Алюминий АД33

Автор: Волков Семён

Дата публикации: 13 Августа 2024

Содержание:

• Механические свойства АД33
• Области применения
• Достоинства и недостатки
• Сравнение с другими марками алюминия
• 1. Химический состав АД33

Марка: АД33	Класс: Деформируемый алюминиевый сплав
Использование в промышленности: для производства деталей средней прочности и высокой стойкости к коррозии, работающих в диапазоне температур от -70 до +50 градусов, в условиях высокой влажности и морской воды

Химический состав сплава АД33 (в %)
Fe	до 0,7
Si	0,4 - 0,8
Mn	до 0,15
Cr	0,15 - 0,35
Ti	до 0,15
Al	95,85 - 98,5
Cu	0,15 - 0,4
Mg	0,8 - 1,2
Zn	до 0,25

Дополнительная информация и свойства

Удельный вес: 2710 кг/м³ Твердость материала: HB 10 -1 = 80 МПа

Механические свойства сплава АД33 при температуре 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
Лист неплакированный отожженный	2-4	71	26,5	100	140	80	20
Лист неплакированный закаленный и естественно состаренный	2-4	230	120	19
Лист неплакированный закаленный и искусственно состаренный	2-4	310	260	14	260
Профиль прессованный	20	90	320	280	12	25	280	0,3

Механические свойства сплава АД33 при высоких температурах
Прокат	T испытания	σв, МПа	σ0,2, МПа	δ5, %	ψ, %
Лист неплакированный закаленный и искусственно состаренный 2 мм	20 100 200 250 300	300 260 190 140 80	250 210 170 125 70	15 15 17 18 11
Профиль, пруток прессованный закаленный и искусственно состаренный 20 мм	20 100 200 300	330 280 200 90	270 240 180 80	12 12 11 8	30 40 55 70

Механические свойства сплава АД33 при низких температурах
Прокат	T испытания	σв, МПа	σ0,2, МПа	δ5, %	ψ, %
Лист закаленный и искусственно состаренный 2 мм	20 -70 -196	300 330 400	250 270 290	15 16 22
Профиль прессованный закаленный и искусственно состаренный 20 мм	20 -70 -196	330 350 430	270 290 310	12 14 16	30 30 25

Физические свойства сплава АД33
T (град)	E 10-5 (МПа)	a 106 (1/град)	λ (Вт/(м·град))	ρ (кг/м³)	C (Дж/(кг·град))	R 10-9 (Ом·м)
20	0.71	2710	43.8
100	23.2	151	945

Производство прокатных изделий путем прессования из алюминиевых сплавов, таких как АД33 и аналогичных: в процессе прессования изделия из алюминиевых сплавов подвержены образованию трещин при достижении определенной критической температуры в зоне деформации. Этот температурный диапазон является достаточно узким (5—10 градусов) и зависит от конкретного сплава, практически не завися от других факторов, таких как состояние заготовки, степень деформации, тип смазки и другие. Для сплава Д16 критическая температура составляет 485—495 градусов Цельсия, для сплава АВ — 520-530 градусов Цельсия, а для сплава В95 — 470-480 градусов Цельсия.

Согласно изложенной информации, перед прессованием слитки следует разогревать до минимально возможных температур для конкретного сплава, если температура для слитка не установлена из требований к структуре и свойствам изделий. Оптимально будет, чтобы температура в зоне деформации не превысила максимальную температурную границу пластичности сплава, полученную из диаграмм пластичности. Температура нагрева слитка должна быть ниже температуры максимальной пластичности металла на 50-100 градусов.

В таблице ниже указаны рекомендованные и допустимые температуры нагрева слитков перед процессом прессования.

Рекомендованные и предельные температуры нагрева слитков перед прессованием
Марка сплава	Изделие	Температура нагрева слитков, °C
		Рекомендуемая	Предельно допустимая
Д1, Д16	Прутки	380-450	490
АК2, АК4, АК4-1, АК6, АК8, АВ	Прутки с регламентируемым крупнокристаллическим ободком	410-430	515
АД1, АД, АМц, АМг2, АД0, АД00	Прутки, профили	420-480	550
В92, АЦМ	Прутки, профили	380-450	490
В93, В95	Прутки, профили	360-450	465
В95	Профили с законцовкой	410-440	465
АК2, АВ, АК4, АК6, АК8, АК4-1	Профили	380-470	515
Д1, Д16
Типичные профили Профили: завершающие лонжеронные усиленные	360-460 420-440 430-470 420-460	490
АМг3, АМг5, АМг6, АМг6-1	Прутки Профили: сложные обычные пустотелые	400-460 420-500	520
АД31, АД33	Прутки, профили	440-510	550

Для определения скорости истечения при прессовании профилей из иных сплавов могут быть применены следующие коэффициенты: для профилей сплавов Д1, АК6, АМг3 — 1,2; для профилей и прутков сплава В95 — 0,7–0,8; для прутков сплавов АК6, АК8, АМг2, АМг3 — 2-3.

Скорость вытекания профилей сложной формы из сплавов АМг5 и АМгб составляет от 0,1 до 0,2 м/мин, а профилей из сплавов АВ, АД31 и АДЗЗ — от 8 до 20 м/мин.

Главное различие между прессованием с обратным вытеканием и прессованием с прямым вытеканием состоит в том, что в первом случае слиток на протяжении всего процесса остаётся неподвижным относительно контейнера. При этом пластическая деформация слитка начинается в непосредственной близости к матрице, а упругая зона, которая характерна для прессования с прямым вытеканием, практически отсутствует. При прессовании с обратным вытеканием значительно уменьшается неравномерность деформации как по длине, так и по поперечному сечению изделия.

Использование данного метода прессования позволяет снизить (иногда более чем на 40%) требуемое усилие, а также уменьшить технологические отходы благодаря сокращению длины распространения прессутяжины. Более того, при прессовании с обратным истечением почти полностью устраняется крупнокристаллический ободок, а получаемые профили обладают равномерными свойствами по всему сечению и длине.

Несмотря на многочисленные преимущества метода прессования с обратным истечением, он до недавнего времени не получил широкого распространения. Это связано с тем, что конструкции большинства существующих прессов не приспособлены для проведения прессования с обратным истечением (ограниченный ход контейнера и мундштука, невозможность отделения прессостатка и другие факторы).

В наши дни разработан ряд новых инструментальных приспособлений, которые дают возможность применять метод обратного прессования на большинстве прутково-профильных прессов, а также существенно увеличить ассортимент изделий, изготавливаемых этим методом.

На изображении представлена схема сборки инструмента для обратного прессования, которая отличается тем, что вместо пробки, обычно закрывающей контейнер при обратном прессовании, к траверсе пресса прикреплён прессштемп

Механические свойства АД33

АД33 представляет собой алюминиевый сплав, отличающийся определенными механическими свойствами, благодаря которым он находит широкое применение в различных отраслях промышленности. Основные механические свойства АД33 включают предел прочности, предел текучести, относительное удлинение и твердость.

Предел прочности сплава АД33 составляет около 170-220 МПа. Это значение характеризует максимальное напряжение, которое материал может выдержать до разрушения. Алюминиевые сплавы, такие как АД33, сочетают в себе легкость и прочность, что делает их идеальными для использования в конструкциях, где важна высокая удельная прочность.

Предел текучести АД33 находится в диапазоне 80-120 МПа. Этот параметр указывает на максимальное напряжение, при котором материал начинает проявлять пластические деформации, то есть изменять свою форму без возможности восстановления. Сплав АД33 обладает умеренной текучестью, что позволяет его использовать в конструкционных элементах, подвергающихся значительным нагрузкам.

Одним из показателей пластичности материала является относительное удлинение, которое у АД33 составляет приблизительно 10-20%. Этот коэффициент отображает способность материала удлиняться под воздействием нагрузки перед разрывом. Высокое относительное удлинение свидетельствует о хорошей пластичности и способности материала воспринимать деформации без разрушения.

Твердость сплава АД33 измеряется по шкале Бринелля и составляет приблизительно 55 HB. Твердость материала характеризует его устойчивость к вдавливанию или износу. АД33 обладает умеренной твердостью, что делает его достаточно устойчивым к механическим повреждениям и позволяет использовать в условиях, требующих повышенной износостойкости.

Сочетание указанных механических свойств делает сплав АД33 универсальным материалом для применения в разнообразных условиях, от легких конструкций до более сложных инженерных решений. Эти свойства обеспечивают высокую надежность и долговечность изделий из алюминиевого сплава АД33.

Области применения

АД33 широко используется в различных отраслях промышленности благодаря своим уникальным свойствам, таким как высокая коррозионная стойкость, отличная свариваемость и хорошие механические характеристики. В следующих разделах мы рассмотрим ключевые области применения этого алюминиевого сплава.

Авиакосмическая промышленность

В авиакосмической промышленности АД33 используется для производства различных конструктивных элементов, включая листы, пластины и профили. Высокая прочность и легкость сплава делают его подходящим для создания фюзеляжей, крыльев и других критически важных компонентов летательных аппаратов.

Строительство

В строительной отрасли АД33 нашел применение в изготовлении фасадных панелей, оконных рам, дверных конструкций и других архитектурных элементов. Коррозионная стойкость и долговечность материала способствуют его популярности в зонах с высоким уровнем влажности и агрессивными климатическими условиями.

Автомобильная промышленность

В автомобильной промышленности сплав АД33 часто используется для изготовления компонентов кузова автомобилей, шасси и других конструкционных элементов, где важны низкий вес и высокая прочность. Такие детали способствуют снижению общего веса автомобилей, что в итоге приводит к уменьшению расхода топлива и выбросов углекислого газа.

Электротехника и электроника

Высокая электропроводимость и легкость обработки делают АД33 востребованным материалом в электронике и электротехнике. Сплав используется для производства корпусов электронных устройств, радиаторов для отведения тепла, а также в различных электрических соединениях и клеммах.

Судостроение

В судостроении АД33 применяется для создания различных элементов конструкций судов, таких как палубы, корпуса и надстройки. Основными преимуществами использования данного сплава являются его легкость, устойчивость к коррозии в морской воде и высокая прочность, что обеспечивает долгий срок службы судна.

Общепромышленное оборудование

Сплав АД33 также широко используется в производстве различного общепромышленного оборудования. К этому оборудованию относятся станки, промышленные холодильные установки и транспортные системы. Его механические свойства и коррозионная стойкость способствуют повышению надежности и срока службы производственной техники.

Дополнительно, сплав АД33 применяется в изготовлении спортивного инвентаря, мебели и даже в медицинском оборудовании благодаря своей биосовместимости и легкости в стерилизации.

Таким образом, уникальная комбинация характеристик делает АД33 чрезвычайно популярным материалом в множестве промышленных секторов, что позволяет создавать высококачественные и долговечные продукты различного назначения.

Достоинства и недостатки

• Достоинства:
  • Прочность. АД33 обладает хорошими показателями прочности, что делает его подходящим для конструкционных и иных нагрузочных элементов.
  • Легкость. Высокая удельная прочность при малом весе позволяет использовать этот сплав в авиации, автомобильной промышленности и других сферах, требующих сочетания прочности и легкости.
  • Хорошая коррозионная стойкость. Сплав демонстрирует отличную коррозионную устойчивость благодаря наличию алюминия в составе, что делает его применимым даже в агрессивных средах.
  • Хорошая обрабатываемость. АД33 легко обрабатывается различными методами: резка, сварка, штамповка и др., что облегчает его использование в производстве.
  • Высокая теплопроводность. Сплав имеет хорошую теплопроводность, что делает его полезным для элементов теплопередачи и теплообмена.
• Недостатки:
  • Низкая температура плавления. Из-за относительно низкой температуры плавления (около 650 °C) АД33 может ограниченно использоваться в условиях высоких температур.
  • Подверженность деформации при нагревании. При повышенных температурах сплав может терять прочность и деформироваться, что требуется учитывать при эксплуатации.
  • Склонность к окислению при сварке. Во время сварки возможно окисление материала, что требует специальных мер по защите (например, использования инертных газов).
  • Стоимость. Некоторые марки алюминия могут быть более экономичными в производстве и обработке, что стоит учитывать при выборе материала для конкретных задач.

Таким образом, АД33 сочетает в себе ряд важных преимуществ, таких как прочность, легкость и коррозионная стойкость, но также имеет некоторые недостатки, на которые следует обращать внимание при его использовании.

Сравнение с другими марками алюминия

• АД31

  АД31 - еще одна широко используемая марка алюминия, часто встречающаяся в строительстве и транспортной отрасли.

  1. Химический состав: АД31 отличается более высоким содержанием магния по сравнению с АД33, что придает ему лучшую коррозионную стойкость.
  2. Механические свойства: АД31 обладает несколько меньшей прочностью, но большей пластичностью.
  3. Области применения: АД31 чаще применяется в условиях, где важна стойкость к коррозии, таких как морское оборудование и конструкционные элементы.

• АМг6

  АМг6 - это марка алюминия с высоким содержанием магния, что значительно увеличивает его прочность и коррозионную стойкость.

  1. Химический состав: АМг6 содержит более высокий процент магния и марганца, что делает его особенно стойким к воздействию агрессивных сред.
  2. Механические свойства: АМг6 превосходит АД33 по прочности и жесткости, но менее пластичен.
  3. Области применения: АМг6 часто используется в авиастроении, судостроении и производстве высоконагруженных деталей и конструкций.

• Д16

  Д16 - высокопрочная марка алюминия, известная своей термической обрабатываемостью и отличными механическими свойствами.

  1. Химический состав: В состав Д16 входит медь, магний и марганец, что придает ему уникальные свойства.
  2. Механические свойства: Д16 обладает значительно более высокой прочностью по сравнению с АД33, что делает его подходящим для использования в конструкциях, требующих высоких нагрузок.
  3. Области применения: Д16 часто используется в аэрокосмической отрасли, машиностроении и военной технике, где требуются материалы с высокой прочностью и стойкостью к нагрузкам.

Таким образом, сравнение АД33 с другими марками алюминия показывает, что каждый из этих сплавов обладает своими уникальными свойствами и находит применение в соответствующих отраслях. Выбор конкретной марки алюминия зависит от требований к прочности, стойкости к коррозии и специфики применения.

1. Химический состав АД33

Основные компоненты химического состава АД33 включают:

• Алюминий (Al) - основная база сплава, составляющая более 90-95% от его общего объема.
• Магний (Mg) - содержание варьируется от 3 до 5%, что придает сплаву прочность и устойчивость к коррозии.
• Марганец (Mn) - присутствует в небольших количествах, обычно не более 0.5-1%, улучшая структуру и механические характеристики.
• Кремний (Si) и Железо (Fe) - каждый элемент составляет до 0.5%, уменьшая пластичность, но улучшая твердость.
• Цинк (Zn) и Титан (Ti) - добавляются в следовых количествах для улучшения антикоррозионных свойств и общей прочности сплава.
• Медные (Cu) примеси - не должны превышать 0.1%, так как они могут понизить коррозионную стойкость сплава.

Совместное использование этих элементов направлено на достижение оптимального баланса между прочностью, пластичностью и коррозионной стойкостью, что делает АД33 отличным выбором для различных промышленных и бытовых применений. Химический состав данного сплава строго контролируется для обеспечения стабильного качества и характеристик материала.