Алюминий ад 31 что это?

АД31 - сфера использования, химический состав, особенности
Содержание

Алюминий ад 31 что это?

Алюминий АД31

Марка: АД31 Класс: Алюминиевый деформируемый сплав
Использование в промышленности: для изготовления деталей невысокой прочности и высокой коррозионной стойкости, работающих в интервале от -70 до 50 град.
Химический состав в % сплава АД31
Fe до 0,5

Характеристика сплава алюминия АД31: сплавы АД31, АДЗЗ, АВ п о в ышенной пластичности и коррозионной стойкости системы А1—Mg—Si упрочняются по единому режиму: температура нагрева под закалку 520—530 °С, температура искусственного старения 1С0— 170 °С, время выдержки 10—12 ч. Для высоконагруженных деталей, работающих в условиях переменных нагрузок, старение проводят при 150— 160°С. Для достижения максимальной прочности старение полуфабрикатов следует проводить не позднее чем через 1 ч после закалки, иначе наблюдается снижение oв и о0,2 на 30—50 МПа.

Коррозионная стойкость сплавов высокая; они не склонны к коррозионному растрескиванию под напряжением независимо от состояния материала. Наиболее прочный сплав АВ по коррозионной стойкости уступает сплавам АД31, АДЗЗ.

Сплавы удовлетворительно соединяются точечной, шовной и аргонодуговой сваркой. Обрабатываемость резанием в отожженном состоянии неудовлетворительная, в закаленном и состаренном — удовлетворительная.

Сплав АД31 применяется для деталей невысокой прочности, от которых требуется хорошая коррозионная стойкость и декоративный вид, работающих в интервале температур —70-50 °С. Сплав применяется для отделки кабин самолетов и вертолетов с различными цветовыми покрытиями. Используется в строительстве для дверных рам, оконных переплетов, эскалаторов, а также в автомобильной, легкой и мебельной промышленности.

Производство профилей из сплава АД31 и подобных: полые профили получают двумя способами: трубным методом из полого слитка и прессованием в комбинированную матрицу из заготовки сплошного сечения. Последний метод получил наиболее широкое распространение, так как он позволяет получать полые профили сложной конфигурации с наименьшей разнотолщинностью по длине.

Номенклатура пустотелых профилей чрезвычайно широка: минимальное отверстие 2,2—2,5 мм при толщине стенки 1,5— 5 мм; максимальные габариты определяются диаметром описанной окружности, не превышающей 500 мм при толщине стенки не менее 6—10 мм. Получаемые таким образом изделия имеют одно или несколько отверстий различных форм.

Пустотелые профили прессуют как из легкодеформируемых сплавов АД31, АДЗЗ, АВ, АМг2, так и из труднодеформируемых сплавов Д16, АМгб.

Типовая конструкция прессовой комбинированной матрицы с выступающим гребнем представлена на рис. Матрица имеет корпус 1, собственно матрицу (втулку) 2, рассекатель 3, заканчивающийся иглой 4, которая входит в собственно матрицу. Матрица и игла образуют кольцевой канал, через который выпрессовывается профиль.

Перед входом в кольцевой канал металл заготовки разделяется на два или более потоков в зависимости от конструкции рассекателя. Эти потоки непосредственно перед кольцевым каналом встречаются и свариваются в так называемых карманах матрицы и затем уже выпрессовываются через кольцевой канал. На макро-темплете хорошо заметны сварные швы, число которых равно числу потоков. Исследование сварных швов показало, что по прочности они могут достигать 95% от прочности основного сечения.

Для получения высокопрочного сварного шва необходимо в сварочной камере (кармане) создать высокие гидростатические давления, в 10—15 раз превышающие предел текучести прессуемого металла.

Высота кармана матрицы в значительной мере зависит от диаметра контейнера:

Диаметр контейнера, мм 115 130 170 225 250 — 270 300 и более
Высота кармана, мм 10 15 20 25 30 40

При прессовании разнотолщинных профилей (толщина одной полки превышает в 2 или более раз толщину остальных) для выравнивания скоростей истечения увеличивают объем сварочной камеры в полости гребня, а также эффективную длину рабочих поясков, как на игле, так и на матрице.

Одной из особенностей прессования полых профилей является необходимость получения качественного сварного шва, что достигается за счет наиболее полного удаления металла после прессования из карманов матрицы.

Прессостаток можно отделять путем среза фасонным ножом или путем отрыва при ходе контейнера в сторону, противоположную прессованию. Последний способ нашел наибольшее применение.

Применение последнего способа позволяет полностью удалять остатки металла предыдущего слитка, остающегося в карманах матрицы. Оставшийся металл при прессовании профилей из труднодеформируемых сплавов приводит к несвариваемости шва по длине 2 и более метров.

Для прессования профилей из сплавов Д16 и АМг6 также целесообразно применять матрицы с полуутопленным гребнем.

Особенности данной конструкции следующие: наиболее слабое звено в конструкции матрицы с выступающим гребнем—стойки гребня отсутствуют. Гребень на 1/3 своей высоты выполняется монолитно с корпусом матрицы;

торцовая поверхность матрицы-вставки имеет выемку, являющуюся продолжением кармана собственно матрицы, что позволяет увеличить общую высоту кармана непосредственно под рассекателем до 50 мм без ослабления самого гребня;

форма выемки возможно более приближается к углам естественного истечения металла, что препятствует застою металла в кармане и способствует полному отрыву прессостатка;

ширина рабочих поясков матрицы принимается такой же, как и для прессования сплошных профилей, но для сплава АМг6 их увеличивают на 50%.

Стойкость данной комбинированной матрицы в 20—30 раз выше стойкости обычной матрицы с выступающим гребнем.

В последнее время для улучшения качества наружной поверхности и увеличения скорости прессования профилей из трудно-деформируемых сплавов применяют водоохлаждаемые матрицы.

Типовая конструкция такой матрицы приведена на рис. справа. Собственно охлаждаемой частью комбинированной матрицы является матрица-вставка, где с обратной стороны вокруг рабочего очка выполняется кольцевой канал, в который подводится вода.

Температурно-скоростные режимы прессования пустотелых профилей приведены в таблице.

Температурно-скоростные режимы прессования и выход годного при прессовании пустотелых профилей
Сплав Усилие пресса, Т Диаметр контейнера, мм Теспература, С Скорость истечения, м/мин Выход годного, от заготовки
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 охлаждения (подача воды) подбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить нормальное начало процесса прессования и возможность его продолжения с повышенной скоростью, без изменения температурных режимов нагрева заготовки и контейнера.

Внедрение водоохлаждаемых матриц позволило значительно улучшить чистоту поверхности профилей — на 1—2 балла. Однако стойкость таких матриц несколько уменьшается по сравнению с обычными (без охлаждения).

Контроль наружной поверхности, геометрических размеров, качества микро- и макроструктуры, а также механических свойств существенно не отличается от контроля обычных сплошных профилей. Отличие — обязательный контроль на свариваемость швов. Такой контроль можно проводить двумя путями — методом визуального контроля поперечных макрошлифов и методом излома образцов длиной 30—50 мм вдоль по шву. Выявление внутренних дефектов пустотелых профилей ответственного назначения проводится методом ультразвукового контроля. Контроль качества внутренней поверхности указанных выше изделий осуществляется с помощью перископических устройств.

Полые профили прессуют длиной 5—15 м на малых прессах, а длиной 25—50 м — на больших, с последующей разрезкой на мерные длины непосредственно на столе пресса.

Значения выхода годного при прессовании пустотелых профилей приведены в табл. На величину выхода годного влияет длина прессостатка, достигающая 25—30% от массы слитка.

Алюминиевый сплав АД31Т деформируемый

Сплав алюминия с другими металлами повышает качества, которых не достает основному содержащемуся элементу в этом соединении. К таким соединениям относится сплав АД31Т. Он хорошо сваривается и вытягивается. Он поддаются точечной, шовной и аргонодуговой сварке. Сварные швы имеют 95 процентов прочности от прочности сечения. Особенностью АД31Т является хорошая теплопроводность и электропроводность. Давайте рассмотрим его характеристики.

Характеристики материала

Авиалий относится к соединениям, которые состоят из соединения трех металлов (Al-Mg-Si). А это значит, что в него входят алюминий, магний и кремний. Такой металл очень пластичен, хорошо прокатывается. Такие характеристики АД31Т позволяют делать из него декоративные детали, которые не отличаются высокой прочностью.

Материал обладает антикоррозийной стойкостью в водных растворах и хорошо себя зарекомендовал в агрессивных атмосферных условиях.

Такие свойства придает оксидная пленка, которая образуется на поверхности материала. Она защищает алюминий от растворения в сере, за исключением галогенов.

Сплав хорошо подвергается цветному анодированию и порошковому окрашиванию. Материал можно прессовать и получить полые полуфабрикаты для фасадных конструкций и труб.

Свойства сплава АД31Т

У этого вида металла существуют различные модификации. Вот некоторые из модификаций: АД31Т1 и АД31Т5. Свариваемость у АД31Т1 вполне удовлетворительная, как и у других модификаций. Основной характеристиками АД31Т1 и АД31Т5 являются высокая прочность и антикоррозийность. Срок службы таких металлов увеличивается до семидесяти лет.

Разновидность АД31Т используется в строительстве сложных морских конструкций, механизмов, технологического оборудования.

Повсеместное распространение он получил, благодаря своим качествам:

  • Не токсичный.
  • Стойкий к коррозии.
  • Прочный.
  • Электропроводимый (второе место после меди).
  • Прекрасный звукоизоляционный материал.
  • Красивый внешний вид.

У этого сплава имеется импортный аналог. Его отличительной чертой от нашего является завышенная цена, а по качеству и составу наш сплав ничем не отличался до внесения поправок. Однако в 2000 году были внесены поправки в ГОСТ 4784-97. Из-за них химическому составу авиалия пришлось немного измениться.

Химический состав

Сплав алюминия АД31 – это авиалий. По ГОСТУ 4784-97 он состоит из алюминия на 98 процентов. Остальное место занимают различные добавки элементов. Присутствие магния в сплаве дает ему прочность. А кремний делает его пластичным. Все алюминиевые модификации АД31 обладают красивыми и декоративными свойствами, за счет присутствия в них алюминия.

Полный химический состав вы можете видеть в таблице, которая дана ниже.

Химический состав сплава АД31Т

Где используется авиалий

Используют алюминиевый сплав АД31 при производстве конструкций для навесных фасадов, алюминиевых профилей. Он создает достойную конкуренцию стали.

Кроме того, АД31 используется для изготовления емкостей под перевозку азотной кислоты, так как он имеет достаточную прочность и высокую антикоррозийость. Соединение авиалия используется для создания фольги в тетрапакетах, фляг для молока, перевозки продуктов питания. Применяется для отделки кабин самолетов и вертолетов, эскалаторов и оконных переплетов.

Из-за хорошего запаса прочности и прекрасной электропроводимости, из этого соединения производят связные кабеля и воздушные провода. Появление авиалия позволило уменьшить число разрывов в проводных линиях электропередач и увеличило расстояние пролетов.

Из него изготавливаются трубы, прутки, круги. Трубы из АД31 пользуются особым спросом. Из-за его легкости он используется для производства компактных агрегатов, которые включают в себя большое количество токопроводящих материалов.

Термическая обработка

Основные механические свойства металла такие, как прочность и твердость, появляются только после температурной закалки. Кроме закалки используется естественное старение в течение недели. А искусственное старение сокращает процесс термической обработки. Так как длится оно всего лишь двенадцать часов.
Алюминий АД31 упрочняется в одном температурном режиме, который представляет собой нагрев до 530 градусов по Цельсию для закалки. Выдерживается металл около двенадцати часов. А старение для такого металла проводят при температуре 170 градусов. При такой температуре сохраняется пластичность материала. Некоторые модификации, которые работают в условиях высокой и переменной нагрузки, стареют при температуре 160 градусов не позже, чем через час после закалки.

Суть закалки в том, чтобы получить материал, который будет прочнее обычного алюминия. Если после обработки АД31 охлаждать медленно, то можно получить пластичный материал, а если быстро – то прочный.

Закаленный пруток из авиалия будет обладать теми же физическими свойствами, что и пруток из сплава АМr2. Но твердость и пластичность первого будет меньше чем твердость и пластичность магналия. Поэтому АД31 применяется для изготовления деталей электротехники.

Термообработка сплавов алюминия

На рынке вы можете найти детали как в обычном виде, то есть без обработки, так и изготовленные термической обработкой с естественным старением, и после закалки с искусственным старением. Детали из авиалия после закалки применяются в производстве машин и аппаратов, которые работают в высоком рабочем напряжении.

Сплав АД31Т — характеристики, состав, применение, термообработка

АД31 входит в группу сплавов алюминия-магния-кремния (такая система называется авиаль). Обладает высокой пластичностью, а при упрочнении – твердостью. Сплав АД31 содержит небольшую долю легирующих элементов и примесей, за счет своей чистоты имеет хорошие показатели электро- и теплопроводности. Отличные антикоррозионные свойства позволяют использовать его для изготовления элементов конструкций и деталей оборудования, работающего в сложных условиях. Поддается сварке, штамповке и вытяжке при изготовлении полых деталей сложной формы.

Химический состав сплава и его характеристики

Сплав АД31 — это алюминий, легированный кремнием, марганцем, магнием, титаном и хромом. Доля Al составляет от 97,65 до 99,35%, примесей не более 2,35%. Химический состав регулируется нормативами ГОСТа 4782-97.

Введение в состав металла легирующих компонентов позволяет влиять на физико-механические свойства конечного продукта. Железо предотвращает растрескивание изделий при термообработке. Марганец повышает стойкость к воздействию агрессивных сред, обеспечивает сохранение прочности при механических нагрузках. Дополнительная термическая обработка придает металлоизделиям повышенную прочность и твердость. Термоупрочненный сплав маркируют АД31Т1.

Алюминиевые сплавы АД31 и АД31Т1 отличает хорошая свариваемость, устойчивость к воздействию химически активных сред, морской воды, органических соединений. Продукция из термоупрочняемого авиалия хорошо поддается глубокой вытяжке, гибке, штамповке, резке.

Повышенная пластичность

Сплавы системы Al—Mg—Si широко применяются в производстве благодаря комплексом ценных свойств. Сплавы АД31, АД33, АД35 , АД и 6000-й серии обладают хорошей коррозионной стойкостью, технологичностью, высокой пластичностью в горячем состоянии, а сплав АВ — в горячем и холодном состоянии. Эти сплавы подвергаются цветному анодированию, эматалированию, эмалированию. В горячем состоянии из них производят профили, заготовки и полуфабрикаты сложной формы.

Коррозионностойкие сплавы Al—Mg—Si пластичны в отожженом, свежезакаленном и естественно состареном состоянии. Сплавы штампуют, вытягивают и деформируют со значительными степенями. По сравнению с пластичными сплавами АМг5 и АМг6, сплавы АД31, АД33, АД35 , АД и 6000-й серии слабо нагартовываются и упрочняются при холодной деформиции, что уменьшает или устраняет промежуточные отжиги при высоких степенях деформации.

Сплавы упрочняются термической обработкой по следующим режимам: закалка (нагрев при t=515-525°С, охлаждение в холодной воде), естественное старение при комнатной температуре примерно в течение 10 сут.; закалка, искусственное старение при температуре 160—170°С в течение 10—12 ч. Отжиг полуфабрикатов производят при температурах 350—370°С (АД35, АВ); 350—400°С (АД31); 380—420°С (АД33). Затем следует охлаждение в печи со скоростью 30°/ч до t= 250°С, дальнейшее охлаждение на воздухе.

Плюсы и минусы АД31

Алюминий АД31 обладает высокими эксплуатационными характеристиками, что значительно расширяет сферу его применения. Как и каждый материал, он имеет свои преимущества и недостатки.

  • высокая электропроводность и теплопроводность;
  • податливость всем видам механообработки;
  • отсутствие ферромагнитных качеств;
  • коррозионная стойкость;
  • пластичность;
  • легкость.
  • необходимость термообработки для применения при экстремальных нагрузках;
  • невысокая механическая прочность;
  • хрупкость при перегреве.

Технологические особенности

Сплавы этой группы отличаются высокой общей коррозионной стойкостью и не склонны к коррозии под напряжением. В закаленном и искусственно-состаренном состоянии сплав АВ склонен к межкристаллитной коррозии. Коррозионная стойкость сварных швов аналогична стойкости основных материалов.

Сплавы удовлетворительно свариваются точечной, роликовой, а также аргонодуговой сваркой с применением присадочной проволоки СвАК5 или ER4043 (Al-Si5). Прочность сварных соединений равна 0,6—0,7σв основного материала. Последующие закалка и старение повышают прочность до 0,9—0,95σв основного материала.

Обрабатываемость резанием в отожженном состоянии неудовлетворительная, в термически обработанном состоянии — удовлетворительная.

Сплавы широко применяют в промышленности для изготовления деталей невысокой и средней прочности, в легкой, автомобильной промышленности, для отделки кабин и салонов самолетов и вертолетов, в гражданском строительстве, в судостроении.

Термическая обработка сплава АД31

Механические свойства сплава АД31 во многом зависят от термической обработки, которая значительно повышает его прочность и твердость. Для этого используется высокотемпературная закалка с последующим искусственным или естественным старением в течение 5-7 сток. Закалку сплава обычно проводят при температуре 520-530 градусов, в результате чего предел его прочности на разрыв увеличивается до 40%.

Физические свойства материала АД31

Искусственное старение позволяет сократить процесс термической обработки, поскольку занимает всего 10-12 часов, и повысить прочность сплава АД31 на 50%. Если необходимо сохранит пластичность, состаривание проводят при более низких температурах – менее 160-170 градусов.
Коррозийная стойкость сплава АД31
Сплав АД31 обладает повышенной коррозийной стойкостью в водных растворах и атмосферных условиях, поскольку на его поверхности образуется плотная и очень прочная оксидная пленка. Она препятствует растворению алюминия в различных агрессивных серах, исключая соединения, содержащие галогены.

Использование алюминиевого сплава АД3

Сплав АД31 особенно пластичен в горячем состоянии, позволяет получать полые полуфабрикаты сложных форм методом прессования. При этом поверхность изделий превосходно поддается декоративной обработке, включая порошковое окрашивание или цветное анодирование. Таким образом, изготавливают разнообразные алюминиевые изделия, окрашенные в любые цвета: синий, зеленый, желтый, белый, красный.

Не менее широко применяется сплав АД31 при изготовлении алюминиевых профилей (более 57% от всех выпускаемых изделий), используемых при возведении подконструкций навесных фасадов. Они составляют достойную конкуренцию аналогичным изделиям из оцинкованной стали, поскольку не поддаются коррозии и не требуют периодического нанесения на их поверхность защитного покрытия.
Благодаря высокой коррозийной стойкости и нетоксичности, алюминиевый сплав АД31 востребован при изготовлении емкостей для перевозки и хранения концентрированной азотной кислоты, органических веществ, перекиси водорода и продуктов питания. Из него делают фольгу для консервных банок и тетропаков, фляги для молока, пробки для бутылок и др. изделия.
В последние годы сплав АД31 используется в производстве кабелей связи и воздушных проводов, поскольку обладает более высокой прочностью, чем медь. Это позволяет увеличивать размеры пролетов и уменьшать количество повреждений в процессе монтажа линий электропередач. При этом по электропроводимости алюминиевый сплав АД31 стоит на втором месте после меди, а его стоимость в 1,5 раза дешевле. Плюс ко всему алюминий легче, что очень важно при производстве компактных агрегатов, включающих большое количество токопроводящих материалов.
В нашей компании вы можете приобрести трубы, круги, прутки и профили, изготовленные из сплава АД31. Наши менеджеры организуют доставку материала точно в срок, а также предоставят все необходимые сертификаты, свидетельствующие о высоком качестве металлопроката.

Применение изделий из сплава АД31

Алюминиевый сплав АД31 используется в производстве широкого ассортимента металлопроката. Наиболее распространенными изделиями являются:

Алюминиевый сплав Ад31

Всё о марке алюминия ад31: расшифровка, свойства, цены, аналоги, контакты поставщика. Доставка стали ад31 всегда вовремя.

Выбор сплава играет главную роль при производстве качественного алюминиевого профиля. В мире большая часть алюминиевых профилей изготавливаются из сплавов марки 6060 и 6063 (системы Al-Mg-Si). Отечественный аналог сплава 6063 сплав Ад31 по ГОСТ 4784-97. Наша компания активно работает со сплавом Ад31, основным преимуществом которого перед импортными аналогами является цена.

Состав и характеристики

Примечательно, что состав сплава Ад31 полностью совпадал с импортным аналогом до введения поправок в ГОСТ 4784-97 в 2000 году. Поправки значительно изменили химический состав сплава в сторону увеличения примесей, а именно: максимальное содержание железа увеличилось с 0,35 на 0,5%, меди – с 0,10 на 0,1%, цинка – с 0,10 на 0,2%, марганца – с 0,10 на 0,1% и титана – 0,10 на 0,15%. Содержание кремния 0,2-0,6%, магния 0,45-0,9%, хрома 0,1% остались неизменными. Основными веществами в составе сплава Ад31, является кремний, который отвечает за пластичность сплава, усиливает его литейные особенности, магний, способствующий увеличению прочности материала и алюминий, придающий эстетичный вид деталям изготовленным из данного сплава.

Основными характеристиками сплавов системы Al-Mg-Si является высокая пластичность, превосходная коррозиоустойчивость, возможность применения сварки. Сварной шов при этом остается прочным и устойчивым к коррозии. Модификации сплава Ад31, в зависимости от термической обработки, Ад31Т1 и Ад31Т5 обладают максимальной прочностью. Срок службы конструкций изготовленных из алюминиевых сплавов 70 лет.

Наименование Цены
Труба алюминиевая ад31 квадратная и прямоугольная (бокс) 175 рублей за 1 кг
Труба алюминиевая ад31 круглая 175 рублей за 1 кг
Листы алюминиевые ад31 от 211 рублей за 1 кг
Полосы алюминиевые ад31 175 рублей за кг
Уголки алюминиевые ад31 175 рублей за кг
Шины алюминиевые ад31 175 рублей за кг
Тавры алюминиевые ад31 175 рублей за кг
Швеллеры алюминиевые ад31 175 рублей за кг

Преимущества и недостатки сплава

Преимущества сплава Ад31 стоит рассматривать на конструкциях из этого материала. Итак, к преимуществам конструкций, изготовленных из алюминиевых сплавов, относится:

  • высокая прочность при удельно низком весе;
  • хорошие звукоизоляционные свойства;
  • большой срок службы;
  • устойчивость к коррозии, пластичность;
  • красивый внешний вид;
  • простота обслуживания, не требует особого ухода;
  • возможность изготовления сложных конструкций.

Недостатком алюминиевого сплава Ад31 является высокий уровень деформации, особенно при низких температурах, что требует тщательной подготовки таких конструкций к перевозке.

Алюминиевый сплав Ад31 широко применяется в авиастроении, машиностроении, атомной энергетике, строительстве, электронике. Относительно высокие показатели прочности и высокая устойчивость к коррозии дают возможность использовать сплав Ад31 Т1 для изготовления сложных строительных, морских конструкций, механизмов и технологического оборудования. Не обошли стороной конструкции из алюминия и такие сферы как промышленность и экономика.

Ввиду огромного количества полезных свойств, из сплава Ад31 изготавливают широкий спектр металлопроката: профили, трубы, прутки. В зависимости от способа обработки материала, в продаже имеется металлопрокат после закалки или естественного старения, после закалки и искусственного старения и в обычном состоянии, без обработки.

У Вас возникли вопросы/предложения?

Напишите нам или закажите звонок и мы свяжемся!

Сплав АД31 и его аналоги 6060 и 6063

В настоящее время более 80 % прессованных алюминиевых профилей в мире производится из алюминиево-магниевых сплавов – сплавов серии 6ххх (или 6000, или 6ХХХ – кому что нравится!).

Почему сплавы 6060, 6063 и АД31?

Основные преимущества алюминиевых сплавов серии 6ххх заключаются в том, что они относительно легко прессуются и их подвергают закалке прямо на прессе с достижением максимально прочного состояния Т6. Понятно, что исключение из технологии производства алюминиевых профилей операции закалки с отдельного нагрева – это большая экономия для производства. (Подробнее см. Закалка на прессе ). Более того, большинство профилей из популярных алюминиевых сплавов 6060 и 6063 для своей закалки требуют только воздух от вентиляторов, и только самые толстые из них – более сильные и быстрые воздушные потоки.

Роль магния и кремния

Магний и кремний являются главными легирующими элементами в алюминиевых сплавах 6ххх. Магний и кремний входят в соединение силицид магния (Mg2Si) в соотношении 1,73 к 1. Именно частицы силицида магния делают алюминиевые сплавы 6000 термически упрочняемыми. Уровень прочностных свойств этих алюминиевых сплавов зависит в основном от количества, величины и однородности распределения частиц Mg2Si в алюминии. А это, в свою очередь, зависит от химического состава сплава и эффективности термического упрочнения профилей – закалки и старения.

Магний и кремний в сплавах АД31, 6063 и других

Интервалы содержания Mg и Si в основных алюминиевых сплавах серии 6ххх представлены на рисунке 1. Видно, по содержанию Mg и Si сплавы довольно сильно пересекаются друг с другом. Однако надо учитывать, что различные алюминиевые сплавы различаются не только по содержанию магния и кремния. Есть еще и другие легирующие элементы, например, железо, медь и марганец, а также различные примеси. Линия наискосок – как раз линия сбалансированного содержания магния и кремния 1,73/1.

Рисунок 1 – Самые популярные алюминиевые сплавы серии 6000

Кремний в сплавах АД31, 6063 и других

Минимальное содержание Si при заданном содержании Mg в химическом составе алюминиевого сплава оценивают следующим образом. По содержанию в сплаве магния определяют количество кремния, которое он «свяжет» в силициде магния: %Si = %Mg/1,73. Например, если содержание магния в сплаве составляет 0,45 %, то для образования силицида магния необходимо 0,45/1,73 = 0,26 % кремния. Однако это еще не все. Ко времени термического упрочнения профилей на выходе из пресса часть кремния уже находится в связанном состоянии с железом и марганцем в первичных частицах Al(FeMn)Si, которые образуются еще при разливке столбов. Это количество кремния оценивают как треть или четверть от суммарного содержания железа и марганца: 1/4 (Fe + Mn). При содержании, скажем, железа 0,3 % и марганца 0,05 % на образование этих частиц «уйдет» около 0,1 % кремния. Остальной кремний – «избыточный»

Сравнение сплавов 6060, 6063 и АД31

Химический состав алюминиевых сплавов 6060 и 6063 по EN 573 и сплава АД31 по ГОСТ 4784 показан в таблице 1. В «старых» немецких стандартах DIN сплавы 6060 и 6063 обозначались AlMgSi0.5 и AlMgSi0.7 соответственно.

Таблица 1 – Химический состав сплавов АД31, 6060 и 6063

Сплавы 6063 и 6060

Алюминиевый сплав 6063 был разработан в 1930-е годы. В 1990-е годы появился его «разбавленный» вариант, алюминиевый сплав 6060. В настоящее время сплав 6063 иногда называют «американским» – он широко применяется в США. В Западной Европе повсеместно применяется сплав 6060 – своего рода «европейский» вариант сплава 6063. На схеме выше видно, что сплавы 6060 и 6063 пересекаются при малом содержании магния и избыточном кремнии. Это, собственно, и есть основное свойство сплава 6060 и его основное отличие от сплава 6063. Интересный момент: в сплаве 6060 содержание железа дано в интервале – не как у примеси, а как у легирующего элемента: от 0,10 до 0,30 %.

Сплавы 6063 и АД31

Алюминиевый сплав АД31 был разработан в СССР (или позаимствован) в те же 1930-е годы. Его химический состав определяет ГОСТ 4784-97. До 2000 года сплав АД31 был идентичен сплаву 6063. С 2000 года сплав АД31 по ГОСТ 4784-97 перестал совпадать со сплавом 6063: значительно расширились допуски на примеси, в первую очередь по железу: с 0,35 до 0,5.

Сплавы 6060 и АД31

Отличие сплава 6060 от сплава АД31 в основном те же, что и от сплава 6063. Сплав АД31 по ГОСТ 4784-97 дополнительно еще имеет повышенное содержание железа: до 0,5 %.

Сравнение сплавов 6060 и 6063

Алюминиевый сплав 6060

  • Алюминиевый сплав 6060 имеет минимальное содержание магния 0,35 %, а кремния – 0,30 %.
  • Сплав 6060 иногда называют “разбавленным” сплавом 6063.
  • В состоянии Т6 обеспечивает прессованным профилям (толщиной до 3 мм) минимальную прочность 190 МПа.
  • Легко прессуется даже при очень сложных поперечных сечениях профилей.
  • Обладает хорошей формуемостью, например при гибке, в состоянии Т4 – после закалки и естественного старения.
  • Широко применяется в строительных ограждающих конструкциях – окнах, дверях, фасадах, а также при изготовлении поручней, ограждений, мебели, спортивного инвентаря.
  • Хорошо подходит для анодирования – защитного и декоративного.

Алюминиевый сплав 6063

  • Алюминиевый сплав 6063 имеет минимальное содержание магния 0,45 %, а кремния – 0,20 %.
  • Повышенный по сравнению со сплавом 6060 минимум магния обеспечивает несколько большую гарантированную прочность, чем у сплава 6060: в состоянии Т6 – до 215 МПа.
  • Однако повышенное содержание магния снижает скорость прессования сплава 6063 – на 15-20 % по сравнению со сплавом 6060.
  • Область применения сплава 6063 в основном та же, что и у сплава 6060, за исключением, может быть очень сложных и тонкостенных профилей, например, теплообменных «гребенок», когда рекомендуют применять сплав 6060.

Алюминиевый сплав 606035

Алюминиевый гигант HYDRO уже давно применяет и поставляет потребителям свои, внутренние сплавы, которые являются суженными вариантами основных сплавов серии 6000. В таблице 2 представлен химический состав такого сплава 606035, а на рисунке 2 – его место среди сплавов 6060 и 6063. Как мы видим, он удовлетворяет по химическому составу как требованиям сплава 6060, так и сплава 6063. Этот сплав обеспечивает в состоянии Т6 предел прочности при растяжении не менее 215 МПа, предел текучести – не менее 190 МПа, относительное удлинение – не менее 10 %. Такие механические свойства удовлетворяют требованиям стандартов для прессованных профилей в состоянии Т6 как для сплава 6060, так и сплава 6063.

Таблица 2 – Химический состав сплава 606035

Рисунок 2 – Сплав 606035 среди сплавов 6060, 6063 и АД31

Какой сплав лучше: 6060 или 6063?

По этому поводу есть мнение спецов из группы Aluminium Extrusion Professionals в сети LinkedIn. Они считают, что для работы со сплавом 6060 необходимо более современное оборудование, чем для работы со сплавом 6063.

Со сплавом 6063 легче обеспечивать требуемую прочность за счет повышенного содержания магния, а «разбавленный» сплав 6060 компенсирует минимальный уровень магния эффективной термической обработкой. Поэтому работа со сплавом 6060 требует более точного выполнения температурных режимов на всем протяжении технологии производства алюминиевых профилей: от литья и гомогенизации слитков до нагрева заготовки и температуры профиля на выходе из пресса.

Из этого вытекает и ответ на вопрос, что лучше, сплав 6060 или 6063:

  • При хорошем оборудовании и/или высококвалифицированном персонале сплав 6060 даст более высокую производительность, чем сплав 6063.
  • При устаревшем оборудовании и/или малоквалифицированом персонале проще и надежнее работать на сплаве 6063 или сплаве АД31.
Оцените статью