Металлические отливки АК5М2 — алюминиевый силумин для ответственного литья
Металлические отливки АК5М2 — это изделия, получаемые литьём из алюминиево-кремниевого сплава системы Al–Si–Cu, легированного медью в диапазоне 1,5–3,5%. Материал относится к группе доэвтектических силуминов и предназначен для фасонного литья в кокиль, под давлением и в песчано-глинистые формы. Сплав АК5М2 сочетает высокую жидкотекучесть с удовлетворительной герметичностью, что делает его пригодным для изготовления корпусных деталей, работающих под избыточным давлением до 10 МПа.
Химический состав регламентируется ГОСТ 1583–93. Основные легирующие компоненты — кремний (4,5–6,5%) и медь (1,5–3,5%). Присутствие меди обеспечивает упрочнение твёрдого раствора и формирование интерметаллидных фаз CuAl, повышающих механические свойства после термической обработки. Содержание примесей ограничено: железо — не более 1,5% для литья в кокиль, цинк — до 0,5%, свинец и олово — до 0,05% каждый.
Механические свойства и структура
В литом состоянии (без термообработки) отливки АК5М2 демонстрируют временное сопротивление разрыву 147–177 МПа, относительное удлинение — 1–2%, твёрдость — 50–65 HB. После закалки и искусственного старения по режиму Т5 прочностные характеристики возрастают до 196–225 МПа при сохранении пластичности на уровне 0,5–1%. Структура сплава состоит из -твёрдого раствора, эвтектики ( + Si) и включений медьсодержащих фаз, распределение которых определяет обрабатываемость резанием и герметичность отливки.
Модифицирование сплава натриевыми или стронциевыми лигатурами перед заливкой измельчает эвтектический кремний, что повышает пластичность и усталостную прочность. Для ответственных деталей, работающих при знакопеременных нагрузках, рекомендуется контроль пористости рентгеновским или ультразвуковым методом.
Технологические параметры литья
Температура заливки при литье в кокиль составляет 680–750 C, при литье под давлением — 640–700 C. Интервал кристаллизации сплава — 515–595 C, что обеспечивает хорошее заполнение тонкостенных полостей толщиной от 2 мм. Линейная усадка — 0,9–1,1%, что требует учёта при конструировании пресс-форм и кокилей. Сплав склонен к усадочной пористости в массивных сечениях, поэтому применяются прибыли и холодильники для направленного затвердевания.
Герметичность отливок достигается пропиткой под давлением или последующей заваркой дефектных участков аргонодуговой сваркой с присадочным прутком того же состава. Рекомендуемый режим искусственного старения — выдержка при 175 5 C в течение 6–8 часов.
Применение отливок АК5М2
- Корпуса топливных насосов и гидрораспределителей для авиационной и автомобильной техники
- Картеры компрессоров и редукторов, работающие при температурах до 200 C
- Корпусные детали электроинструмента и промышленных швейных машин
- Элементы тормозных систем и сцепления грузовых автомобилей
- Корпуса измерительных приборов и датчиков давления
- Детали арматуры трубопроводов — корпуса клапанов и вентилей
Сравнение характеристик в зависимости от способа литья
| Способ литья | Предел прочности, МПа | Относительное удлинение, % | Твёрдость, HB | Герметичность |
|---|---|---|---|---|
| В кокиль | 177–196 | 1,0–2,0 | 55–65 | Высокая |
| Под давлением | 196–225 | 0,5–1,5 | 60–75 | Средняя |
| В песчаные формы | 147–167 | 1,0–2,0 | 50–60 | Требует пропитки |
При заказе металлических отливок АК5М2 необходимо указывать способ литья, категорию плотности по ГОСТ 1583–93 и необходимость термической обработки. Для деталей, эксплуатируемых в агрессивных средах, рекомендуется анодное оксидирование поверхности, повышающее коррозионную стойкость в условиях повышенной влажности и контакта с морской водой.
Вопросы и ответы
Какие виды термической обработки применяются для отливок АК5М2?
Основные режимы — закалка с последующим искусственным старением (Т5) и без термической обработки (F). Закалка проводится с температуры 515–525 C с выдержкой 4–6 часов, старение — при 175 C в течение 6–8 часов.
Можно ли сваривать отливки из АК5М2?
Да, сплав поддаётся аргонодуговой сварке неплавящимся электродом с присадкой того же состава. Для ответственных швов рекомендуется подогрев до 150–200 C и последующая термическая обработка для снятия напряжений.
Какая минимальная толщина стенки достижима при литье под давлением?
При литье под давлением возможны стенки от 1,5–2 мм при условии оптимальной конструкции пресс-формы и температуры заливки 680–700 C. Для кокильного литья минимальная толщина — 3–4 мм.
Чем отличается АК5М2 от сплава АК9ч?
АК5М2 содержит медь (1,5–3,5%), что обеспечивает более высокую прочность после термообработки, но снижает коррозионную стойкость. АК9ч — нелегированный медь силумин с лучшей пластичностью, но меньшей жаропрочностью.
