Что такое силумин и где он применяется

22.09.202224.09.2022 admin 0 Comments

Силумин

Немногие знают о существовании такого сплава как силумин, но большинство встречает его в виде различных изделий. Из него производят водопроводные краны, посуду и множество других металлических предметов. Так что же представляет собой этот сплав?

Силумин – сплав на основе алюминия и кремния. Большую часть, а именно около 90%, сплава составляет алюминий, остальную часть – кремний. Изготовление силумина очень похоже на производство дюралюминия, но в состав второго также входят медь, магний и марганец.

Главное отличие этого сплава от обычного алюминия заключается в том, что силумин обладает более высоким уровнем прочности.

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:

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.

Физические свойства

Такой сплав как силумин по физическим свойствам очень часто сравнивают с нержавеющей сталью. Но он значительно легче стали, что является главным его достоинством. Несмотря на низкий вес, прочность силумина не уступает стали и другим металлам-аналогам. Как и алюминий, этот сплав не поддается коррозии этому способствует защитная пленка, которая образуется из оксидных соединений. Такая пленка образуется на поверхности при малейших повреждения путем взаимодействия кислорода и молекул алюминия.

Цвет силумина серый, при разрезе серебристый, очень сильно напоминает цвет алюминия.

Декоративные элементы из силумина

Легкий вес сплава при высокой прочности возможен благодаря низкой плотности состава, которая значительно ниже чем у стали. Учитывая вышеизложенные преимущества, применение силумина на сегодняшний день предпочтительней применению стали. Учитывая относительно низкую стоимость сплава, силумин используется для производства дешевой бытовой техники, которая часто не уступает в надежности дорогим аналогам.

Его преимуществом также является пластичность. Благодаря этому он подходит для литься сложных форм, требующих равномерного распределения металла и прочной структуры. Литье в данном случае требует меньше усилий, что делает производство экономичнее.

Температура плавления силумина составляет около 670 градусов, что намного ниже температуры плавления стали. Такое физическое свойство также влияет на снижение себестоимости металлических изделий.

Следует отметить, что физические свойства напрямую зависят от количества примесей. К таким относятся магний и марганец, которые добавляют целенаправленно. Или же цинк, кальций и железо, от которых просто не избавляются на производстве. Поэтому качество силумина может отличатся даже при одинаковой маркировке — оно зависит от технологии производства и добросовестности производителя.

К физически свойствам также относиться повышенная износостойкость. Изделия из этого вещества отличаются устойчивостью к механическим нагрузкам и длительным сроком эксплуатации.

Силуминовая головка блока ДВС

К недостатком материала можно отнести хрупкость. Изделия обладают повышенным уровнем прочности, но при превышении этого порога они могут треснуть. Их можно отремонтировать, для чего используют либо эпоксидный клей, либо сварку. Но сварочные работы следует проводить с осторожностью, чтобы не расплавить изделие. Обычно используют аргон с припоями для сварки алюминия.

Область применения силумина

На сегодняшний день сфера применения силумина разнообразна, но наиболее часто его используют на производстве автомобилей и самолетов. Основные сферы применения:

Маркировка

Исходя из вариативности сплавов, была разработана специальная маркировка силумина. Благодаря ей есть возможность быстро и точно подобрать материал с желаемыми свойствами, определить состав, процентное соотношение элементов и физические свойства.

Маркировка основана на сочетании буквенных и цифровых обозначений. Буквами указываются компоненты, входящие в состав сплава, например, А-алюминий, К-кремний, Ц-цинк. Порядок буквенных обозначений определяется исходя из процентного соотношения компонентов, поэтому марка силумина всегда начинается на букву А.

Цифры указывают на процентное соотношение каждого компонента, кроме алюминия в составе. К примеру, АК20 свидетельствует о наличии в составе 20% кремния и соответственно 80% алюминия.

Следует отметить, что маркировка может отличаться в зависимости от производителей и страны производства. Поэтому при покупке изделий с непонятной маркировкой лучше проконсультироваться с продавцом.

Источник

Все что нужно знать про силумин о том что это такое и где его используют

Приобретая в магазине тот или иной товар (например, посуду (сковороду или кастрюлю), или водопроводный кран), многие даже не догадываются, что он сделан из силуминового сплава.

Чтобы было более понятно, сплав силумин состав — определенных металлов (в основе алюминий и кремний), плюс примеси (Fe, Mg, C, Cu).

Что такое силумин и что это за сплав?

В зависимости от процентов примесей металла конечный сплав силумина меняется по твердости и износостойкости.

АL ( алюминий) — мягкий металл, а для увеличения прочности как правило добавляют один элемент периодической таблицы Менделеева- Si («силициум» или «кремний»).

Добавление в алюминий Si придает универсальность сплаву, увеличивает прочность, уменьшает вес и улучшает литейные свойства благодаря чему, можно изготавливать миниатюрные изделия.

Где применяется

Все вышеперечисленное привело к тому, что сплав силумин, стал востребованным сплавом в изготовлении изделий, в том числе автозапчастей.

Стоит ли покупать силуминовые товары- вывод сделаете посмотрев видео :

Кроме того, этот состав применяют в отливе статуэток, подставок, подсвечников. В советские времена часто делали подставки чайные, пепельницы, бюсты именно из такого состава.

Учитывая такие особенности свойств силумина как:

его используют на производствах массового характера, таких, например, как:

Самолетостроение.

Зачастую используют в работе силумин конкретных марок (АЛ2-для деталей, которые не подвергаются нагрузкам), АЛ34 и АЛ9 для узлов, которые наиболее подвержены силовому воздействию (насосные элементы, поршневые цилиндры охлаждения)

Именно потому, что этот сплав имеет небольшой вес, его часто применяют в авиастроении, так как это:

– снижает вес конструкции, не теряя «летательных» свойств

-снижает топливный расход;

-повышает грузоподъёмность воздушного судна.

Судостроение

Силумин получил свое применение в качестве материала для обшивки конструкций, непосредственно из-за антикоррозийных свойств.

В космическом кораблестроении так же применяют силуминовый сплав.

Оружейное производство

Силуминовый макет мп 38

Силуминовый сплав применим в производстве:

Переходники и фитинги

Автомобилестроение

Силумин (в частности АЛ34) применяют в производстве корпусных деталей машин, при производстве картеров двигателя ВС (внутреннего сгорания)

Картер двигателя, левая половина

Важно помнить, что силумин хрупкий сплав. При падении, например, кастрюли на пол, она может сильно деформироваться, а смесители или другие части изделий именно силуминовые, при увеличении на них нагрузки как правило трескаются.

Общие сведения

Силумин имеет сероватый оттенок, а срез его-серебристый. Крайне сложно «на глаз» определить отличия.

Из-за легкого веса и низкой себестоимости его применяют в производстве не дорогой бытовой техники. Отличие силуминового сплава в том что он прочнее алюминия.

Механические свойства

Они как правило зависят от состава силумина.

Важный момент-химический состав, условия выплавки и как будет проходить процесс кристаллизации и термообработка.

Главные механические свойства:

Литейные свойства

Наших читателей интересует вопрос, а что за материал силумин.

Плюсы:

Благодаря литейным свойствам сплав используют в автомобилестроении.

Минусы:

Минусы можно преобразовать в плюсы используя определенные методики (рафинирование или быстрое затвердение отливок).Силумин довольно пластичный и текучий сплав. Его можно применять в сложных формах.

Благодаря определенной температуре плавления силумина, которая довольно низка (до 730грЦ), процесс литья становится экономичным и комфортным (практически приравниваясь к пайке силумина)).

Литье алюминия. Часть 1. Силумин

Химические свойства и физические свойства

По химическим свойствам силумин и чистый алюминий почти аналогичны, отличаясь только по составу примесей.

Химические особенности силумина:

Силумин по физическим свойствам аналогичен нержавеющей стали. (Р) сплава меньше чем у нее, что придает легкость, не влияя на прочность.

Из-за хрупкости материала силумин не рекомендуется применять в производстве важных деталей.

Добавки влияют и на физ.свойства. Mg и Si улучшают состав, а Zn и Ca на производстве убирают.

Цинковые и алюминиевые сплавы Как отличить цинк силумин дюраль тематическое видео:

Маркировка и применение

Маркировка производится по системе международной независимой стандартизации (ISO):

Важно помнить, что маркировка может отличаться от общеизвестной, так как зависит от страны производства и производителей.

Виды силумина

Силуминовый сплав представлен тремя видами:

Добавка других примесей производится исходя из того, где именно будет применяться сплав.

Ремонт и сварка силумина

Из-за хрупкости материала, изделия при эксплуатации часто трескаются. Реставрация поломок подходит эпоксидным клеевым составом. Однако стоит понимать, что хоть и вернется прежний вид, применять дальше в том же объёме изделие не получится.

Сломанную силуминовую деталь легко опознать. На сколе будут четко видны крупицы. Восстановлением заниматься практически не берутся, однако если такая необходимость возникает, то как правило применимо три способа соединения частей: пайка, сварка и склеивание.

Этапы склеивания:

Аргонодуговая сварка силумина

Если повреждение сильное или ремонт методом склеивания невозможен, применяется сварка. Как варить силумин? Если поломка не сложная, можно справиться своими силами, если более сложная, то потребуется помощь профессионала.

Сварка занятие непростое и ей поддается только цинковый состав литейного сплава силумина. Силуминовая сварка ресурсозатратна.

Подборка тематических видео:

Виды сварки: ручная электродуговая, сварка в среде защитного газа, аргонодуговая и контактная сварки

Как понять что у вас плохой газ АРГОН. Сварка TIG

После окончания процесса соединение сварных деталей(именно аргонодуговой сваркой) остается аккуратный шов и отсутствует шлак.

Необходимое в работе оборудование (чем можно варить силумин):

Конструкция данной горелки разработана так, что в зону сваривания одновременно подается и ток (разжигающий дугу) и защитный газ.

Процесс сварки силумина аргоном

Плюсы данной сварки силумина:

Минусы:

Первая книга в СССР о свариваемых алюминиевых сплавах: “Сваривающиеся алюминиевые сплавы (свойства и применение)” Д.И. Байков, Ю.С. Золотаревский, В.Л Руссо, Т. К.Ряжская, Судпромгиз, 1959, 236.с.

Ручная дуговая сварка плавящимся электродом

На нашем сайте mrmetall.ru вы найдете полноценную информацию по каждому виду сварки, в том числе о ручной дуговой:

Силумин можно сварить дома, чаще всего именно ручной сваркой.

Процесс можно реализовать при помощи электродов ОК 96 50 (силуминовый стержень, вокруг щелочная обмазка )

До начала работы необходимо произвести подготовку:

И только после проведения этих работ можно приступить к сварке. Электроды обязательно нужно просушить согласно рекомендации завода-изготовителя. Печь должна быть минимум 150-200 градусов.

Не стоит забывать о правилах защиты при проведении сварных работ.

Обязательны: маска, рукавицы без повреждений, обувь для защиты стоп, защитный костюм.

Обратите внимание на то, чтобы рядом с местом проведения сварки располагался огнетушитель и все необходимые для тушения пожара средства. Недопустимо, чтобы поблизости были предметы, которые могут легко воспламениться! Обязательно иметь надежное заземление на сварочном месте.

Тематические видео:

Пайка силумина

Силумин что это за сплав мы уже подробно рассказали ранее и из этой статьи вы узнаете, что это «союз» кремния и алюминия. Первый из которых негативно влияет на литейную способность.

Формула хорошего качества сваривания — силумина-это добавление в сплав титана и Fe.

Если силуминовое изделие разрушилось (появились трещины, например), восстановить можно воспользовавшись способами, описанными в данной статье. Как сварить силумин мы более-менее разобрались, но есть еще другие варианты соединения.

Сразу возникает вопрос- чем паять силумин

Ответ: с помощью специализированных припоев Harris52, HTS2000, ЕR4043 для алюминия.

Если изделие тонкостенное, то применяется мощнейший электрический паяльник. Остальное (толстостенное) нагревается только при помощи газобаллонного оборудования.

Производство силумина

Крупные предприятия и частные мелкие организации пользуясь растущим спросом на силуминовые товары, занялись массовым производством.

Заводы (в частности металлургические) постоянно совершенствуют применяемые технологии, благодаря чему появляются более усовершенствованные сплавы.

Источник

Силумин: что это такое, состав, свойства, применение

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:

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.

Состав силумина в процентах

Силуми́н — сплав алюминия с кремнием. Химический состав — 4-22 % Si, основа — Al, незначительное количество примесей Fe, Cu, Mn, Ca, Ti, Zn, и некоторых других. Некоторые силумины модифицируются добавками натрия или лития. Добавка всего 0,05 % лития или 0,1 % натрия позволяет увеличить содержание кремния в эвтектическом сплаве с 12% до 14 %. Сплавы Al-Si (силумины) обладают наилучшими литейными свойствами. В двойных сплавах Al-Si эвтектика состоит из твёрдого раствора и кристаллов практически чистого кремния. В легированных силуминах (АК9ч) помимо двойной эвтектики имеются тройные и более сложные эвтектики. В двойных силуминах с увеличением содержания кремния до эвтектического состава снижается пластичность и повышается прочность.

Особенности сплава силумина

Он прочнее дюраля, устойчив к коррозии, пластичен – легко штампуется, поддается литью и ковке.

Его ценят за декоративность, износостойкость, легкость (у него низкий удельный вес). Силумин используют во многих отраслях, делают из него детали для машин и мотоциклов, накладные элементы для сантехники, оформления интерьеров.

Из-за окислительной активности сплав алюминия и кремния плохо поддается сварке. Вообще не варят сплавы с большим содержанием цинка, при нагревании он выгорает, металл становится хрупким. Литейный силумин с содержанием кремния от 5 до 22% горячим способом соединяют. При температурной обработке применяют инертные газы, преимущественно аргон, он тяжелее воздуха, оседает на заготовке, держится облаком.

Основные свойства

По свойствам его часто сравнивают со сталью (нержавеющей). Следует отметить, что он по сравнению с последней имеет меньший удельный вес. Силумины – это сплавы алюминия с кремнием. Обладают следующими свойствами: