Алюминий АМц
Автор: Волков Семён
Дата публикации: 22 Августа 2024
| Марка: АМц | Класс: Деформируемый алюминиевый сплав |
| Применение в промышленности: для производства сварных баков, топливных и маслопроводов, радиаторов и других изделий; обладает высокой коррозионной стойкостью | |
| Химический состав в % сплава АМц | ||
| Fe | до 0,7 | |
| Si | до 0,6 | |
| Mn | 1 - 1,6 | |
| Ti | до 0,2 | |
| Al | 96,35 - 99 | |
| Cu | до 0,15 | |
| Mg | до 0,2 | |
| Zn | до 0,1 | |
| Дополнительная информация и свойства |
| Твердость материала: HB 10 -1 = 30 МПа | |
| Свариваемость материала: без ограничений. |
| Механические свойства сплава АМц при T=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 отожженный | 0,7-10,5 | 110 | 60 | 25 | |||||||
| Лист нагартованный | 0,7-10,5 | 170 | 130 | 10 | |||||||
| Лист нагартованный | 0,7-10,5 | 220 | 180 | 5 | |||||||
| Пруток без термической обработки | 20 | 70 | 26,5 | 170 | 110 | 18 | 65 | ||||
| Плита без термической обработки | 25 | 150 | 120 | 22 | |||||||
| Механические свойства сплава АМц при высоких температурах | |||||
| Прокат | Т испытания | σв, (МПа) | σ0,2, (МПа) | δ5, % | ψ, % |
| Лист отожженный 3 мм | 20 100 200 300 | 110 95 70 45 | 30 35 41 45 | ||
| Механические свойства сплава АМц при низких температурах | |||||
| Прокат | Т испытания | σв, (МПа) | σ0,2, (МПа) | δ5, % | ψ, % |
| Плита без термической обработки 20 мм | 20 -196 | 150 300 | 120 155 | 24 34 | |
| Физические свойства сплава АМц | ||||||
| T (град) | E 10 - 5 (МПа) | α 106 (1/град) | λ (Вт/(м·град)) | ρ (кг/м3) | C (Дж/(кг·град)) | R 109 (Ом·м) |
| 20 | 0.71 | 2730 | 34.5 | |||
| 100 | 23.2 | 180 | 1090 | |||
| 200 | 25 | |||||
Используются для продукции, изготовляемой методом глубокой вытяжки и сварки, от которых требуется высокая устойчивость к коррозии (например, трубопроводы для топлива, радиаторы сельскохозяйственной и автомобильной техники, сварные бензобаки), а также для создания заклепок, корпусов и мачт кораблей, деталей лифтов и кранов, шасси транспортных средств и прочих элементов.
Коррозионные характеристики сплава АМц: сплав АМц, являющийся наиболее популярным сплавом системы А1-Мn, в отожженном виде демонстрирует коррозионную стойкость, сопоставимую с коррозионной стойкостью чистого алюминия. Добавление марганца в сплав оказывает положительное воздействие, так как он образует с железом интерметаллические соединения (Мn, Fe)Al, AlFeMnSi и другие, обладающие достаточно отрицательным электродным потенциалом, что нейтрализует катодное влияние железа и улучшает защитные свойства оксидной пленки на алюминии. Благодаря этому, в некоторых случаях коррозионная стойкость сплава АМц в атмосферных условиях превосходит стойкость чистого алюминия. Интерметаллические соединения также способствуют образованию структурной анизотропии, что замедляет развитие коррозии в направлении, перпендикулярном поверхности полуфабриката.
Однако, на сплаве АМц отмечается и негативное влияние коррозионной анизотропии. Если нагартовка повышает коррозионную стойкость алюминия (увеличивается сопротивление питтинговой коррозии), то для сплава АМц она может снизить эту стойкость — появляются условия для расслаивающей коррозии. Эта тенденция усиливается пропорционально степени нагартовкн и связывается с образованием микронадрывов около твердых интерметаллических включений МnА16. По этой причине добавление в сплав большого количества других элементов, способствующих образованию интерметаллических соединений, например титана, ухудшает его коррозионную стойкость в нагартованном состоянии. Однако, учитывая вышеизложенные закономерности, более значительное влияние на расслаивающую коррозию сплава АМц могут оказывать интерметаллидные соединения марганца с железом, выступающие в роли катодов, так как концентрация последнего в сплаве достаточно высока (до 0,7%).
В состоянии полунагартованности, особенно при изготовлении листов по схеме НТМО с частичным отжигом, сплав АМц проявляет низкую чувствительность к расслаивающей коррозии. В основном коррозия прогрессирует по питтинговому механизму, однако в точках коррозионных очагов можно заметить локальное вздутие металла, наблюдаемое и у множества других сплавов со структурной анизотропией. При этом глубина коррозии обычно не превышает стандартные значения и часто даже меньше благодаря положительному влиянию коррозионной анизотропии. Поэтому такое локальное отслаивание не оказывает заметного негативного воздействия на долговечность конструкций, но может повлиять на эстетический вид анодированных конструкций из-за локального разрушения анодно-оксидной пленки. Увеличение степени деформации при нагартовке усиливает интенсивность расслаивающей коррозии, но даже в этом случае её опасность не достигает уровня высоколегированных сплавов. Однако в условиях промышленной атмосферы с высоким уровнем агрессивности степень проявления РСК достаточно значительна.
Рост содержания меди до 0,2 % увеличивает устойчивость к расслаивающей коррозии у нагартованных полуфабрикатов из сплавов системы Al-Mn. Вероятно, добавление меди в сплав улучшает потенциал пробоя, что приводит к снижению вероятности возникновения и распространения подповерхностной коррозии около катодных интерметаллических фаз.
Особенности прессования алюминиевых сплавов типа АМц (и аналогичных): все алюминиевые сплавы можно условно разделить на три группы.
К первой группе относятся технический алюминий и малолегированные сплавы типа АД31, АМц и другие, которые в диапазоне температур горячего прессования без применения смазки допускают (при прочих равных условиях) высокие скорости истечения (до 50—100 м/мин) без образования поверхностных трещин.
Ко второй категории относятся сплавы типа АВ, 01915, АМг2 и другие. Эти материалы могут работать при средних скоростях истечения (5—20 м/мин).
Третья категория включает высоколегированные сплавы и сплавы с повышенным содержанием меди, которые подвержены образованию трещин. При их прессовании без использования смазки возможны лишь низкие скорости истечения (0,5—5 м/мин). Примеры сплавов этой категории: АМг6, Д16, В95 и прочие.
Кроме указанных факторов, в определенных ситуациях могут существовать и другие ограничения для скорости истечения.
Таким образом, при прессовании сплавов первой категории, ограничение скорости истечения может быть обусловлено техническими возможностями оборудования. В особенности это связано с динамическими характеристиками гидропривода, поскольку в общей ситуации скорости движения прессового инструмента и создаваемое давление (при прочих равных условиях) имеют прямую взаимосвязь — увеличение скорости снижает давление, передаваемое на инструмент. При этом давление прессования будет соответствовать значению, развиваемому прессом при определенной скорости инструмента, и дальнейшее увеличение скорости становится невозможным.
Кроме того, на ограничения скорости вытекания металла могут влиять и различные другие факторы, такие как эффективность уборочной техники, способность регулятора скорости быстро повышать ее в начале рабочего хода и понижать к концу, особенно это актуально при коротких заготовках, и т. д.
К факторам, способствующим увеличению скорости вытекания при прессовании алюминиевых сплавов, относятся:
1. Уменьшение температурного диапазона нагрева заготовок перед прессованием.
2. Проведение гомогенизации литых заготовок (в частности, для сплавов второй и третьей групп).
3. Использование технологических смазок и покрытий на инструменте, которое снижает контактное трение и, в свою очередь, увеличивает скорость вытекания для сплавов третьей группы в 2—3 раза.
4. Применение таких конструкций матриц (особенно каналов), которые наиболее эффективно выравнивают скорость вытекания различных элементов профилей.
5. Использование технологических элементов в форме ребер жесткости для прессования изделий с тонкими стенками и широкополочными профилями.
6. Применение локального охлаждения матричного канала, которое уменьшает температуру выходящего изделия, при этом не существенно снижает температуру пластической зоны.
7. Создание противодавления за счет уменьшения конусности матричного канала или за счет применения внешней силы, что уменьшает растягивающие напряжения в поверхностных слоях изделий.
Эти и другие меры, основанные на анализе вышеуказанных особенностей течения металла при прессовании алюминиевых сплавов и факторов, влияющих на скорость истечения, позволяют в ряде случаев значительно увеличивать допустимые скорости истечения для различных групп сплавов.
Конструкции пресс-инструмента
Конструкция матрицы оказывает значительное, а иногда и решающее влияние на качество поверхности, точность размеров, допустимые скорости выхода прессуемых изделий и другие параметры. Особое значение имеют форма канала, конструкция иглы и прессовой шайбы.
К технологическим элементам инструмента относятся:
1. Форма и размеры выходного сечения канала матрицы. Они должны учитывать упругие, деформационные и температурные изменения в ходе прессования, а также упругую деформационную и термическую усадку прессуемого профиля и внеконтактную
пластическую деформацию металла, связанную с неравномерностью течения отдельных частей профиля и наличием радиальной составляющей скорости течения частиц металла.
2. Форма и длина калибрующих поясков канала матрицы, позволяющие регулировать сопротивление движению отдельных элементов профиля.
3. Радиусы скругления на входных и выходных кромках канала матрицы, оптимальные значения которых зависят от качества поверхности изделий и скорости истечения, различны для разных групп сплавов.
4. Входные углы, также известные как «тормозные» углы, на рабочем пояске матрицы, которые создают дополнительные сопротивления потоку металла.
5. Распорные углы, предназначенные для компенсации усилий, сжимающих канал матрицы при прессовании.
6. Углы наклона образующей рабочей поверхности матрицы и переход от поверхности контейнера к поверхности матрицы, которые играют значительную роль при прессовании со смазкой.
7. Переходные каналы или «карманы» у матриц, используемых при прессовании профилей периодического сечения, их форма, размеры и радиусы скругления.
8. Расположение профиля в плоскости матрицы относительно оси прессования, которое влияет на перераспределение объема металла заготовки по областям, из которых формируются отдельные части профиля, а значит, и на характер течения металла.
9. Дистанция между каналами многоканальных матриц и их ориентация относительно оси прессования, которые воздействуют на стабильность геометрических размеров и степень неравномерности скорости истечения.
10. Толщина матрицы, имеющая значительное влияние на деформацию изгиба её отдельных элементов, что заметно изменяет размеры прессуемых изделий и уменьшает стойкость при производстве профилей с полузамкнутыми полостями (особенно для матриц консольного типа).
11. Конструкция гребня, параметры, конфигурация и расположение каналов для пропуска металла, а также объем «камеры» сварки у матриц с встроенной иглой, используемых для создания полых профилей. Эти характеристики оказывают влияние на устойчивость матриц, требуемое давление при прессовании, качество сварного шва, а также на геометрические параметры и поверхность конечных изделий.
12. Конусность игл, глубина конусных ступеней и радиусы переходов у ступенчатых игл, применяемых для изготовления труб постоянного и переменного сечения, которые определяют перепад размеров трубы вдоль ее длины, протяженность перехода размеров у труб с переменным сечением и форму данного перехода.
13. Размеры и форма прессшайб, которые определяют толщину «рубашки» при прессовании без смазки, величину затечки, форму прессостатка и характер распрессовки при прессовании со смазкой.
