеет свои особенности. Ввиду высокой пластичности и вязкости материала, необходимо использовать остро заточенные инструменты и специальную режущую жидкость для уменьшения износа инструмента и улучшения качества обрабатываемой поверхности. Обработка резанием сплава АД31 позволяет получать изделия с высокой точностью и чистотой поверхности.

Сплав АД31 нашел широкое применение в различных отраслях промышленности и строительства благодаря своим выдающимся характеристикам и универсальности. Его использование охватывает множество сфер, что делает его незаменимым материалом в современном производстве и строительных работах.

В строительной индустрии сплав АД31 активно применяют для изготовления различных конструкций и элементов, таких как оконные и дверные профили, перегородки, навесы и козырьки. Высокая коррозионная стойкость и прочность материала позволяют использовать его даже в неблагоприятных климатических условиях, что существенно увеличивает срок службы конструкций.

В архитектуре АД31 используется для создания фасадных элементов и декоративных облицовок зданий. Легкость и пластичность сплава позволяют реализовывать самые смелые дизайнерские идеи, придавая зданиям оригинальный и современный вид. Использование этого сплава в облицовочных панелях и фасадах также способствует улучшению теплоизоляционных свойств зданий.

Не менее важно применение сплава АД31 в машиностроении и автомобилестроении. Из него изготавливают различные детали и компоненты, такие как корпуса электроприборов, радиаторы, багажные системы и элементы кузова. Легкость и прочность сплава позволяют снижать вес конструкций, что в свою очередь улучшает их эксплуатационные характеристики и экономит топливо.

Авиационная и космическая промышленности также не обходятся без использования сплава АД31. В этих отраслях его применяют для создания различных узлов и деталей летательных аппаратов, таких как элементы каркасов, обшивки и турбин. Высокая прочность и стойкость к коррозии обеспечивают надежность и долговечность конструкций, что особенно важно в условиях эксплуатации на высотах и в агрессивных средах.

В области энергетики сплав АД31 используется для изготовления кабельных систем и конструкций опор линий электропередач. Низкое удельное сопротивление и хорошая проводимость делают этот материал незаменимым для создания эффективных и надежных энергетических систем.

Таким образом, сплав АД31 является универсальным материалом, востребованным во многих отраслях промышленности и строительства. Его выдающиеся характеристики и широкие возможности применения делают его незаменимым в современных технологиях и инновационных решениях.

Сплав АД31, известный своей универсальностью и широким спектром применения, заслужил признание благодаря своим характеристикам. Важно учитывать как его преимущества, так и недостатки, чтобы применять его с максимальной эффективностью. Рассмотрим основные аспекты ниже.

  • Преимущества сплава АД31

    • Высокая коррозионная стойкость

      Сплав АД31 обладает отличной устойчивостью к воздействию различных химических веществ и атмосферных факторов. Это делает его идеальным для использования в условиях повышенной влажности и агрессивных сред.

    • Легкость механической обработки

      АД31 легко поддается различным технологиям обработки, таким как резка, сверление, фрезерование и гибка. Это значительно упрощает процесс производства изделий из данного сплава.

    • Высокая прочность при малом весе

      Сплав обладает оптимальным соотношением прочности и массы, что делает его особенно востребованным в авиационной и автомобильной промышленности, где важен каждый грамм веса.

    • Экономичность

      По сравнению с другими алюминиевыми сплавами, АД31 стоит относительно недорого при сохранении высоких эксплуатационных характеристик. Это делает его популярным выбором в массовом производстве.

    • Хорошая теплопроводность

      АД31 демонстрирует отличные показатели теплопроводности, что позволяет использовать его в конструкциях, требующих эффективного отвода или распределения тепла.

  • Недостатки сплава АД31

    • Ограниченная температура эксплуатации

      АД31 не рекомендуется использовать при температурах выше 150 градусов Цельсия. Более высокие температуры могут привести к значительному снижению прочностных характеристик.

    • Средняя стойкость к износу

      Хотя АД31 обладает хорошей механической прочностью, его твердость и стойкость к износу оставляют желать лучшего, особенно при постоянных механических нагрузках.

    • Плохая свариваемость

      Несмотря на возможность сварки, процесс требует особого подхода и применения специальных технологий, чтобы избежать растрескивания и дефектов в местах сварки.

    • Определенные ограничения при анодировании

      При проведении процесса анодирования поверхности из сплава АД31 могут возникать неоднородности и дефекты, что требует особенно тщательно контроля и подготовки поверхности.

Таким образом, сплав АД31, обладая значительными преимуществами, стоит учитывать и его недостатки для успешного применения в различных областях промышленности и строительства. Правильный подход к эксплуатации и обработке данного материала позволит максимально раскрыть его потенциал.

  • Методы контроля качества

    • Визуальный осмотр

      Первичным этапом контроля качества является визуальный осмотр материала. Целью этого метода является выявление поверхностных дефектов, таких как трещины, поры или неровности. Осмотр проводится при нормальном освещении и с использованием увеличительных приборов при необходимости.

    • Химический анализ

      Для подтверждения соответствия химического состава сплава АД31 установленным стандартам, проводятся лабораторные исследования. Анализ включает спектральный метод, рентгенофлуоресцентный анализ и другие современные методики.

    • Механические испытания

      Определение механических свойств сплава проводится с помощью различных испытаний, включая:

      • Тест на растяжение для оценки прочности и пластичности.
      • Измерение твердости для определения устойчивости к механическим воздействиям.
      • Испытания на удар для выявления сопротивления динамическим нагрузкам.

    • Технологические испытания

      Эти испытания включают проверку свариваемости, обработки резанием, гибки и других технологических характеристик сплава. Они позволяют оценить производственные возможности и выявить оптимальные режимы обработки.

    • Неразрушающие методы контроля (НМК)

      Для выявления внутренних дефектов и оценки целостности конструкции применяются неразрушающие методы контроля, такие как ультразвуковая дефектоскопия, рентгенографический контроль и магнитопорошковый метод.

  • Сертификация продукции

    Для подтверждения высокого качества продукции из сплава АД31 необходимо пройти процедуру сертификации. Этот процесс включает несколько этапов:

    1. Подготовка и предоставление документов

      Производитель предоставляет полный пакет документов, подтверждающих соответствие качества продукции установленным стандартам и нормам. В пакет входят протоколы испытаний, технические условия и сертификаты сырья.

    2. Аудит производства

      Специалисты сертификационного органа проводят аудит производственных мощностей, проверяя соответствие технологического процесса установленным требованиям и наличие системы управления качеством.

    3. Испытания образцов

      На заключительном этапе сертификации образцы продукции проходят лабораторные исследования на соответствие химического состава, механических свойств и других важных параметров.

    4. Выдача сертификата

      После успешного завершения всех этапов проверок и аудита производителю выдается сертификат соответствия, подтверждающий качество продукции и возможность её использования в различных областях.

    Процедуры контроля качества и сертификации продукции из сплава АД31 обеспечивают высокую надежность и безопасность изделий, подтверждают их соответствие международным и отечественным стандартам, а также повышают доверие со стороны потребителей и партнеров.

Контроль качества сплава АД31 играет ключевую роль в обеспечении его надежности и долговечности при использовании в различных областях промышленности и строительства. Для оценки соответствия продукции установленным стандартам применяются различные методы, которые можно разделить на несколько категорий: химический анализ, механическое тестирование, неразрушающий контроль и визуальная инспекция.

Химический анализ проводится для определения точного состава сплава. Обычно используются методы спектрометрии и химического титрования, которые позволяют выявить содержание основных элементов, таких как алюминий, магний, кремний и другие. Химический анализ необходим для проверки соответствия сплава установленным стандартам и нормативам.

Механическое тестирование включает в себя испытания на прочность, твердость, пластичность и другие характеристики. Чаще всего применяют методы, такие как разрывные испытания, измерение твердоости по Бринеллю или Роквеллу, и испытания на изгиб. Эти тесты позволяют оценить, насколько материал способен выдерживать нагрузки, а также его устойчивость к деформациям и повреждениям.

Неразрушающий контроль представляет собой методы, которые не повреждают материал, но позволяют выявить внутренние и внешние дефекты. К таким методам относят ультразвуковую дефектоскопию, рентгенографию, магнитно-порошковую инспекцию и другие. Эти методики позволяют обнаруживать трещины, пустоты и другие дефекты, которые могут повлиять на эксплуатационные свойства сплава АД31.

Визуальная инспекция проводится для оценки внешнего вида продукции и выявления поверхностных дефектов, таких как трещины, вмятины, раковины и другие. Осмотр осуществляется визуально либо с использованием оптических инструментов (лупы, микроскопы). Этот метод является наиболее простым и быстрым, но зачастую требует дополнительного подтверждения с помощью других методов контроля.

Процесс сертификации продукции включает в себя проверку соответствия сплавов АД31 установленным стандартам качества и безопасности. Сертификация может проводиться как на национальном, так и на международном уровне. Организации, проводящие сертификацию, проводят разносторонние испытания и анализы, после чего выдают документы, подтверждающие качество продукции. Наличие сертификатов является важным фактором для потребителей, так как оно гарантирует, что материал соответствует всем необходимым требованиям и стандартам.

Таким образом, контроль качества и сертификация продукции сплава АД31 гарантируют его надежность, долговечность и безопасность при использовании в различных промышленных и строительных проектах. Эти процессы включают в себя широкое использование различных методов анализа и тестирования, что позволяет обеспечить высокие стандарты качества и удовлетворить все требования потребителей.

Волков Семён

Автор: Волков Семён

Эксперт в области металлопроката и металловедения