Дюралюминий: состав сплава, его свойства и применение

• Состав сплава
• Классификация дюралевых сплавов
• Свойства сплавов
• Технология производства дюралюминиевых сплавов
• Виды проката
• Область применения изделий из дюралюминия

Дюралюминий - металл, состоящий из алюминия и добавок, повышающих эксплуатационные характеристики металла. Дюралевый прокат используется в различных областях промышленности, металл отличается повышенной прочностью и высокой термостойкостью.

Название дюраль сплав получил в честь изобретателя – немецкого инженера Альфреда Вильма, который применил технологию естественного старения алюминия на металлургическом предприятии города Дюрен еще в 1903 году.

Состав сплава может меняться в зависимости от процентного соотношения присадок. В России используют различные названия этой группы сплавов: дюраль, дюралюминий, дюралюмин.

Состав сплава

Основными легирующими присадками в сплаве являются медь и магний. Базовый состав дюралюминия:

• алюминий (до 94%);
• медь (до 5,5%);
• магний (до 0,8%);
• марганец (до 0,6%).

Также в состав может входить небольшой процент железа, цинка и прочих металлов.

В зависимости от процентного соотношения присадок, меняются характеристики сплава:

• увеличение процентного соотношения меди дает повышение прочности металла за счет дисперсионного упрочнения;
• добавка лития повышает упругость при снижении плотности;
• кремний снижает пластичность, повышаются риски образования трещин при таких видах металлообработки, как литье и сваривание, нейтрализовать эти характеристики можно добавлением в сплав железа;
• хром повышает температуру кристаллизации металла;
• бериллий повышает антикоррозийные свойства и увеличивает прочность.

Таким образом с помощью присадок можно создавать дюралевые сплавы с требуемыми характеристиками.

Классификация дюралевых сплавов

Выделяют три основных вида дюралюминиевых сплавов, в зависимости от состава: магналии, авиали, дюралюмины.

В состав магналиев входит либо марганец либо магний. Сплав обладает высокой антикоррозийной стойкостью, сплавы хорошо поддаются обработке при помощи и пайки, плохо обрабатываются резкой, к магналиям невозможно применять технологию закалки. Материал используется для изготовления сосудов, элементов для автомобильной топливной системы и проч.

Авиали – сплавы, в состав которых входит кремний и магний. Этот металл обладает высокой прочностью, при сварке и пайке получаются прочные устойчивые швы. При изготовлении сплава применяется технология нагрева до 520С и последующее охлаждение. Авиали широко применяют в авиационной промышленности и ракетостроении.

Дюралюмин – сплав, в состав которого входит медь и марганец. Этот сплав уступают по антикоррозийным свойствам магналиям и авиалям. Для повышения антикоррозийной стойкости детали из дюралюмина покрывают слоем чистого алюминия. Металл имеет широкую область применения: машиностроение, пищевая промышленность и проч.

Свойства сплавов

Из основных физических характеристик дюралюминиевых сплавов выделяют небольшой удельный вес: всего 2,8г/см2 (для сравнения, этот коэффициент у стальных сплавов равен 8). При этом металл обладает повышенной прочностью, устойчив к экстремально высоким температурам, выдерживает серьезные нагрузки. Прочность дюралюминия аналогична прочности стали, но при этом металл имеет меньший вес.

Из технологических характеристик сплава также стоит выделить:

• высокая температура плавление (примерно 650С);
• статистическая прочность, что обуславливает устойчивость к нагрузкам;
• невысокая стоимость, обусловленная простой технологией изготовления сплава.

Технология производства дюралюминиевых сплавов

Процесс изготовления дюраля состоит из нескольких этапов. Сначала смешивают гранулы металлов, входящих в состав сплава, затем производят нагрев массы до 500-520°C. Полученный сплав резко охлаждают, используя воду и селитру.

Увеличение конструкционной прочности металла применяют технологию искусственного старения. Для этого дюралюминий выдерживают при повышенной температуре. Технология позволяет увеличить показатели прочности, в том числе, предел текучести. Однако при искусственном состаривании, в отличие от процесса естественного старения металла, снижается коэффициент вязкости.

Дюралюминии маркируются, в зависимости от технологии обработки:

• Т – закалка и естественное старение;
• Т1 – закалка и искусственное старение;
• А – использование дополнительной обработки: покрытие алюминиевым слоем, защитными лаками и другие.

Виды проката

Из дюралюминия изготавливают различные виды металлопроката, но наиболее распространенным является листовой прокат. В ассортименте производителей представлены листы толщиной от 0,3 до 10 мм. Листовой прокат из дюралюминия используется для отделочных работ, например, для облицовки промышленных ангаров и прочих строений. Листы применяют в машиностроении, самолетостроении, в строительстве, из материала изготавливают элементы лестничных конструкций, перекрытий и проч.

Рифленые дюралевые листы применяют при строительстве транспорта, в том числе, для изготовления трапов и полов.

Дюралюминиевые листы также нередко применяют для декоративной отделки. Материал можно красить, что позволяет реализовать различные идеи.

Плиты из дюралюминия могут иметь толщину свыше 60 мм. Это легкий и прочный материал, который отлично поддается сварке. При этом швы обладают повышенной прочностью и герметичностью. Металлопрокат применяют в самолетостроении, в строительной области, в кораблестроении.

Поскольку дюралюминий обладает пластичностью, то плиты и листы нередко используются в качестве заготовок для изготовления изделий различной формы.

Трубный прокат из дюралюминия может быть следующих видов:

• с квадратным, прямоугольным и круглым сечением;
• тонкостенным (толщина стенки до 5 мм) и толстостенным (толщина стенки свыше 5 мм);
• различного диаметра;
• сварные, холоднодеформированные, прессованные.

Одно из основных преимуществ дюралюминиевого трубопроката – высокая устойчивость к образованию коррозии. Трубы отличает повышенная прочность и долговечность. Прокат используют для трубопроводов, для монтажа инженерных системы, трубы из дюраля также применяют в качестве заготовок для различных каркасов и конструкций.

Еще один вид металлопроката из дюралюминия – пруток. Изделие представляет собой профиль небольшого диаметра с круглым, овальным, квадратным или прямоугольным сечением. Пруток имеет широкий спектр применения. Материал сочетает высокую прочность и небольшой вес, поддается различным видам обработки, в том числе, резке, отличается хорошей пластичностью. Пруток используют как готовое изделие и в качестве заготовок для изготовления различных деталей и элементов.

Область применения изделий из дюралюминия

Практически с момента открытия сплава его стали использовать в самолетостроении. Дюраль отлично подходит в качестве материала для элементов летательных аппаратов, металл обладает высокой прочностью и небольшим весом. Сначала из сплава изготавливали каркасы для дирижаблей, металл также стал одним из основных материалов при производстве первых самолетов.

Сейчас дюралюминий также применяют в самолетостроении, ракетостроении, машиностроении, кораблестроении. Стоит выделить и следующие сферы применения:

• изготовление изоляционных материалов;
• изготовление фольги;
• пищевая промышленность;
• строительство.

По сути, сплав применяют практически во всех отраслях промышленности. Востребованность металла обусловлена уникальными эксплуатационными характеристиками и невысокой стоимостью.