Алюминиевые отливки АЛ21 в Минске

Алюминиевые отливки АЛ21: характеристики литейного сплава и область применения

АЛ21 — высокопрочный алюминиево-кремниевый сплав эвтектического типа, легированный медью и марганцем, предназначенный для изготовления фасонных отливок методом литья в кокиль и литья под давлением. Отливки из сплава АЛ21 применяются в нагруженных узлах, где требуется сочетание прочности при комнатной и повышенной температуре с удовлетворительной коррозионной стойкостью. Сплав относится к системе Al–Si–Cu–Mn и по химическому составу близок к зарубежным аналогам A390 и LM30.

Химический состав и структура

Основа сплава — алюминий, содержание кремния составляет 11–13 %, что обеспечивает эвтектическую структуру с равномерным распределением кремниевой фазы. Медь вводится в пределах 0,8–1,5 % и повышает прочностные характеристики после термической обработки. Марганец (0,3–0,6 %) нейтрализует вредное влияние железа и способствует образованию тугоплавких фаз, повышающих жаропрочность. Содержание железа ограничивается 0,8 %, примеси никеля и титана — в пределах 0,1–0,3 %.

Микроструктура отливок АЛ21 представлена эвтектикой Al–Si с включениями интерметаллидных фаз AlCu и AlMnSi. Модифицирование натрием или стронцием измельчает кремниевые включения и повышает пластичность. Пористость и усадочные раковины контролируются режимом кристаллизации и конструкцией литниково-питающей системы.

Механические и физические свойства

Рабочая температура эксплуатации отливок АЛ21 без существенного снижения прочности — до 200 C. При нагреве выше 250 C наблюдается разупрочнение вследствие коагуляции упрочняющих фаз. Коэффициент линейного расширения составляет 18–20 10 К в диапазоне 20–200 C.

Технология литья и термообработка

Отливки АЛ21 получают литьём в металлические формы (кокиль), литьём под давлением и в отдельных случаях — в песчано-смоляные формы. Температура заливки поддерживается в интервале 680–720 C. Для литья под давлением применяется поршневая машина с усилием запирания от 250 до 800 тс, давление прессования — 40–80 МПа.

Термическая обработка включает закалку от 515–525 C с охлаждением в воде и последующее искусственное старение при 175–185 C в течение 6–10 ч. Режим Т5 предполагает только старение без предварительной закалки и применяется для отливок сложной геометрии, склонных к короблению.

Области применения

• Корпусные детали насосного оборудования и арматуры, работающие при температурах до 200 C.
• Поршни и головки блоков двигателей внутреннего сгорания, включая форсированные модификации.
• Кронштейны и силовые элементы шасси в автомобилестроении и сельхозтехнике.
• Детали компрессорных установок и пневматических систем, испытывающие знакопеременные нагрузки.
• Элементы литейной оснастки и пресс-форм, контактирующие с расплавом при литье цветных металлов.
• Корпуса редукторов и узлов трансмиссии специальной техники.

Нормативные документы

• ГОСТ 1583-93 — сплавы алюминиевые литейные, технические условия.
• ГОСТ 2685-75 — отливки из алюминиевых сплавов, общие требования.
• ГОСТ 1497-84 — методы испытаний на растяжение.
• ГОСТ 9012-59 — измерение твёрдости по Бринеллю.

Вопросы и ответы