Алюминиевые отливки АЛ32: характеристики силумина и применение в машиностроении
АЛ32 — литейный алюминиево-кремниевый сплав (силумин) системы Al–Si–Mg, легированный медью и марганцем. Отливки из АЛ32 получают литьём в кокиль, песчаные формы и под давлением; сплав сохраняет высокие литейные свойства — узкий интервал кристаллизации, низкую усадку и стойкость к горячим трещинам. Химический состав регламентируется ГОСТ 1583-93, механические свойства — ГОСТ 1583-93 и отраслевыми ТУ.
Химический состав и структура
Основа сплава — алюминий; кремний в пределах 11–13 % обеспечивает жидкотекучесть и герметичность отливок. Медь 1,5–3,0 % повышает прочность после термической обработки, магний 0,2–0,8 % участвует в дисперсионном твердении, марганец до 0,5 % нейтрализует вредное влияние железа. Структура — эвтектика Al–Si с включениями вторичных фаз MgSi, AlCu и железосодержащих соединений. Модифицирование натрием или стронцием измельчает кремниевую эвтектику и повышает пластичность.
Механические и физические свойства
Свойства зависят от способа литья и режима термообработки (закалка + искусственное старение Т6). Типичные значения для литья в кокиль:
| Способ литья | Предел прочности, МПа | Относительное удлинение, % | Твёрдость HB | Плотность, кг/м |
|---|---|---|---|---|
| В песчаную форму | 180–220 | 1–2 | 70–80 | 2650 |
| В кокиль | 230–270 | 2–3 | 80–95 | 2660 |
| Литьё под давлением | 260–300 | 1–2 | 90–105 | 2660 |
| Кокиль + Т6 | 280–320 | 1–2 | 100–115 | 2660 |
Теплопроводность — 130–150 Вт/(мК), коэффициент линейного расширения — 19–21 10 К в диапазоне 20–200 C. Рабочий интервал температур — от –60 C до +200 C; при нагреве выше 200 C прочность снижается из-за коагуляции упрочняющих фаз.
Технологические особенности литья
Температура заливки расплава — 680–740 C в зависимости от толщины стенки. Сплав склонен к газонасыщению, поэтому перед заливкой обязательна дегазация (продувка аргоном или обработка гексахлорэтаном). Линейная усадка — 0,8–1,1 %, что позволяет получать отливки с минимальной толщиной стенки 3–4 мм. Для снятия внутренних напряжений применяют отжиг при 200–250 C.
Области применения
- Корпусные детали насосного и компрессорного оборудования, работающие при умеренных нагрузках.
- Картеры, крышки и кронштейны в узлах металлорежущих станков.
- Детали автомобильной и тракторной техники: корпуса масляных фильтров, элементы тормозных систем.
- Арматура трубопроводов низкого и среднего давления в системах водоснабжения и отопления.
- Корпуса электродвигателей и редукторов общего назначения.
- Заготовки для приборных корпусов в радиоэлектронной промышленности.
Обрабатываемость и сварка
Сплав удовлетворительно обрабатывается резанием — твёрдость HB 80–115 допускает точение, фрезерование и сверление твердосплавным инструментом. Сварка плавлением затруднена из-за пористости; для соединения применяют аргонодуговую сварку с предварительным подогревом до 150–200 C. Отливки подвергают гидро- и пневмоиспытаниям на герметичность при давлении до 1,5 МПа.
Вопросы и ответы
Чем АЛ32 отличается от АК12?
АЛ32 содержит медь (1,5–3,0 %) и магний, что позволяет упрочнять сплав термообработкой Т6 до 320 МПа. АК12 — эвтектический силумин без меди, не упрочняется старением, предел прочности не превышает 200 МПа.
Применяется ли АЛ32 для литья под давлением?
Да, сплав пригоден для литья под давлением, но из-за склонности к горячим трещинам требуется строгий контроль температуры формы (180–250 C) и скорости заполнения.
Какая термообработка обеспечивает максимальную прочность?
Режим Т6: закалка от 515–525 C с охлаждением в воде и искусственное старение при 175–185 C в течение 6–10 часов. Это даёт предел прочности до 320 МПа.
Допускается ли эксплуатация отливок при отрицательных температурах?
Да, сплав сохраняет работоспособность до –60 C. Ударная вязкость снижается, но статическая прочность остаётся достаточной для корпусных деталей.
