Дюралюминий: состав, свойства и применение

Дюралюминий — сплав, состоящий из основы в виде алюминия с медью и добавками других металлов. Открытие технологии его изготовления произошло в самом начале девятнадцатого века работником немецкого металлургического завода. После многочисленных экспериментов он установил, что при добавлении к алюминию меди в соотношении 96% на 4% получается сплав, который при выдержке в помещении с комнатной температурой сохраняет пластичность основного элемента с повышением показателей прочности.

Дюралюминий: особенности

Само наименование сплава пошло от торговой марки Dural, под которой был начат его выпуск. В русский язык оно пришло в начале двадцатого века и обозначает целую группу сплавов с алюминием в основе. Могут встречаться различные формы, например «дуралюминий» и «дюраль».

Области применения дюралюминия

Формула успеха дюралюминия была проста. Лёгкий вес и прочность нового продукта способствовали его быстрому распространению. Первым большим его применением стали конструкции каркаса дирижабля. Показал он себя отлично, и со временем ему находили место во всё больших отраслях машиностроения.

Авиастроители по достоинству оценили дюраль, и она быстро стала основой самолётостроения, а также в будущем основным конструкционным материалом в производстве космической техники.

Её применяют в производстве поездов.

Дюралюминий

в наши дни можно встретить даже на кухне в виде многочисленных бытовых предметов. А также активно используется дюралюминиевая фольга, в которой продают кондитерские изделия.

Активно используется сплав и в строительстве. Различные трубы, листы являются частями конструкций зданий.

Используется дюраль и в автомобилестроении, помогая инженерам уменьшить вес машины, улучшая технические показатели автомобиля. Благодаря устойчивости к высоким температурам, её можно использовать и для внутренних механизмов двигателя.

Дюралюминий лучше переносит вибрацию, чем сталь, что позволило применять его в буровых работах.

Можно заметить, что не все сплавы дюралюминия пригодны для сварки. Например, при строительстве самолётов для создания конструкций из деталей дюралюминия используются заклёпки. Они могут делаться из того же сплава дюралюминия, только пригодного для сварочных работ.

Дюраль: состав сплава

С течением времени состав сплава дюрали совершенствовался, появилось множество новых видов, их различия как в составе примесей, так и способе последующей обработки.

  • Al+Cu+Mg. Этот тип называется дюралюмином. В зависимости от концентрации меди и марганца в сплавах меняются и его общие свойства и характеристики. Данный вид не имеет дополнительной защиты от коррозии, потому для его эксплуатации необходимо дополнительное покрытие для защиты от влаги.
  • Al+Mg+Si. Такой тип называется «авиаль». Добавление к алюминию частей магния и кремния повысило коррозионную стойкость сплава. Для получения своих свойств сплав проходит термообработку при температуре около пятисот градусов по Цельсию и охлаждается в воде с температурой двадцать градусов с естественным старением около суток. Такая обработка позволяет эксплуатировать сплав в условиях повышенной влажности и под напряжением.
  • Al+Mg, Al+Mn. Этот сплав имеет название «магналии». При его производстве не используется термическая обработка. Основными его плюсами является повышенная устойчивость к коррозии и хорошая пригодность к сварочным и паяльным работам.

Состав дюралюминия в процентах можно рассмотреть на примере состава сплава дюралюминий д16:

  • Al (Алюминий): 91 — 94.7%.
  • Cu (Медь): 3.7−4.9%.
  • Fe (Железо): 0.5%.
  • Si (Кремний): 0.5%.
  • Zn (Цинк): 0.25%.
  • Mg (Магний): 1.1 — 1.8%.
  • Cr (Хром): 0.1%.
  • Mn (Марганец): 0.4% – 0.9%.
  • Ti (Титан): 0.15%.

Могут добавляться маркировки, зависящие от форм выпуска сплава:

  • «Т» — закалка в естественных условиях.
  • «Т1» — после процесса искусственного старения.
  • «А» — после покрытия специальными лаками и анодирования.

Например, д16т.

Свойства дюралюминия

Не смотря на попытки борьбы с коррозией путём добавления марганца и магния, дюралюминий все же ей подвержен и подвержен достаточно, чтобы на это обратить внимание. Потому, при эксплуатации необходимо защитить его при помощи какого-либо покрытия. Защита должна быть настолько тщательной, насколько это возможно.

Дюраль отличается небольшим весом при большой прочности. Благодаря этому её и используют как основной конструкционный материал в космонавтике и авиации. Используется также в авиастроении, при производстве скоростных поездов и различных других областях машиностроения.

Средняя плотность дюралюминия 2500−2800 килограмм на кубический метр.

Температура плавления дюралюминия примерно 650 градусов по Цельсию.

Дюралюминиевый сплав, в отличие от алюминия чистого, хорошо подходит к сварочным работам.

Обладает высокой устойчивостью воздействиям среды и низкой уязвимостью к разрушению.

Появление такого лёгкого и прочного материала позволило поднять машиностроение на новый уровень и построить такие технические проекты, которые ранее казались неосуществимыми.

Дюралюминий — это материал, созданный на основе чистого алюминия с легирующими элементами, включение которых в состав плавки изменяет свойства металла. Мягкий и легкий алюминий приобретает нагрузочную устойчивость, сохраняя при этом все преимущества чистого элемента.

Случайное открытие

Дюралюминий – это сплав алюминия с небольшим количеством меди, который состаривают при определенной температуре в искусственно созданных условиях. Материал был изобретен в 2019 году Альфредом Вильмом, служившим инженером на немецком заводе. В ходе экспериментов им была замечена закономерность, подтвержденная путем длительных опытов. Он выяснил, что если сплавить алюминий и 4% меди, а потом закалить полученный материал при температуре +500°C с последующим резким охлаждением и выдержкой при комнатной температуре в течение нескольких дней, то получается металл с повышенными показателями прочности, при полном сохранении пластичных свойств главного элемента.

В течение последующих лет были получены сплавы с большим количеством добавок, что увеличило прочность материала. На современном этапе дюралюминий – это высокопрочный сплав, в состав которого, в зависимости от разновидности, могут входить медь, магний, кремний, цинк и пр.

Состав

Прочностные свойства дюралюминия демонстрируют высокие показатели — до 370 МПа (прочность чистого алюминия — 70-80 МПа), что делает материал востребованным во многих областях промышленности. Сплав алюминия с химическими элементами, в определенных пропорциях, варьирует характеристики полученного материала. Базовый сплав состоит из классических пропорций ингредиентов.

Дюралюминий состав имеет следующий:

  • Медь (Cu) — 0.5% от всей массы.
  • Марганец (Mn) составляет 0,5% сплава.
  • Магний (Mg) — 1,5 % общей массы.
  • Кремний (Si) — 1,2 %.
  • Железо (Fe) составляет около 0,1% состава.
  • Алюминий (Al) — основной элемент.

Основные виды сплавов

Существует несколько видов сплавов, отличающихся своими характеристиками.

Каким же может быть дюралюминий (состав, лигатуры и качества)?

  • Алюминий + марганец (Al+ Mg), алюминий + магний (Al+ Mn), второе название «магналии» – характеризуется устойчивостью к коррозии, высокими показателями пайки, сварки. Плохо поддается резке. Сплавы этих композиций не подвергают дополнительной закалке. Материал используется для изготовления труб бензопроводов, авторадиаторов, баков различного назначения, в строительных работах и т. д.
  • Алюминий + марганец + кремний (Al + Mg + Si), сплаву дали название «авиаль». Свойства дюралюминия этой композиции — устойчивость к коррозии, легкость и прочность сварных швов, мелкое зерно. Закалка происходит при температуре +515–525°C с резким охлаждением в воде (+20°C) в течение 10 суток. Основная сфера применения – изделия, использующиеся в условиях повышенной влажности, изготовление материалов, деталей, машин в авиастроении, автомобильной промышленности, в последнее время авиаль заменяет дорогостоящую сталь в деталях мобильных телефонов и др.
  • Алюминий + медь + марганец (Al+Cu+Mg), или дюралюмин, — конструкционный материал, в зависимости от необходимости получения конечных свойств, количество каждого легирующего элемента может варьироваться. Сплав нашел применение в авиастроении, космической отрасли, для изготовления скоростных железнодорожных составов («Сапсан») и др. Недостатком сплава является его коррозийная неустойчивость.

    Дюралюминий

    листовой требует тщательной антикоррозийной обработки, что в основном происходит путем нанесения на поверхность чистого алюминия.

Применение

Дюралюминий – это основной материал для самолетостроения и космической отрасли. Первое применение для воздушных судов произошло в 2019 году при строительстве дирижаблей. В 21 веке существует более десяти марок этого легкого и прочного материала. Для деталей самолетов чаще всего используют марку Д16т, в состав которой входит девять металлов, например титан, никель и пр., а лигатура состоит из меди, кремния, магния. Количество алюминия в сплаве ограничено стандартным содержанием – 93%.

Не все сплавы дюралюминия хорошо поддаются сварке, поэтому многие изделия делаются на заклепках и прочих видах креплений. Основным промышленным применением материала стало самолетостроение, автомобилестроение, станкостроение. Но не только высокие технологии используют дюраль, например, лодка для личного использования, сделанная из этого материала, прослужит более 20 лет, а при хорошем уходе и профилактике — и того дольше.

В судостроении из материала делаются не только корпуса кораблей, но и большое количество внутренних деталей корпуса, узлов. Трубы из дюралюминия, толстостенные и тонкостенные, используются повсеместно, от жилищно-коммунальных коммуникаций до газовых трубопроводов. Прокатные листы используются в строительных конструкциях.

Преимущества и недостатки

Дюралюминий – это сплав на основе алюминия, который, как любой материал, имеет преимущества. Среди них:

  • Высокие показатели статической прочности.
  • Продолжительный срок эксплуатации.
  • Низкая уязвимость к разрушению.
  • Устойчивость ко многим агрессивным средам, механическому, температурному воздействию.
  • Адаптированность к сварным работам (алюминий в чистом виде плохо реагирует на сваривание швов).
  • Многочисленность областей применения.

Есть один существенный недостаток, которым обладает дюралюминий – это подверженность коррозионным поражениям. Все изделия из материала в обязательном порядке плакируют чистым алюминием или покрывают грунтовочными составами, препятствующими появлению ржавчины.

Цены

Приобрести материал не представляет сложности, стоимость формируется в зависимости от компонентного состава. Большинство заводов, производящих цветные металлы, выпускают дюралюминий. Цена зависит от многих факторов, в частности от вида изделия, объема поставки и других условий. В сопроводительных документах производитель обязан указать данные о процентном содержании сплава, соответствии ГОСТу, эксплуатационные характеристики.

Стоимость изделий из дюраля (уголок, труба, лист) стартует от 580 рублей за килограмм. При увеличении объема поставки цена за тонну труб из сплава составляет около 510 тысяч рублей. Дюралюминиевые круги стартуют в цене от 250 рублей за килограмм. Круг – условное обозначение заготовки материала, сечением которого является круг различной величины, длина изделия достигает 3 метров.

Текущая версия страницы пока

не проверялась

опытными участниками и может значительно отличаться от

версии

, проверенной 10 марта 2016;
проверки требует

61 правка

.

Текущая версия страницы пока

не проверялась

опытными участниками и может значительно отличаться от

версии

, проверенной 10 марта 2016;
проверки требует

61 правка

.

Бинарная

фазовая диаграмма

состояния сплавов алюминий-медь. Узкий диапазон сплавов типа дюралюмин представлен окрашенной полосой.

Дюралюми́н, дюралюминий, дюраль — собирательное обозначение группы высокопрочных сплавов на основе алюминия (алюминиевый сплав) с добавками меди, магния и марганца. Название сплава происходит от торговой марки Dural (фр. dur — твёрдый) — коммерческого обозначения одного из первых упрочняемых термообработкой и последующим старением алюминиевых сплавов. Основными легирующими элементами в нём являлись медь (4,5 % массы), магний (1,5 %) и марганец (0,5 %); остальное — алюминий (93,5 %). При испытаниях на растяжение типовое значение предела текучести дюралюминов составляет порядка 250 МПа, предела кратковременной прочности 400…500 МПа, однако прочностные характеристики конкретного сплава зависят от его состава и, в особенности, от термообработки.

Названия[править | править код]

Название сплава пришло в Россию из Германии в первое десятилетие XX века (нем. Duraluminium) и в русском языке стало общим обозначением для целой группы сплавов на основе алюминия, легированного добавками меди, магния и марганца[1]. Иногда встречаются также старая (основная до 1940‑х годов) форма «дуралюми́ний» и англизированный вариант «дюралюми́н». Название происходит от немецкого города Дюрен (нем. Düren), где в 2019 году было начато промышленное производство сплава[2].

Дюралюминий разработан немецким инженером-металлургом Альфредом Вильмом (Alfred Wilm), сотрудником металлургического завода «Dürener Metallwerke AG». В 2019 году Вильм установил, что сплав алюминия с добавкой 4 % меди после резкого охлаждения (температура закалки 500 °C), находясь при комнатной температуре в течение 4-5 суток, постепенно становится более твёрдым и прочным, не теряя при этом пластичности. В 2019 году Альфред Вильм подал заявку на патент «Способ улучшения сплавов алюминия, содержащих магний»[3]. Вскоре лицензии на способ были приобретены компанией «Dürener Metallwerken», которая вышла на рынок с продуктом под маркой «дуралюминий» (нем. duraluminium)[4]. Состав патентованного дюралюминия, выпускаемого на заводе «Dürener Metallwerken»: 3,5-5,5 % Cu; 0,5-0,8  % Mg; 0,6  % Mn.

На международной выставке дирижаблей, проходившей во Франкфурте в 2019 году, новый сплав получил третью премию. В 2019 году на выставке дирижаблей в Петербурге Вильм получил Большую серебряную медаль за лучший материал для дирижаблей, а также Большую золотую медаль за «достижения в области военной техники».

Обнаруженное Вильмом явление старения алюминиевых сплавов позволило повысить прочность дюралюминия до 350-370 МПа по сравнению с 70-80 МПа у чистого алюминия[5].

Распространённые в Европе сплавы марок «Hiduminium» и «Avional» являются близкими по составу к дюралюминию сплавами других фирм-производителей — High Duty Alloys Ltd. (Великобритания) и Aluminium-Industrie A-G. (Швейцария).

В СССР/России дюралюминами называют деформируемые сплавы системы Al-Cu-Mg, в которые дополнительно вводят марганец. Типичным дюралюмином является сплав Д1 (состав: 4,3 % Cu, 0,6 % Mg, 0,6 % Mn, остальное — Al), однако вследствие сравнительно низких механических свойств производство его заметно сокращается; сплав Д1 для листов и профилей заменяется сплавом Д16.

В США и Евросоюзе дюралюмины представлены, в первую очередь, сплавами 2024, 2019 (во Франции ранее обозначался AU4G или duralumin) и 2117. По международной универсальной классификации группе деформируемых алюминиевых сплавов Al-Cu-Mg присваиваются обозначения от 2019 до 2999.

Состав сплавов, % массы

Сплав Si Fe Cu Mn Mg Cr Ni Zn Ti Zr+Ti Прочие

каждого

Прочие

сумма

Al
2017A мин. 0,20 / 3,50 0,40 0,40 / / / / / / / основа
макс. 0,80 0,70 4,50 1,00 1,00 0,10 / 0,25 / 0,25 0,05 0,15
2024 мин. / / 3,80 0,30 1,20 / / / / / / / основа
макс. 0,50 0,50 4,90 0,90 1,80 0,10 / 0,25 0,15 0,20 0,05 0,15
Физико-механические свойства

/ 2017 2024
Массовая плотность (г/см³) 2,79 2,77
Интервал температур плавления 510-640 500-638
Линейный коэффициент термического расширения (10−6/K) 23,0 22,9
Модуль упругости МПа (1) 74 000 73 000
Коэффициент Пуассона 0,33 0,33
Теплопроводность (W/M°C) состояние T4: 134 состояние T3: 120
Удельная теплоёмкость (Дж/кг°C) 920 920
Предел упругости RP0.2 (МПа) 260 (2) 300 (3)
Предел прочности Rm (MPa) 390 (2) 440 (3)
Относительное удлинение (%) 9 (2) 9 (3)

(1) Среднее значение модулей при растяжении и сжатии
(2) Пруток, состояние Т4 (закалка и естественное старение) диаметром от 6 до 75 мм

(3) Пруток, состояние Т3 (закалка, деформация в холодном состоянии, старение) диаметром от 50 до 100 мм

Свойства и применение[править | править код]

Несущая конструкция германского дирижабля жёсткой схемы «Цеппелин», выполненная из соединенных

заклёпками

дюралюминиевых профилей

Дюралюминий — основной конструкционный материал в авиации, космонавтике и других областях машиностроения, для которых принципиальную роль играет минимальная масса конструкции.

Первое применение дюралюминия — изготовление каркаса дирижаблей жёсткой конструкции. Начиная с 2019 года, дюралюминий стал широко применяться в других отраслях машиностроения. В годы Первой мировой войны состав сплава и термообработка были засекречены. Начиная с 1920‑х годов, благодаря высокой удельной прочности, дюралюминий становится важнейшим конструкционным материалом в самолётостроении.

Плотность сплава: 2500-2800 кг/м³.
Температура плавления сплава: около 650 °C.

Сплав широко применяется в авиастроении, при производстве скоростных поездов (например, поездов Синкансэн) и во многих других отраслях машиностроения (так как отличается существенно большей прочностью, чем чистый алюминий).

После отжига (нагрева до температуры около 500°C и охлаждения) сплав становится мягким и гибким (как алюминий). После старения (естественного, проходящего при комнатной температуре в течение нескольких суток, или искусственного, проходящего при повышенной температуре в течение нескольких часов) становится твёрдым и жёстким.

В настоящее время сплавы алюминий — медь — магний с добавками марганца — известны под общим названием дюралюмины. К дюралюминам относят советские сплавы следующих марок: Д1, Д16, Д18, В65, Д19, В17, ВАД1. Дюралюмины упрочняются термообработкой; подвергаются, как правило, закалке и естественному или искусственному старению. Характеризуются сочетанием высокой статической прочности (до 450-500 МПа) при комнатной и повышенной (до 150…175 °C) температурах, высоких усталостной прочности и вязкости разрушения[6].

Недостаток дюралюминов — низкая коррозионная стойкость. Изделия требуют тщательной защиты от коррозии. Дюралюминиевый прокат, как правило, плакируют чистым алюминием, создавая из него лист с двухсторонней плакировкой, — так называемый альклед. Также, как правило, все детали из алюминиевых сплавов, применяемые в конструкции самолёта, анодируют, покрывают грунтовками, специально разработанными для авиации (обычно жёлтого или зелёного цветов) и при необходимости окрашивают.

Факты[править | править код]

  • В конце 1930-х годов руководство фирмы «Dürener Metallwerke AG» и исследовательские лаборатории располагались в районе Борзигвальде Берлина. Там в начале 1940-х годов были разработаны высокопрочные деформируемые сплавы системы Al-Zn-Mg с пределом прочности не ниже 50 кгс/мм2, применявшиеся серийно на самолётах Хейнкель и Юнкерс в виде прессованных профилей и штамповок[7]. В частности, для сплава «Hydronalium Hy43», разработанного в Институте DVL в 2019 году (состав: 4,5 % Zn, 3,5 % Mg, 0,3 % Mn, 0,4 % Cu, остальное — Al), к 2019 году Министерством авиации RLM была выпущена спецификация Flw3.425.5[8].
  • Марка сплава Д16 появилась к 2019 году как результат безлицензионного воспроизводства и освоения металлургической промышленностью СССР технологии изготовления плит, листов и профилей американского сплава 2019 (состав: 4 % Cu, 1,5 % Mg, 0,3 % Сг, остальное — Al), составлявшего основу конструкции планера тяжёлого бомбардировщика Boeing B-29 Superfortress. Приказ о подетальном копировании («…Не допускается никаких отклонений от американского прототипа, ни в одной детали, ни в одном агрегате…» подпись — Иосиф Сталин.) самолёта Boeing B-29 был отдан лично Сталиным в 2019 году в планах и перспективах создания Ту-4 — первого отечественного самолёта-бомбардировщика, носителя атомного оружия. «ВИАМ исследовал вес деталей, их химический состав, структуру и свойства. Как оказалось, отечественные дуралюмины уступали по свойствам сплаву 2024»[9]. Как оказалось, американский сплав 2019 отличался от отечественного дюралюмина Д1 повышенным (до 1,5 %) содержанием магния и небольшой добавкой (0,3 %) хрома.

См. также[править | править код]

  • Кольчугалюминий — советский аналог дюралюминия, разработанный в 2019 году.
  • Альклед — алюминиевый сплав, по заказу NACA. С 2019 года использования в авиастроении США.

Примечания[править | править код]

  1. ↑ В 2019 году компания «Dürener Metallwerken» вышла на рынок с продуктом под маркой «дуралюминий» (нем. duraluminium).
  2. ↑ Краткий словарь авиационных терминов. Под редакцией проф. В. А. Комарова. М.: Изд-во МАИ, 1992, с. 54.
  3. ↑ Германский патент № 244554 Verfahren zum Veredeln von magnesiumhaltigen Aluminiumlegierungen. 20 марта 2019 года.
  4. ↑ Вскоре многие компании стали изготавливать дюралюминий, не обращая внимание на патент Вильма. Вильм долго боролся с патентными нарушителями, пока борьба исчерпала его силы и пока не кончились лицензионные поступления. К 2019 году Вильям оставил профессию металлурга и стал фермером. Вильм оставался фермером вплоть до своей смерти. — В кн. Walther Pahl, Weltkampf um Rohstoffe. Leipzig 1941, S. 126.
  5. ↑ A. Wilm, Physikalisch-metallurgische Untersuchungen über magnesiumhaltige Aluminiumlegierungen. Metallurgie, 1911, Bd. 8, N 7, 225—27.
  6. ↑ Алюминиевые сплавы.- В кн.: Авиация: Энциклопедия / Гл. ред. Г. П. Свищев. — М.: Научное издательство «Большая российская энциклопедия» : Центральный аэрогидродинамический институт им. Н. Е. Жуковского, 1994. — 736 c.: ил. ISBN 5-85270-086-X
  7. ↑ Организация ОТБ по изучению немецкой авиационной науки и техники.
  8. ↑ Mühlenbruck A., Seeman H.J. Untersuchungen an Al-Zn-Mg-Knetlegierungen. Luftfahrtforsch., 1942, Bd. 19, № 9, s. 337—343
  9. ↑ О Фридляндере И. Н. Международная научно-техническая конференция ВИАМ Архивная копия от 8 апреля 2019 на Wayback Machine. 2019 год.

Для производства различных деталей и вещей может использоваться дюралюминий. Данный материал получил свое название от города, в котором он был создан. Отличия дюрали от алюминия заключаются в химическом составе, который оказывает влияние на основные эксплуатационные качества. Рассмотрим особенности данного сплава подробнее.

Дюралюминий

Химический состав

Появление дюралюминия связывают с немецкой компанией, которая расположена в городе Дюрен. Специалисты этой компании занимались разработкой нового сплава, и ошибочно провели смешивание ранее не используемых компонентов. После проведения предварительных тестов они были удивлены тем, какого смогли добиться результата, но изначально посчитали их ошибочными. Спустя некоторое время они повторили свой эксперимент и добились еще более высоких результатов.

Алюминий и дюралюмин, в первую очередь, отличаются друг от друга химическим составом.

Дюралюминий

обладает следующим составом:

  1. 4-5% меди;
  2. 93% алюминия;
  3. 2-3% других легирующих элементов, которые добавляются для придания сплаву особых качеств.

Состав различных марок дюрали

Долгое время дюралюмин изготавливался при обычных условиях, что определяло некачественное соединение элементов. Начавшаяся война сделала данный металл стратегически важным, что привело к поиску более эффективных методов соединения всех компонентов. Результатом данных исследований стали следующие технологические особенности процесса:

  1. Нагрев проводится при температуре до 500 градусов Цельсия.
  2. На разогрев уходит около 3-х часов.
  3. Проводится быстрое охлаждение водой или селитрой для повышения прочности.

Состав дюралюминия может существенно меняться —  все зависит от особенностей применяемой технологии производства.

Наиболее распространенная марка Д16 имеет следующий химический состав:

  1. Основная часть дюралюминия во всех случая представлена алюминием, на который приходится 90-94% от общей массы.
  2. В состав добавляется достаточно большое количество меди (3,8-4,9%).
  3. Обязательным условием можно назвать добавление в равных частях кремния и железа, примерно по 0,5%.
  4. В состав входит цинк (не более 2,5%).
  5. Добавляется фиксированное значение магния — 1,8%.

Остальные компоненты представлены хромом, марганцем, титаном, которые берутся примерно по 1%.

Получаемый дюралюминий при подобном химическом составе обладает достаточно высоким показателем мягкости. Именно поэтому Д16 зачастую применяется в качестве полуфабрикатов при производстве штамповок.

Не только состав сплава дюрали оказывает влияние на основные технологические свойства. Вместе со специфической подборкой компонентов применяются технология искусственного старения, которая заключается в закалке.Для повышения прочности и твердости поверхности сплав подвергается термической обработке с охлаждением.

Технологические свойства дюрали

В зависимости от химического состава и применяемого метода изготовления технологические свойства дюрали могут существенно отличаться. ГОСТа именно для этого металла пока нет.

Сразу после появления дюралюминия его назвали самым подходящим материалом для строительства дирижаблей и самолетов.

Среди технологических свойств следует отметить нижеприведенные моменты:

  1. Низкая стоимость, которая обуславливается простой технологией производства. Тот момент, что компоненты не нужно разогревать до экстремально высоких температур определяет существенное удешевление материала. Также на стоимости благоприятно отражается возможность проведения производства в обычной среде.
  2. Небольшой вес. Рассматривая химический состав можно отметить, что большая часть состава представлена алюминием. Этот металл известен своей легкостью.
  3. Высокие показатели температуры плавления позволили использовать сплав дюраль при производстве различных элементов самолетов и другой техники. Температура плавления дюралюминия около 650 градусов Цельсия. При этом обычный алюминий плавится уже при более низких температурах, что приводит к изменению основных технологических качеств и деформации изделий.
  4. Плотность дюралюминия составляет 2,5 грамма на кубический сантиметр (у стали на каждый кубический сантиметр приходится 8 грамм). Именно этот показатель определяет существенно снижение веса изготавливаемых деталей. Данный показатель может варьироваться в относительно небольшом диапазоне, достигать значения 2,8 грамм на кубический сантиметр.
  5. Статическая прочность дюралюминия достаточно высока, что определяет устойчивость к разовой нагрузке. Именно поэтому сплав применяется при изготовлении различных ответственных деталей. Проведенные исследования указывают на то, что разрушить подобный материал довольно сложно.

Однако есть и один недостаток – относительно невысокая устойчивость к воздействию повышенной влажности. Разрушение сплава блокируют путем нанесения защитного покрытия, что несколько повышает стоимость сплава.

Детали из дюрали

Дюралюминий Д16 получил достаточно широкое распространение. Отличные эксплуатационные качества он демонстрирует при температуре не выше 250 градусов Цельсия. Стоит учитывать, что уже при температуре 80 градусов Цельсия появляются признаки образования межкристаллической коррозии.

В последнее время в чистом виде дюралюминий практически не применяется. Это связано не только с высокой вероятностью появления коррозии, но и другими недостатками алюминиевого сплава. Для повышения эксплуатационных качеств сегодня выполняют следующее улучшение:

  1. Закалку в естественных условиях. При маркировке указывается буква «Т».
  2. Выполняют процедуру искусственного старения, что также отражается на маркировке «Т1».
  3. Анодирование и покрытие поверхности специальными лаками (в маркировке указывают букву «А»).

Снижение коррозионной стойкости происходит не только по причине повышения температуры, но и механического воздействия. Именно поэтому уделяется внимание дополнительным процедурам увеличения эксплуатационных качеств.

Более высокими эксплуатационными качествами обладает сплав под названием ВД95. Кроме этого, данная разновидность сплава проходит процедуру старения, за счет чего существенно повышается потенциал этой разновидности дюралюминия.

Область применения

Тугоплавкость дуралюмина марки ВД95 определяет его широкое применение не только в сфере авиастроения, но и изготовления скоростных поездов, которые постепенно становятся самым распространенным транспортным средством в Европе и Азии. Это связано с тем, что при движении на большой скорости из-за возникающего трения поверхность может сильно нагреваться. Слишком высокая пластичность из-за перестроения кристаллической решетки становится причиной деформации поверхности при механическом воздействии. Также применение дюралюминия представлено производством прутков, заклепок, болтов и других крепежных материалов.

Несмотря на тугоплавкость, есть возможность проводить сварочные работы с помощью аргона. Данный процесс настолько прост, что его можно провести в собственном гараже. В различных отраслях машиностроения дюралюминий применяется для получения изоляционных материалов. Примером можно назвать появление фольги толщиной около 0,2 миллиметров, которая применяется в качестве отражающего слоя при производстве изоляции.

В пищевой промышленности фольга из дюралюминия встречается довольно часто — ее используют для оборачивания конфет.

Сплав получил широкое применение и в буровой отрасли. Это связано с уникальным сочетанием нижеприведенных качеств:

  1. Легкость.
  2. Прочность.
  3. Стойкость к повышенным температурам и влажности.

Изготавливаемые буры из дюралюминия отлично справляются с гашением вибрации.

В заключение отметим, что широкая область применения определена особыми эксплуатационными качествами и относительно невысокой стоимостью материала. Кроме этого отметим, что сегодня алюминий в чистом виде стали использовать намного реже.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Пластичен, как алюминий, но в несколько раз тверже. Таков дюралюминий – сплав, созданный немецким металлургом Альфредом Вильмом. Он работал на заводе города Дюрен.

От его имени и образовано название сплава. Имя же Альфреда знают лишь в узком кругу ученых и промышленников. Расширим рамки, рассказав об открытии немецкого металлурга и том, что это открытие дало миру.

Химические и физические свойства дюралюминия

Дюралюминий получен Вильмом в 1903-ем. Мастер примешал к чистому металлу №13 немного меди, марганца и магния. На всю лигатуру пришлось всего 7% от состава дюралюминия.

Но, этого оказалось достаточно, чтобы упрочнить сплав. Правда, твердым он стал не сразу, а лишь после закалки. Металлурги именуют ее искусственным старением материала.

Процесс заключается в нагреве и постепенном охлаждении металла. Внутри него происходят перестановки атомов, которые в естественных условиях длятся десятилетиями. В итоге, получается сплав, как будто проживший свой век, закалившийся в «невзгодах жизни».

Дюралюминий – сплав, запущенный в серийное производство в 1909-ом. С момента открытия Альфреда Вильмома прошли всего 6 лет. Это указывает на важность разработки, ее необходимость.

Свойства дюралюминия и низкая стоимость сразу склонили на его сторону, к примеру, авиапромышленников. Уже в 1910-ом из нового материала начали производство дирижаблей. Дюраль сделал их легкими, ведь и алюминий легок. При этом, новый сплав выдерживал высокие температуры. Плавится материал лишь при 650-ти градусах Цельсия.

Плотность дюралюминия равна 2,5 граммам на кубический сантиметр. Именно этот показатель обуславливает легкость сплава. У некоторых его марок плотность доходит до 2,8, что тоже ниже среднего. У стали, к примеру, на каждый кубический сантиметр приходится по 8 граммов веса.

Ценно в  дюралюминии и сочетание статической прочности с усталостной. Под первой понимается способность противостоять разовой нагрузке. Усталостной прочностью именуют критическую нагрузку, при которой материал разрушается.

Так вот, разрушить дюраль непросто. Это, скорее, может сделать коррозия, чем силовое воздействие, давление. Поэтому, разрушение смеси алюминия с медью в присутствии кислорода блокируют, нанося на сплав защитное покрытие. Им может быть чистый алюминий. Покрытие им деталей из дюраля именуют плакированием.

Применение дюралюминия

Тугоплавкость дюрали сделала ее основным материалом не только самолетостроения, но изготовления скоростных поездов. В движении они могут сильно нагреваться. Сплав алюминия с медью пускают, как на обшивку, так и на внутренние узлы, а так же, крепежи. Так, из дюралюминия делают болты, прутки, заклепки.

Сварка дюралюминия проста, осуществляется с помощью аргона, возможна даже в домашних условиях. Такая элементарность обращения с материалом – еще одна причина его распространенности. Так, из дюрали делают трубопроводы. Речь о проводниках газа и прочих энергоресурсов ЖКХ.

Пластичность героя статьи позволяет раскатывать его в тонкие листы. В итоге, плавление дюралюминия «рождает» фольгу толщиной не более 0,2 миллиметра. Ей обертывают строительные товары.

Фольгу из дюраля, так же, используют в качестве тепловых экранов. Ими утепляют бани и сауны. В пищевой промышленности в листовой дюралюминий оборачивают конфеты.

Говоря иначе, сплав идет на фантики. Садоводы обертывают фольгой деревья, защищая их от грызунов и морозов. Туристы сооружают из раскатанного дюраля подобие посуды.

Круги из сплава алюминия с медью закупают для буровой отрасли. В ней важна не только компоновка, но и вес колонн прохождения. Легкость дюралюминия в сочетании с прочностью и стойкостью к высоким температурам делают выбор промышленников однозначным. Буры из сплава алюминия отлично гасят вибрации, немагнитны и обладают пониженным значением продольного сдвига.

Пригождается дюралюминий и в производственных цехах. Здесь листами из сплава выстилают полы и прочие поверхности. Покрытие делают рифленым, чтобы придать антискользящие свойства.

А вот свойства проводника тока у дюраля, так сказать, в базовой комплектации. Поэтому, провода из сплава алюминия с медью не менее распространены, чем просто медные. Точнее, алюминиевые провода более популярны, ведь и весят меньше, и стоят.

Доступность материала сделало дюралевые листы – одним из материалов для облицовки домов. Как правило, это дачные строения. Их покрытие дюралем требует дополнительного фасада, защиты от коррозии.

Зато, сплав устойчив к химическим реагентам, поэтому, часто применяется еще и в вентиляционных системах, становится материалом для изготовления вытяжек.

Производство дюралюминия

Производство сплава проходит в несколько этапов. Сначала, формируют шихту из гранул чистого алюминия и легирующих металлов. Сплавление осуществляется поэтапно. В итоге, получается первичный дюралюминий.

Теперь, необходима закалка. Она начинается с нагрева материала до 500-от градусов Цельсия. Отжиг при такой температуре дает достаточные мягкость и гибкость сплава. Далее, его нужно охладить. На это уходят несколько дней. Выдерживается 20-градусная температура. Ждут, пока дюраль не достигнет ее же. Старение сплава завершено.

Дабы ускорить закалку промышленники часто проводят ее за несколько часов в условиях небольшого нагрева материала. Качество дюралюминия, при этом, падает. Зато, падают и затраты на производство, ускоряется выпуск.

Между тем, главное, выдержать баланс меж прочностью и пластичностью дюраля. Если сделать его чуть тверже нужного, потеряется не только способность принимать нужную форму, но и стойкость к коррозии.

Поэтому, прежде чем купить дюралюминий, промышленники, как правило, посещают его производство, убеждаясь в следовании нормативам. Берутся образцы для экспертизы. Лишь потом происходит сделка. Узнаем расценки.

Цена дюралюминия

Пластичность дюралюминия позволяет делать из него заготовки любых форм. Так, кило шестигранников по ГОСТу 21488-97 стоит в районе 100-160-ти рублей. Круглые прутки стоят ль 90-та до 230 000 рублей.

Ценник зависит от марки дюрали и сечения деталей. То же касается листов. За образцы толщиной в половину миллиметра, к примеру, просят около 300 000 рублей за тонну.

Уголки из дюралюминия, используемые в строительстве в качестве направляющих, оцениваются в 300 рублей за килограмм. 1 000 граммов в плите оценивается примерно в 100 рулей. Толщина плит, как правило, составляет 1,5 сантиметра.

Трубы из дюрали стоят в районе 130 рублей за килограмм веса. От прутков детали отличаются наличием внутренних полостей. Они есть и в кругах из сплава алюминия с медью. Диаметр полостей в кругах меньше, чем в трубах. Стоят детали, используемые в буровых установках, 140-200 рублей за 1 000 граммов.

Осталось узнать расценки на фольгу. За ее техническую версию просят всего около 200-от рублей за тонну. Если же приобретается пищевая фольга, ценник доходит до 350-ти рублей за кило. Продают материал, как правило, в рулонах весом не более 200-от граммов. Это несколько метров фольги.