Улучшение механических свойств ак 12. Алюминиевый сплав АК12 (АЛ2)

Алюминиево-кремниевый сплав АК12 (старая марка - АЛ2), относящийся к силуминам, имеет хорошую коррозийную стойкость, а также повышенный уровень литейных и механических свойств. Ввиду таких уникальных технологических параметров, он успешно конкурирует с черными металлами, постепенно вытесняя их традиционных областей промышленности: автомобильного и текстильного машиностроения.

Химический состав.

АК12 - литейный сплав, который по действующим стандартам ГОСТ 1583-93 содержит до 90% алюминия, легируемого кремнием. Плюс ко всему в его состав входят малые добавки марганца, титана, никеля и других элементов.

Примечание: Al - основа; процентное содержание Al дано приблизительно.

Такой высокий процент кремния - 10-13 %, содержащийся в сплаве АК12, обеспечивает его отличную жидкотекучесть и литейные качества, позволяя понижать температуру литья и продлевать срок службы отливки. Небольшие добавки различных металлов, вводимые в состав сплава АК1, значительно повышают его эксплуатационные характеристики.

В частности, марганец не только увеличивает термическую прочность, но и препятствует приставанию отливаемых деталей к стенкам форм, а также связывает примеси железа и уменьшает его вредное влияние не качество материала. Добавки титана, приводящие к измельчению зерна, также положительно влияют на литейность и механическую обрабатываемость сплава.

Свойства силумина АК12.

Силумин марки АК12 имеет малую плотность, поскольку в его состав входит легкий кремний - плотность составляет 2,66 г/см3. Он обладает важными свойствами, которые с трудом удается получить у более прочных алюминиевых сплавов:

• высокая жидкотекучесть;
• низкая линейная усадка;
• превосходная свариваемость.

Сплав АК12 дает малую усадку в процессе литья, практически не образует трещин. При этом отливки, за счет его малого интервала кристаллизации (близкого к нулю), обладают небольшой пористостью. Но из-за склонности алюминиево-кремниевого сплава к газонасыщению, изделия могут содержать концентрированные газовые раковины - закрытые открытые или полости с шершавой поверхностью. Именно из-за них возникают немалые трудности при изготовлении массивных и сложных по форме заготовок из АК12.

Коррозионная стойкость - второй после литейных качеств, но не менее важный параметр сплава АК12. В целом он обладает средним уровнем антикоррозийности, поэтому может использоваться в промышленности без защитного покрытия или с нанесенным на его поверхность слоем краски. Скорость коррозии силумина АК12 в морском и влажном воздухе во многом зависит от его состава.

Сплав АК12 превосходно сваривается любыми видами сварки, как аргоновой, так и точечной, давая довольно прочный сварочный шов.

Модификация сплава.

К сожалению, сплав АК12 термическая закалка не приводит к повышению его прочностных характеристик. В связи с этим, его механические свойства модифицируют специальными добавками. Для этого алюминиево-кремниевый сплав расплавляют до жидкого состояния и обрабатывают щелочными металлами (натрием, литием, калием) или их солями. Модификатора требуется немного, буквально сотые доли процента, чтобы он связал частицы кремния, находящиеся в растворе, и затормозил их рост. В результате значительно повышается прочность и пластичность сплава АК12, а также его литейные свойства.

В последнее время промышленностью активно используется алюминиево-кремниевый сплав АК12, модифицированный соединениями стронция, которые практически так же влияют на сплав, как и соли щелочных металлов. Их вводят в виде лигатуры на базе алюминия, и, в отличие от натрия, стронций не склонен к угару и не повышает газоусадочную и усадочную пористость материала. Отливки, получаемые с его помощью, сохраняют свои модифицированные свойства даже после переплавки.

Применение литейного сплава АК12.

Алюминиево-кремниевый сплав АК12 плохо режется и поддается прокатке, но для него характерна повышенная жидкотекучесть. Ввиду этого, он чрезвычайно востребован в производстве литых деталей, которые способны работать при температуре до 200 градусов. Для их получения используют разнообразные методы литья: под давлением, в песок и в металлические формы. В дальнейшем из отливок изготавливают детали для бытовой техники, горно-металлургической, авиастроительной, машиностроительной отраслей промышленности:

• картеры;
• поршни;
• блоки цилиндров;
• мясорубки;
• теплообменники;
• корпуса помп;
• трубопроводная арматура;
• переходники и др.

Силумин АК12, имеющий в маркировке букву «П» и содержащий минимальные доли свинца, цинка, бериллия и мышьяка, может использоваться при изготовлении металлической посуды. Например, из него получают прочные и легкие казаны, сковородки, утятницы, формы для запекания и другие изделия пищевого назначения.

Кроме этого, сплав АК12 активно применяют в ювелирном деле. Он хорошо сваривается, что важно при сборке бижутерии, а также полируется и шлифуется в виду своей малой пористости, образуя блестящую и ровную поверхность без изъянов. Если требуется, проводят анодирование ювелирных изделий, окрашивая образующийся на их поверхности оксидный слой в разнообразные цвета. При пониженных температурах прозрачная пленка окислов приобретает золотистый оттенок (под цвет натурального золота).

Мы предлагаем следующие марки алюминиево-кремниевого сплава АК12 в чушках и отливках:

• АК12ч;
• АК12пч;
• АК12ч;

Доставка материала осуществляется в любой российский регион с соблюдением сроков и правил транспортировки.

С кремнием и незначительной долей магния, а также прочих примесей. Для силуминов характерна низкая литейная усадка, герметичность, стойкость к коррозии и высокая твёрдость по сравнению с другими сплавами на основе Al. Однако, не все силумины проявляют свои качества одинаково и по-разному ведут себя в условиях повышенной нагрузки, в морской воде и при высоких температурах.

У нас Вы можете приобрести:

• Чушки АК12пч (повышенной чистоты).

Химический состав и механические свойства АК12

Так как АК12 – это литейный сплав алюминия, то химический состав и другая важная информация о нём изложена в ГОСТ 1583-93.

Литейно-технологические свойства

Заготовки из АК12 в ряду прочих заготовок из алюминия выделяются малой литейной усадкой в процентном соотношении 0,8 %, высокой текучестью в жидком состоянии и малой плотностью. Кроме того, во время литья этот материал не даёт трещин. Однако, предел кратковременной прочности у этого силумина меньше, поэтому спектр его применения ограничен деталями, работающими под небольшой нагрузкой.

Отливки из АК12 получаются с минимальной литейной усадкой, они обладают хорошей плотностью и высокой герметичностью. Прочность деталей не сильно колеблется в меньшую сторону, при отливке толстостенных изделий. Коррозионная стойкость в обычной воде и атмосфере – хорошая. Свариваемость АК12 – без ограничений аргонно-дуговой или точечной сваркой, при достаточной квалификации сварщика. Более подробно мы расскажем о применении этого материала ниже.

Эксплуатационные особенности АК12

Стоит отметить, что детали из данного сплава не предназначены для функционирования в морской воде. Причиной тому служит высокое содержание меди в его составе. Содержание Cuв АК12 составляет около 0,6 %, а для использования в морской воде применяются только сплавы алюминия с содержанием меди ниже 0,3 %. Поэтому для этих целей АК12 применять не рекомендуется.

Что же касается температурного режима работы, то многие силумины относятся к ковочным и жаропрочным сплавам, но АК12 занимает особую нишу среди прочих силуминов. Он также может применяться для ковки, но детали из него нельзя использовать при температуре выше 200 °C. За пределами этой температуры сплав начнёт утрачивать стойкость к коррозии и прочность. Эти изменения несут необратимый характер.

Продукция из силумина АК12

В виду хорошей текучести, герметичности, коррозионной стойкости этот материал рекомендуется применять для отливки деталей техники, аппаратуры, приборов сложной формы. Однако хрупкость этого сплава не позволяет использовать его для отливки ответственных деталей, работающих под нагрузкой.

АК12 применяют для отливки деталей в кокиль, песчаные формы, под давлением, по моделям, в формы в виде оболочек. Из него изготавливают корпусы помп, детали двигателей, аппаратуры и бытовых приборов. В прочем из силумина этой марки повышенной чистоты выпускают и пищевую продукцию, но только со специального разрешения: казаны, кастрюли и т.д. Возможно также его применение и в оружейном деле.

Запросить цену

Задать вопрос

Перечень продукции, предлагаемой ООО «Орион-Спецсплав-Гатчина», включает алюминиевые литейные сплавы АК12, АК12Ч, АК12ПЧ, АК12ОЧ. Компания реализует металл собственного производства и гарантирует стабильно высокое качество благодаря тщательному контролю характеристик. ООО «Орион-Спецсплав-Гатчина» является постоянным поставщиком крупных российских и зарубежных предприятий.

Описание, особенности и применение сплавов АК12, АК12ч, АК12пч, АК12оч

Сплавы представляют собой алюминий с добавлением 10-13 % кремния, выполняющего легирующие функции. В зависимости от марки, данные сплавы имеют четкие ограничения по содержанию железа, марганца, кальция, титана, меди, цинка.

Пониженная температура литья способствует уменьшению производственных затрат при производстве деталей. Благодаря содержанию в составе кремниевых добавок, сплавы серии АК12 имеет малую плотность, повышенную текучесть, минимальную линейную усадку. Сплавы не склонны к образованию трещин при литье и хорошо поддаются сварке

Силумины АК12, АК12Ч, АК12ПЧ, АК12ОЧ широко востребованы в машиностроении (теплообменники, насосное оборудование, переходники, элементы трубопроводной арматуры),

при изготовлении герметичных отливок сложной формы, при изготовлении изделий для пищевой промышленности и других целей.

Одна из основных категорий лёгких металлов, которые широко применяются в различных отраслях промышленности, - сплавы на основе алюминия. Наиболее распространённый из них - литейный сплав АК12. Для успешного практического использования металла специалистам необходимо уметь правильно распоряжаться информацией о его назначении, составе и свойствах.

Характеристика сплава

В различных областях промышленности наряду с высокопрочными сплавами на основе чёрных металлов (сталь, чугун) широко используются лёгкие соединения на основе алюминия и кремния - силумины. Они отличаются большей прочностью и износостойкостью в сравнении с чистым алюминием, но несколько уступают соединениям алюминия с медью.

Один из наиболее распространённых сплавов алюминия с кремнием - АК12. Он относится к категории литейных.

По устаревшей классификации маркировался литерами АЛ - алюминий литейный.

АК12 по свойствам можно разделить на три группы:

Физические

• удельная теплоёмкость - 838 Дж/(кг*град);
• модуль упругости - 0,7 Мпа;
• плотность - 2650 кг/м3;
• коэффициент температурного расширения - 21,1 1/Град;
• удельное электрическое сопротивление - 54,8 Ом*м.

Механические

• твёрдость по Бринеллю - НВ 10-1=50 МПа;
• временное сопротивление разрыву при литье в кокиль или под давлением - 147-157МПа;
• относительное удлинение при литье в кокиль - 2-3%;
• относительное удлинение при литье под давлением - 1-2%.

Литейно-технологические

• коэффициент линейной усадки - 0,8%.

Силумин герметичен и очень устойчив к коррозии. У сплава АК12, применяющегося в морской воде, доля меди в соответствии с требованиями стандарта не должна превышать 0,3%. Отличные антикоррозионные свойства сплав проявляет и в других средах:

• слабокислой;
• щелочной;
• в условиях высокой влажности.

К отрицательным свойствам сплава АК12 следует отнести следующие: - хрупкость при механической обработке.

• высокий показатель пористости;
• крупнозернистая эвтектическая структура отливок;
• невысокий порог физических нагрузок.

Достичь увеличения прочности путём термообработки (закалки) отливок сплава невозможно.

Химический состав

По ГОСТу 1583-93 «Сплавы алюминиевые литейные» АК12 имеет следующий химический состав:

1. Основные металлы

• алюминий - 84,3-90%.
• кремний - 10-13%.

2. Примеси

• железо - до 1,5%
• медь - до 0,6%
• марганец - до 0,5%
• цинк - до 0,3%
• магний и титан - до 0,1%

Высоких механических показателей сплав достиг после модификации химическими добавками:

• натрием;
• калием;
• литием.

В отдельных случаях могут применять также соли вышеуказанных химических элементов. Доля модификаторов в составе сплава не превышает 0,01%. Их назначение - увеличение показателя пластичности при литье путём связывания атомов кремния.

Кроме традиционных модификаторов в последнее время стала широко применяться технология добавки соединений на основе стронция, который устойчив к угару. Также его добавка не приводит к увеличению газовой усадки и пористости отливки. АК12 с добавлением стронция сохраняет физико-химическую структуру после многоразовой переплавки.

Практическое применение сплава АК12

Из-за высокого показателя жидкотекучести сплав широко применяется при производстве деталей, работающих в среде с температурой до 200ºС. Отливки из силумина изготавливаются тремя способами:

• под давлением.
• с использованием металлической литейной формы (кокиля).
• с использованием литейной формы из песка.

Наиболее востребованная на рынке форма готовых отливок из АК12 - чушки весом до 15 кг.

В соответствии с требованиями стандарта на отливку путём оттиска наносится следующая информация:

• наименование сплава;
• номер плавки;
• масса.

К упаковке в обязательном порядке прилагается сертификат с указанием точного химического состава сплава.

Области применения и линейка изделий из АК12 необычайно широка:

• автомобильная промышленность, авиастроение - блоки цилиндров, поршни и картеры двигателей.
• жилищно-коммунальное хозяйство - запорная арматура для сантехнических работ, теплообменники для обогревательных устройств.
• Из силумина изготавливаются некоторые виды кухонной бытовой техники.

Плавка алюминиевых сплавов представляет ряд трудностей. Малая плотность алюминиевых сплавов способствует образованию газовых раковин и пористости, так как газы легко проникают в металлическую среду и насыщают ее. Алюминий легко окисляется. Очищать расплав от шлака и окислов трудно. Шлак и окислы остаются в расплаве в мелкораздробленном виде во взвешенном состоянии, что в значительной степени влияет на качество сплава.

Применение флюсов (хлористого цинка, криолита) или модификаторов также не позволяет очистить расплав полностью, так как затруднено отделение их от расплава.

При приготовлении алюминиевых сплавов особенно важное значение имеют чистота исходных материалов и точность состава шихты. Нередко ничтожные количества вредных примесей значительно ухудшают механические свойства сплавов. Все это вызывает необходимость особенно тщательной сортировки отходов. Без переплавки можно пользоваться ими только в том случае, если известен их химический состав. Лом неизвестного происхождения или плохо отсортированный и переплавы (вторичные сплавы), содержащие много окислов и вредных примесей, следует переплавлять в чушки. Во время переплавки очищают расплав от примесей и производят химический анализ.

Плавку и заливку алюминия производят при строгом соблюдении температурного режима и постоянном и точном контроле нагрева сплава. Даже незначительный перегрев и излишнее выдерживание сплава при высокой температуре ведут к чрезмерному насыщению его газами и окислами и появлению усадочных раковин.

Для удаления окислов и шлаков необходимо применять флюсы, действующие как химически, так и механически. После очистки расплава от окислов не следует его перемешивать.

Разливку надо производить осторожно, короткой струей.

При приготовлении алюминиевых сплавов следует придерживаться такого порядка:

расплавление около 2/3 чушкового алюминия;

присадка и расплавление лигатуры;

присадка остального чушкового алюминия;

присадка отходов и литников;

очистка расплава от окислов после его расплавления путем добавки очистительных флюсов и хорошего перемешивания;

выемка тигля и снятие шлака и окислов (не следует снимать шлак во время плавки, так как поверхностная пленка окислов защищает расплав от дальнейшего окисления);

выдерживание расплава перед заливкой до требуемой температуры.

Пример плавки алюминиевого сплава АК12 (АЛ2).

Сплав АК12 (АЛ2) можно изготовить из чушковых силуминов. В случае отсутствия силуминов в качестве шихтовых материалов можно использовать чушковый алюминий и кремний.

Приготовление сплава происходит следующим образом: расплавляют чушковый алюминий и нагревают его до температуры 850° С. В подогретый алюминий добавляют небольшими порциями кремний, который перед введением в алюминий завертывают в алюминиевую фольгу для того, чтобы он не покрылся окисью алюминия, затрудняющей растворение кремния. После полного растворения всего кремния сплав рафинируют и подвергают модифицированию.

Алюминиевые сплавы плавят в тигельных и пламенных стационарных, поворотных и наклоняющихся печах, электропечах сопротивления и индукционных печах. Плавка алюминиевых сплавов в электрических печах сопротивления состоит в следующем.

Шихтовые материалы, представляющие собой подогретые чушки первичного и вторичного сплава, отходы собственного производства и соответствующие лигатуры, загружаются в камеры, футерованные шамотным кирпичом. В камерах в фасонном огнеупоре расположены электроспирали, по которым проходит электрический ток, нагревающий их.

Расплав из камер стекает в сборник. В сборнике расплав рафинируют хлористым цинком, тщательно перемешивают, удаляют с поверхности пеку и шлак, а затем присаживают добавки. Перед разливкой в ковши расплав еще раз перемешивают, снимают с зеркала расплава шлак, замеряют температуру погружающей термопарой и заливают образцы для контроля химического анализа и механических качеств.

Сплавы-силумины перед выпуском в ковш подвергают модифицированию солями металлического натрия для получения мелкозернистой структуры. В отдельных случаях сплавы для дегазации продувают хлором при температуре 680-720°. При наклоне печи с помощью механизма поворота и роликов расплав выливается через желоб в разливочные ковши. Емкость печей сопротивления 0,3-3,0 т, число плавок в сутки 4-5.

Шихтовые материалы