Рейтинг:  5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 


 

 

Маркировка алюминия и алюминиевых сплавов используемых в авиастроении

          Содержание статьи.

Маркировка алюминия и алюминиевых сплавов

Деформируемые алюминиевые сплавы

Литейные алюминиевые сплавы

Спеченные сплавы на основе алюминия

Композиционные материалы на основе алюминия

 

 

Маркировка алюминия и алюминиевых сплавов

Чистый алюминий маркируется в зависимости от содержания в нем примесей, различается;

  • А999 — алюминий особой чистоты;
  • А995, А99, А97, А95 — алюминий высокой чистоты;
  • А85, А8, ... — алюминий технической чистоты.

        Алюминий особой чистоты применяется в производстве полупроводниковых приборов и для исследовательской работы.

        Алюминий высокой чистоты применяется для плакирования деталей электро- и радиооборудования.

        Алюминий технической чистоты используется для приготовления алюминиевых сплавов, изготовления проводов, прокладок

 

      Технический  алюминий  обозначается    буквами  АД   (алюминий деформируемый), в случае использования более чистого алюминия ставится цифра  1. Сочетание букв АМг и АМц означает сплав алюминия (А) с магнием (Mг) и марганцем (Мц). У сплавов алюминия с магнием цифра показывает процентное содержание магния. Так, например, сплавы марок АМгЗ, АМг5, АМг6 содержат соответственно 3, 5 и 6% магния.

Сплавы в виде полуфабриката обозначаются буквами, которые ставятся после маркировки сплава: А — означает, что сплав повышенного качества, из лучшего алюминия; М — мягкий, отожженный; П — полунагартованный (степень обжатия 40%): Н — нагартованный (степень обжатия 80%). Так, отожженные сплавы обозначаются АДМ, АМцАМ, полунагартованные — АМгАП и нагартованиые — АД1Н. АМгЗН.

       Дюралюминий обозначают буквой Д и цифрой, показывающей условный номер сплава, например сплав Д1, Д16, Д18, Д20. Некоторые сплавы, разработанные и последнее время, с маркировкой В65 ВД17 (дюралюминий, покрытый тонким слоем чистого алюминия для придания сплаву коррозионной стойкости) называют алькледом (Альклед это термин, торговая марка)

       Высокопрочный сплав алюминия с цинком и магнием обозначается В94, В95, В96 (вторая цифра указывает номер сплава).

       Состояние полуфабрикатов высокопрочных сплавов и характер плакировки также имеют буквенно-цифровую маркировку: М— мягкий, отожженный; Т— термически обработанный, закаленный и естественно состаренный. T1- термически обработанный, закаленный и искусственно состаренный; Н — нагартованный (нагартовка листов дюралюминия около 5—7%, а сплавов В95—3%); H1—усиленно нагартованный (нагартовка листов около 20%); В — повышенное качество выкатки закаленных и состаренных листов; О — повышенное качество выкатки отожженных листов; Б — листы без плакировки или с технологической плакировкой; УП — утолщенная плакировка (8% на сторону); ГК — горячекатаные листы, плиты; ТПП — закаленные и состаренные профили повышенной прочности (для Д16).

        Геометрическая маркировка. В конце маркировки для листового материала указывается его толщина в миллиметрах, а для профилей — условное цифровое обозначение формы сечения и размеров. Например, маркировка Д16АТНВЛ2,5 означает, что плакированный листовой дюралюминий Д16 — повышенного качества, термически обработан, нагартован и имеет повышенное качество выкатки. Толщина листа 2,5 мм.

       Заклепочные сплавы. Сплавы, идущие на изготовление заклепок, имеют в маркировке букву П (сплав для проволоки), например ДЗП, Д16П.

       Алюминиевые сплавы для ковки и горячей штамповки обозначаются буквами АК (алюминиевые ковочные) и цифрой — условным номером сплава, например сплавы АК4, АК4-1, АК6, АК6-1, АК8. Дополнительная цифра -1  показывает, что сплав является близкой модификацией сплава без цифры.

        Разработанные в последнее время ковочные сплавы имеют нестандартную маркировку, например сплав Д20.

       Литейные алюминиевые сплавы обозначаются буквами АЛ (алюминиевые литейные) и цифрой, показывающей условный номер сплава, например сплав АЛ2, АЛ4. АЛ9 и т. д. Исключение составляют новые марки литейных сплавов ВИ-11-3, В300, В14-А.

        Силумины. В зависимости от состава все алюминиевые литейные сплавы делятся на силумины, представляющие собой сплавы алюминия и кремния (АЛ2. АЛ4, АЛ9), и легированные силумины — сплавы алюминия и кремния с добавкой меди (АЛЗ, АЛ5. АЛ9) или магния (АЛ 13, ВИ-11-3). Применяются также альтмаг — сплав алюминия и магния (АЛ8)—и сплавы алюминия с медью (АЛ7, АЛ 19).

       Режимы термообработки. Для литейных алюминиевых и магниевых сплавов применяют следующие обозначения режимов термической обработки: T1— старение; Т2 — отжиг; Т4 — закалка; Т5 — закалка и частичное старение; Т6 —закалка и полное старение до наибольшей твердости; Т7 — закалка и стабилизирующий отпуск; Т8 — закалка и смягчающий отпуск. Например, обозначение АЛ4Т6 показывает, Что сплав АЛ4 подвергается термической обработке по режиму Т6, состоящему из закалки и полного старения.

 

 

Деформируемые алюминиевые сплавы

Маркировка алюминия и алюминиевых сплавов используемых в авиастроении

 

        АМц (1,0—1,6% Мп, 0,6% Si 0,7% Fe) обладает высокой пластичностью (табл. 2.7) в отожженном состоянии (АМцМ) и низкой в нагартованном (АМцН), хорошо сваривается  газовой, атомно-водородной  и контактной сваркой, применяется для изготовления баков, бензо- и маслопроводов, горловин кронштейнов, патрубков и фланцев горловин и малонагруженных деталей. Термической обработкой не упрочняется. Отжиг при 350—410° С, охлаждение на воздухе. Температура ковки и штамповки 420—475° С.

       АМг (2,0—2,8% Mg, 0,15—0,40% Мп, 0,4% Si, 0,4 Fe) обладает такими же пластическими свойствами, как АМц, хорошо сваривается атомно-водородной и контактной сваркой, удовлетворительно — газовой. В отожженном состоянии имеет неудовлетворительную обрабатываемость резанием, в полунагартованном и нагартованном — удовлетворительную. Применяется для изготовления баков, бензо- и маслопроводов, стенок входных " патрубков, направляющего конуса заглушек и других средненагруженных деталей авиационной техники. Термической обработкой не упрочняется. Отжиг при 350—410° С, охлаждение на воздухе. Температура ковки и штамповки 420—275°С.

        АМг5П (5,2 Mg, 0,4% Мп) имеет высокую пластичность в отожженном состоянии, термической обработкой не упрочняется, удовлетворительно сваривается атомно-водородной, точечной и газовой сваркой, обладает высокой коррозионной стойкостью, поставляется в виде проволоки, применяется для изготовления заклепок для клепки конструкций из магниевых сплавов. Заклепки ставятся в отожженном состоянии. Температура отжига 340—410° С с охлаждением на воздухе.

         АВ (0,2-0,6% Сu, 0,45-0,95% Mg, 0,15-0,35% Мn, 0,5-1,2% Si) имеет высокую пластичность в отожженном состоянии (АВТ) и среднюю после закалки и старения (АВТ), хорошо сваривается точечной и атомно-водородной сваркой, удовлетворительно — газовой, применяется для изготовления деталей требующих хорошей пластичности в холодном и горячем состоянии штампованных и кованых деталей сложной формы. Температура ковки и штамповки 470-475° С

Термическая обработка: закалка с 010—525° С в воде, старение естественное или искусственное при 150° С в течение 6 ч, отжиг при 350-370° С, охлаждение на воздухе (рис. 2.2).

 

         Д18П   (2,6%   Сu, 0,35%   Mg) - дюралюминий   повышенной    пластичности.

Применяется для изготовления заклепок, которые ставят после закалки и естественного старения. Закалка с 490—505° С в воде и естественного старение не менее 4 суток (рис. 2.3).

 

 

          Д3П имеет высокую пластичность в отожженном состоянии; применяется для изготовления заклепок, которые ставятся в свежезакаленном состоянии не позднее 3 ч после закалки (сплав Д3П заменяется сплавом Д18П). Термическая обработка: закалка с 490-500° С в воде, естественное старение не менее 4 суток, отжиг при   340—370° С,  охлаждение  на воздухе.

          В65  (4,2% Сu,      0,2 % Mg, 0,4% Mn) —сплав   для заклепок, которые ставятся в закаленном состоянии и состаренными, так как пластичность его удовлетворительная и заклепки не надо разупрочнять постановкой. Заменяет сплавы Д1 и Д16. Термическая обработка: закалка с 510-520° С в воде, старение при комнатной температуре в течение   10 суток при температуре 50° С в течении 3 суток

         Д7А  сплав  для  ободьев  колес  шасси,  применяется после закалки и старения.

         Д1   (4,3 % Cu, 0,6% Mg, 0,6%Mn,>=0,7% Si, >=0,7% Fe) имеет среднюю пластичность  табл. 2.8 Обрабатываемость резанием удовлетворительная после закалки и старения (Д1Т) и пониженная после отжига. Применяется для изготовления силовых элементов средней прочности: деталей каркаса, штампованных узлов крепления, лопастей винтов, заклепок (последние ставятся в свежезакаленном состоянии не позже 2 ч после закалки). Термическая обработка: закалка с 490—510° С в воде и естественное старение в течение не менее 4 сут, отжиг при 350—370° С, охлаждение на воздухе.

 

 

         Д16 (3,8—4,9% Сu, 1,2—1,8 Mg, 0,3—0,9% Мn)—дюралюминий повышенной прочности. Пластичность в отожженном и свежезакаленном состоянии — средняя, обрабатываемость Д16Т и Д16ТН — удовлетворительная, Д16М — пониженная. Применяется для изготовления силовых элементов конструкции: деталей каркаса, обшивки, шпангоутов, нервюр, лонжеронов, заклепок. При изготовлении сильно нагруженных деталей рекомендуется заменять сплавом В95. Заклепки ставят в свежезакаленном состоянии не позже 20 мин после закалки. Термическая обработка: закалка с 495—505° С в воде, естественное старение не менее 4 сут, отжиг при 350—370° С, охлаждение на воздухе. Отжигу Д16ТН должен предшествовать нагрев при 450—500° С.

        В95 (5—7% Zn, 1,8—2,8% Mg, 1,4—4,0% Cu, 0,2—0,6% Мn, 0,10—0,25% Сr) — высокопрочный алюминиевый сплав (табл. 2.9). Пластичность в отожженном и свежезакалениом состояниях такая же, как у сплава Д16 в тех же состояниях. В состаренном состоянии значительно ниже. Обрабатываемость резанием и свариваемость точечной сваркой хорошие, газовой — неудовлетворительная. Применяется для изготовления силовых деталей конструкции: лонжеронов, стрингеров, шпангоутов, обшивки, нервюр. Термическая обработка; закалка с 465—475°С, охлаждение в воде, искусственное старение плакированных изделий при 120° С в течение 24 ч, неплакироваиных — при 140° С в течение 16 ч, отжиг при 420° С, охлаждение в печи до 150° С и далее на воздухе.

 

 

          АК4 (1,9—2,5%, Сu, 1,4—1,8% Mg, <=0,2 Мn, 1,0—1,5% Fe, 0,5—1,2% Si, 1,1—1.6%  Ni)—жаропрочный деформируемый   алюминиевый сплав, имеет пониженную пластичность в горячем состоянии, удовлетворительно сваривается атомно-водородной сваркой. Обрабатываемость резанием удовлетворительная. Применяется для изготовления деталей двигателей и других изделий, работающих при температурах до 350°С. Термическая обработка: закалка с 515±5°С, в воде, старение при 170° С в течение 16 ч.

          АК4-1 (1,9—2,5% Сu, 1,4-1,8% Mg, <=0,2% Мn, 1,0-1,5% Fe, 1,0-1,5 Ni) — жаропрочный деформируемый сплав. Модификации сплава АК4. Обладает более высокими (по сравнению с АК-4) прочностными характеристиками, имеют удовлетворительную пластичность в горячем состоянии, удовлетворительно сваривается и обрабатывается резанием. Термическая обработка: закалка с 525—535° С искусственное старение при 170° С в течение 16 ч.

         АК6 (1,8—2,6% Сu, 0,4—0,8% Mg, 0,4—0,8% Мn) — авиаль повышенной прочности (табл. 2,10), применяется для изготовления штампованных и кованных деталей сложной формы и средней прочности: крыльчаток компрессора и вентиляторов, заборников, лопаток диффузоров и других деталей. Термическая обработка: закалка с 500—515° С в воде и искусственное старение при 150—160° С в течение 12—15 ч.

 

 

          АК6-1 (2,2% Сu, 0,6% Mg, 0,6% Мn, 0,9% Si, 0,1% Ti, 0,2% Сr)  сплав более пластичный, чем сплав АК6; используется для изготовления кованных и штампованных деталей сложной формы: колес компрессоров, заборников крыльчаток и других деталей.

           АК8 (4,4% Сг, 0,6% Mg, 0,7 Мn, 0,9 Si)—сплав с большой прочностью но хуже чем АК6-1. Обрабатывается давлением в горячем состоянии и поэтому может применяться для штамповки высоконагруженных самолетных деталей менее сложной формы: рам, фитингов и т. п.

        Недостатком сплава, ограничивающим его применение для изготовлена тонкостенных деталей, является склонность в искусственном состаренном состоянии к межкристаллитной коррозии.

 

 

 

 

Литейные алюминиевые сплавы

         Эти сплавы при ремонте применяются редко, а в авиастроении находят применение сплавы АЛ1 АЛ2, АЛЗ,  АЛ4, АЛ5, АЛ6,  АЛ7, АЛ8, АЛ9,   ВИ-113, АЛ 19, B300, В14А (табл. 2.11).

 

 

       АЛ4 и АЛ5 применяют для изготовления крупных и средних деталей двигателей,  подверженных  значительным    нагрузкам (корпуса масляных  форсунок, фланцев, ферм, картеров, головок цилиндров). К недостаткам сплавов относится их низкая  жаропрочность. Поэтому они непригодны для  изготовления деталей работающих при температуре выше 200—250° С.

        АЛЗ и АЛ8 с хорошими литейными свойствами, но со средней механической прочностью. Применяют для средних и мелких деталей двигателей и оборудования, не подверженных значительным нагрузкам (корпусов приборов, карбюпаторов, арматуры и т. п.).                                                                                      

         АЛ7 АЛ 8, АЛ9 используют для литья самолетных деталей, кронштейнов качалок, педалей и т.п.

          ВИ-11-3 обладает высокой  коррозионной стойкостью, хорошими литейными свойствами и повышенной прочностью, упрочняется режимом Т4, имеет удовлетворительную свариваемость газовой сваркой и хорошую обрабатываемость резанием, применяется для изготовления (литьем в землю, кокиль или под давлением) деталей повышенной коррозионной стойкости.

          АЛ19 обладает низкой коррозионной стойкостью, невысокими литейными свойствами, но высокими механическими качествами и жаропрочностью. Упрочняющая термическая обработка по режимам Т4 и Т5 Хорошо сваривается и обрабатывается резанием, применяется для изготовления   литьем в землю самолетных деталей, работающих при температурах 175—300° С

 

 

Спеченные сплавы на основе алюминия

       Деформируемый жаропрочный сплав из спеченного алюминиевого порошка (САП) получают путем прессования и спекания алюминиевого порошка при 500—600° с

       Из полученных брикетов изготовляют листы прутки трубы, профили и другие полуфабрикаты Плотность САП 2,7 г/см3. Он хорошо сваривается, легко обрабатывается резанием и обладает высокой коррозионной стойкостью

       По жаропрочности САП превосходит алюминиевые сплавы при 300—500° С и выше Это объясняется наличием окиси алюминия Аl2Оз . С увеличением окиси алюминия в различных марках САП жаропрочность возрастает, а пластичность несколько уменьшается

       Детали из САП длительно работают до 300—550° С и кратковременно до 700—1100° С.  САП рекомендуется применять также для деталей, работающих в тяжелых коррозионных условиях

       Спеченные алюминиевые сплавы  (САС)   получают путем  горячего брикетирования и последующего    прессования при 500°С смесей порошков алюминия с  другими  элементами.

    В  САС 1    добавляют    25—30%    Si    и   5—7%    Ni а в САС 4 10—15%  Si и 17—25%  SiC   Сплавы САС обладают низким коэффициентом линейного расширения и применяются для изготовления приборов

      Разработаны сплавы САС Д16, САС В96 по своим свойствам подобные сплавам Д16 и В96 но не имеющие технологических дефектов связанных с литьем (окисных и шлаковых включений ликвационных зон) и обработкой давлением (анизотропии свойств)

       Состав и свойства спеченных сплавов и порошков САС 1 содержит 6—9% Аl2О3 σв=280 Н/мм2, δ=5%, σв = 40 Н/мм2 при 500°С

 САП2 содержит 9 —13% Аl2O3 σв=320 Н/мм2 δ=4% при 500° С σв = 100 Н/мм2,

 САП3 содержит 13 —18% Al2O3 σв = 400 Н/мм2 δ=3%, при 500° С σв-= 130 Н/мм2,

 САП4 содержит 18—22% Аl2O3> σв = 450 Н/мм2, δ = 15% при 500° С σв = = 130 Н/мм2

 

Композиционные материалы на основе алюминия

        Композиционными называют сложные материалы в состав которых входят сильно отличающиеся по свойствам нерастворимые или малорастворимые друг в друге компоненты. Они имеют высокие прочность сопротивление хрупкому разрушению, жаропрочность, модель упругости и термическую стабильность свойств. Волокнистые и дисперсионно-упрочненные наполнители. По форме наполнителя композиционные материалы разделяют на волокнистые и дисперсионно упрочненные. Первые упрочняются волокнами или нитевидными кристаллами тугоплавких соединений и элементов (Аl2O3, SiC С, В и др), а также тонкой микронной вольфрамовой или прочной стальной проволокой. Вторые упрочняются наполнителями из тонкодисперсных тугоплавких частиц оксидов карбидов, боридов, нитридов

         Сплав ВКА-1 —композиционный материал на основе алюминия и его сплавов. Модуль упругости, предел прочности и выносливости до температур 500 С в композиционных материалах в 2—3 раза выше, чем у обычных алюминиевые сплавов

     На рис 2.4 показана зависимость модуля упругости и предела прочности от температуры испытания композиционного материала ВКА 1 на алюминиевой основе, упрочненного высокомодульными непрерывными волокнами бора, в сравнении   с   высокопрочным   сплавом В95 и жаропрочным алюминиевым сплавом АК4 1.  Сплав  ВКА-1 содержит 50% волокон бора  диаметром    100 мкм с σв = 2500—3500  Н/чм2    и    Е = 400 кН/мм2, что обеспечивает   ему при    20° С σв  = 1000—1200 Н/мм2, а при 400° С σв = 600 Н/мм2 (как у сплава В95 при комнатной  температуре) . Плотность ВКА 1  2,65 г/см3, а удельная прочность σb/y=41, т. е  выше   чем у высокопрочных сталей и титановых сплавов.

 

 

         Замена сплава В95 при изготовлении лонжерона крыла самолета на титановый сплав с подкрепляющими элементами из сплава ВКА 1 увеличивает его жесткость на 45% и дает экономию в весе около 42%. К тому же дисперсионно упрочненные сплавы не имеют анизотропии свойств, как волокнистые композиционные материалы.

Источник: Справочник по авиационным материалам и технологии их применения.