Алюминиевые отливки АЛ23 в Минске

Алюминиевые отливки АЛ23 — жаропрочный сплав для ответственного литья

Алюминиевые отливки АЛ23 — это изделия, получаемые литьём в кокиль, песчано-глинистые формы или под давлением из алюминиевого сплава системы Al–Cu–Mn, легированного титаном и цирконием. Сплав АЛ23 (аналог АК7М2 по химическому составу, но с повышенными требованиями к жаропрочности) относится к группе термически упрочняемых алюминиевых сплавов, работающих при температурах до 300 C. Основное отличие АЛ23 от стандартных литейных алюминиевых сплавов — сохранение механических свойств при длительном нагреве, что достигается формированием стабильных интерметаллидных фаз AlCu и AlZr.

Химический состав и структура

Сплав АЛ23 нормируется по ГОСТ 2685-75. Химический состав включает медь (4,5–5,5 %), марганец (0,6–1,0 %), титан (0,15–0,35 %), цирконий (0,15–0,35 %). Примеси ограничены: железо — не более 0,6 %, кремний — не более 0,3 %. Медь обеспечивает упрочнение при старении, марганец повышает жаропрочность и стабильность структуры, титан и цирконий измельчают зерно и препятствуют рекристаллизации при нагреве.

Микроструктура отливок АЛ23 после термической обработки состоит из алюминиевого твёрдого раствора, упрочняющих выделений -фазы (AlCu) и дисперсоидов AlZr, блокирующих движение дислокаций при повышенных температурах. Такая структура обеспечивает сопротивление ползучести и длительную прочность при 250–300 C.

Механические свойства и термическая обработка

Отливки АЛ23 поставляются в термически обработанном состоянии по режиму Т5: закалка с 535 5 C в воде (температура воды 40–60 C) и искусственное старение при 175 5 C в течение 10 часов. После обработки гарантируются следующие характеристики:

• предел прочности при растяжении — не менее 330 МПа;
• предел текучести — не менее 250 МПа;
• относительное удлинение — не менее 4 %;
• твёрдость по Бринеллю — 90–110 HB;
• длительная прочность при 300 C и напряжении 100 МПа — не менее 100 часов.

Жаропрочность АЛ23 обусловлена низкой скоростью диффузии меди в алюминиевой матрице и стабильностью упрочняющих фаз при нагреве. Сплав не склонен к хрупкому разрушению в интервале рабочих температур, что подтверждается ударной вязкостью не менее 0,3 МДж/м.

Технологические особенности литья

Жидкотекучесть АЛ23 ниже, чем у силуминов, поэтому при конструировании отливок необходимо учитывать минимальную толщину стенки — не менее 4 мм для кокильного литья и 6 мм для песчаных форм. Линейная усадка составляет 1,2–1,4 %, что требует точного расчёта формовочных уклонов и прибылей. Сплав склонен к образованию усадочной пористости в массивных сечениях, поэтому применяются комбинированные холодильники и направленное затвердевание.

Обрабатываемость резанием отливок АЛ23 — удовлетворительная, стружка ломкая, достигается шероховатость поверхности Ra 1,6–3,2 мкм. Свариваемость ограничена: при необходимости ремонта дефектов используется аргонодуговая сварка с присадочной проволокой того же состава с последующей полной термической обработкой.

Применение отливок АЛ23

Отливки АЛ23 предназначены для узлов, работающих при повышенных температурах в условиях знакопеременных нагрузок. Основные области применения:

• корпусные детали масляных и топливных насосов авиационных двигателей;
• крыльчатки и рабочие колёса центробежных компрессоров;
• корпуса клапанных механизмов и распределителей гидросистем;
• детали арматуры трубопроводов, транспортирующих нагретые среды;
• корпусные элементы электронасосных агрегатов для перекачки теплоносителей.

В отличие от поршневых силуминов, АЛ23 не применяется для поршней ДВС из-за недостаточной твёрдости при 200–250 C, однако превосходит их по сопротивлению термической усталости в интервале 20–300 C.

Контроль качества отливок

Отливки АЛ23 подвергаются 100 % контролю герметичности на стенде с опрессовкой воздухом под давлением 0,5 МПа в течение 5 минут. Рентгеновский контроль проводится для ответственных зон, определяемых конструкторской документацией. Допустимые дефекты регламентируются ГОСТ 1583-93 по группам 2–3.

Вопросы и ответы