Силумин — состав сплава

Силумин — состав сплава

Современная металлургия поставляет свыше 1000 наименований различных типов материалов. Но до сих пор сплав силумин занимает среди них видное место. Его применение продолжает охватывать все новые и новые отрасли производства вот уже в течение 15 лет. Обладание какими свойствами не позволяет терять ему своей актуальности по сей день что это такое?

Общие сведения

Сплавы на базе алюминия и кремния называются силуминами. Они относятся к категории литейных сплавов и занимают около 55% всей алюминиевой металлургической промышленности.

Существует 2 основные разновидности:

  • простые, по составу содержащие только 2 компонента: кремний (до 15%) и алюминий.
  • специальные, включающие дополнительные легирующие элементы.

Двухкомпонентный силумин является термически неупрочняемым и обладает низкими механическими характеристиками. Единственно возможным способом повысить прочность — уменьшить скорость затвердевания отливки в форме или добавить в расплав лигатур щелочных металлов, таких как стронций, литий или натрий.

Повышение скорости кристаллизации дает более предпочтительные результаты, но имеет один важный недостаток. В случае литья тонкостенных деталей повышается вероятность образования трещин на поверхности отливок. Единственный способ избежать этого — это применение технологии литья под давлением, что более затратно с экономической точки зрения.

Модификация щелочными металлами дает меньший прочностной эффект, но этот процесс более технологичен и универсален. По этой причине он чаще встречается в практике.

Улучшение механических свойств здесь происходит за счет изменения величины зерна. Внутренняя структура при этом остается неизменной.

Эффект от модифицирования тем сильнее, чем больше количество кремния в силумине. Именно зерна кремния подвергаются рекристаллизации в силуминовых сплавах, и именно благодаря этому происходит улучшение механических свойств. Поэтому при содержании кремния меньше 5% модификация становится бессмысленным.

Специальные силуминовые сплавы помимо кремния и алюминия имеют в своем составе такие компоненты как магний, медь и железо. Введение данных элементов делает материал термически упрочняемым. По этой причине специальные сплавы отличаются более высокими механическими свойствами по сравнению с простыми. Особенно это касается такого параметра как предел текучести.

Термическая обработка в большинстве случаев заключается в закалке и последующем искусственном старении. Так, закалка АЛ4 проходит при 550 ºС и выдерживается при данной температуре в течение 3-5 часов. После этого сплав резко охлаждают в воде и отправляют в печь. Там уже проводится искусственное старение (175 ºС), которое окончательно доводит материал по физической структуре и механическим характеристикам.

Также все силуминовые сплавы относят к первой группе свариваемости. Сварка не требует дополнительной подготовки в виде предварительного прогрева детали. Сварные швы получаются плотными и по прочности не уступают цельным сплавам.

Химические свойства

Несмотря на то, что к этой группе относят сплавы алюминия и кремния, следует отметить, что силумин может содержать в малом количестве множество других элементов. Состав сплава напрямую влияет на характеристики готовых изделий. Главное условие для причисления сплава к силуминам заключается в процентном соотношении кремния. Он должен составлять от 10% до 15%.

Благодаря тому, что алюминий составляет около 90%, структура силумина очень похожа на структуру алюминия. Невооруженным глазом отличить их практически невозможно.

Свойства силумина отличаются в зависимости от типа алюминиевого сплава. Различают два типа металлов этой группы:

  • нормальные силумины;
  • износостойкие.

Нормальная группа отличается содержанием кремния в районе 12%. Прочность сплавов этой группы находится не на высоком уровне, но они имеют другие преимущества. В первую очередь – простота обработки и отличные литейные свойства. Отсутствие различных примесей делает этот тип силумина нейтральным к воздействию агрессивной среды и различных химических веществ.

Износостойкие сплавы содержат в составе около 20% кремния. Такой состав придает силумину повышенную прочность, значительно превышающую прочность алюминия. Но обработка изделий из этого сплава более сложная и требует приложения больших усилий.

Характеризуя химические свойства силумина, следует отметить, что они практически не отличаются от свойств алюминия. Лишь немного изменяются в зависимости от процентного соотношения различных добавок. В первую очередь, добавления кремния к алюминию напрямую влияет на физические свойства.

Особенности приемки отходов алюминия с высоким содержанием кремния

Сдача лома силумина производится как отходы алюминиевых сплавов. Именно так его покупают на большинстве пунктов приема металлолома. Аналогичное положение отходам этого материала отводится в государственном стандарте. Последняя редакция ГОСТ 1639-2009 отводит под алюминиевые соединения с высоким содержанием кремния несколько категорий:

  1. Отходы алюминиевого литья. Группа объединяет несколько марок силумина, включая АК12, 8, 7 и 5. Сюда попадают литники, облои, а также отбракованная продукция.
  2. Моторный лом. Содержит аналогичные предыдущему пункту марки силумина. Группу составляют детали и узлы моторов, пришедшие в негодность.
  3. Отходы литейных алюминиевых сплавов смешанные. В категорию попадают отливки узлов машин, детали самолетов, а также прочие соединения алюминий-кремний без наличия чушек.
  4. Поршневой лом силумина разделен на две группы. В первую входят разделанные отходы, не содержащие инородных включений опор, валов, стальных колец и прочее. Ко второй категории относится неразделенные изношенные поршни.
  5. Лом алюминиевых литейных сплавов, содержащих никель. Группа объединяет отходы двойного силумина, то есть соединений алюминия и кремния, легированных другим металлом. В данном случае это никель.
  6. Лом самолетный разделанный. Категория включает литейные сплавы, применяемые в самолетостроении.
  7. Отходы дробленого алюминия, его соединений.

Концентрация кремния в сплавах колеблется от 9 до 22%.

Изделия из силумина

Виды силумина

Силумины в цветной металлургии делятся на:

  • Деформируемые (доэвтектические и эвтектические). При литье доэвтектические сплавы используют легированные только кремнием 4–10%. Иногда допускается небольшое количество примесей из меди и марганца. Эвтектика имеет около 13% кремния.
  • Литейные (заэвтектические). Они обладают повышенной жидкотекучестью, что обеспечивает изготовление отливок, имеющих сложную форму и тонкие стенки, низкую усадку, невысокую склонность образовывать трещины. Содержание кремния доходит до 20%.

Ремонт сваркой

В некоторых случаях поврежденное изделие лучше подвергнуть сварке. Эту процедуру проводят самостоятельно в домашних условиях или обращаются к специалисту. При проведении работ температура материала повышается, вследствие этого на сплаве появляется оксидная пленка, препятствующая соединению частей изделия. Для устранения этих негативных явлений для сварки используют аргон, обеспечивающий защиту от отрицательных факторов. Для работы необходимо:

  • подготовить неплавящиеся вольфрамовые электроды и припой для сварки конструкций из алюминия;
  • обезжирить поверхность;
  • изделие зафиксировать;
  • разогреть поверхность до 220 градусов по Цельсию. Для отвода тепла свариваемую деталь положить на стальную прокладку;
  • сварить шов, используя переменный ток;
  • произвести обработку швов для эстетики внешнего вида.

Изделие готово к эксплуатации при небольших нагрузках.

Эвтектические силумины в ГОСТ 1583-93

ГОСТ 1583-93 определяет требования для обоих типов алюминиевых литейных сплавов: и в чушках, и в отливках.

Все силумины в чушках имеют состав по кремнию близкий к эвтектическому – от 10 до 13 %.

По возрастанию содержания железа (и других примесей) силумины в чушках (из бывшего ГОСТ 1521-68) располагаются в следующем порядке:

  • АК12оч (СИЛ-00) – содержание железа до 0,20 %;
  • АК12пч (СИЛ-0) – содержание железа до 0,35 %;
  • АК12ч (СИЛ-1) – содержание железа до 0,50 %;
  • АК12ж (СИЛ-2) – содержание железа до 0,7 %.
Читайте также  Арочные уголки

Из сплавов, которые применяются и в чушках, и в отливках, к эвтектическим силуминам относится сплав АК12 (АЛ2). Допустимое содержание железа в этом сплаве зависит от типа изделия (чушка или отливка), а также метода литья. При литье в песчаные формы и по выплавляемым моделям допустимое содержание железа должно быть не более 0,7 %, а при литье под давление – не более 1,5 %.

Ремонт

Так как может случиться, что появятся трещины или же разломы на деталях из этого сплава, то есть возможность проведения ремонтных работ. Чаще всего для проведения этого типа работ применяют специальное вещество — эпоксидный клей. Однако в том случае, если деталь должна будет эксплуатироваться в среде с повышенными нагрузками, лучше всего использовать сварку. Однако необходимо учитывать состав сплава, так как далеко не все они способны выдержать температуру работы сварочного аппарата, некоторые из них могут просто расплавиться.

Особенности смесителей из латуни

Этот материал — смесь медного и цинкового сплава, при этом последний придаёт лучшую обрабатываемость, благодаря чему кран стоит гораздо дешевле аналога из чистой меди. Кроме того, он наделяет латунь повышенной коррозиестойкостью и способностью переносить резкие температурные перепады, поэтому такие смесители могут стабильно служить в течение длительного периода времени без потерь своих эксплуатационных свойств.

Изначально латунь имеет светло-золотистый цвет (из-за которого она используется и в ювелирной промышленности), но в большинстве случаев краны покрывают другим материалом: никелем, бронзой или хромом, причём последним — чаще всего. Хромированная поверхность сияет зеркальным блеском, но на ней остаются разводы и отпечатки пальцев, поэтому она требует более частой очистки, нежели матовая. Ей обладают смесители, покрытые никелем.

Существуют также краны с покрытием, являющимся аналогом бронзового. Характерный коричневый оттенок ему придают содержащиеся в составе эпоксидные смолы. Такой вариант гораздо качественнее и надёжнее, чем изделия из чистой бронзы.

Также существуют элитные позолочённые или посеребрённые модели, которые будут роскошно смотреться в богатых интерьерах.

Латунные смесители прочны, легко поддаются ремонту (причём европейские производители сантехники, как правило, используют одинаковые типоразмеры) и долговечны (их срок службы достигает 5 лет и дольше), но имеют и недостатки. Например, они не слишком устойчивы к царапинам и сколам, однако на рабочие качества это не влияет.

Если вы приобретаете латунный кран без поверхностного покрытия, имейте в виду, что со временем на нём будет образовываться зеленоватый налёт, который, впрочем, легко удаляется подручными средствами. Кроме того, стоимость латунных кранов зачастую чересчур завышают.

Сейчас среди дизайнеров интерьеров появился тренд — разноцветные смесители. Необходимый цвет или узор им придаётся при помощи порошкового нанесения.

Латунные краны применяются абсолютно везде: в квартирах и общественных местах, в кухнях и ванных комнатах. В зависимости от дизайна и покрытия их можно вписать в интерьер в любом стиле: от классики до модерна.

Иногда производители, желая сэкономить, изготавливают ручки латунных смесителей из пластика. Это ненадёжный вариант, которого следует максимально избегать.

Латунь

Смесители из латуни – это надежность, проверенная временем. В продаже есть модели как естественного желтого цвета, так и покрытые хромом. Их основные характеристики:

  • износостойкие – служат порядка 50 лет и более;
  • не ржавеют;
  • прочные;
  • красивый внешний вид – изделия хорошо полируются;
  • не портятся под действием солей металлов в воде.

К недостаткам можно отнести возможность окисления на нехромированных открытых поверхностях – появляется характерный зеленоватый налет, который убирается сухой тряпкой, а в тяжелом случае – содой.

Главная проблема смесителей из латуни – высокая цена.

Будучи инновационным материалом, силумин обладает рядом положительных качеств, оттого и дорог. Поэтому для удешевления производства используется метод порошковой металлургии: изделия не отливаются, а термически прессуются из смеси порошков металлов и неметаллов, а затем дорабатываются до итоговой конфигурации.

Выбираем сантехнику для маленькой ванной комнаты

Когда квадратные метры можно пересчитать по пальцам одной руки, приходится искать компактные решения. Рассказываем о тонкостях выбора сантехники для маленькой ванной.

В случае с бытовыми смесителями процесс значительно упрощается, поэтому изделие получается значительно менее прочным, чем могло бы быть при отливке из того же материала. Чем плохи смесители из силумина?

  • Малый срок службы – максимум пару лет.
  • Ломкие – могут расколоться просто при замене прокладок и затягивании гаек.
  • Царапаются.
  • Под воздействием воды могут выступать на поверхность соли присадок.
  • При некачественном спекании могут быть пористыми и пропускать в структуру воду, которая будет разрушать материал изнутри.
  • Заменить проще, чем починить (легко срывается резьба).

Что в смесителях из силумина хорошего? Малый вес и низкая цена – на этом преимущества заканчиваются.

Итак, в споре, что лучше – латунь или силумин в смесителе, выигрывает латунь. Изделия из нее дороже, но надежнее и удобнее в эксплуатации. В магазинах сантехники ТК «Ланской» вы сможете подобрать продукцию на любой кошелек и в любом дизайне.