Силумин материал – что это такое, состав, свойства, применение

alexxlab | 15.07.2020 | 0 | Разное

Содержание

что это такое, состав, свойства, применение

Силумин — это сплав, изготовленный на основе алюминия. В последние годы на полках магазинов попадается всё больше предметов из силумина — сковороды, кастрюли, кухонная утварь, сантехнические детали, строительные материалы. Перед тем как покупать изделия из этого сплава необходимо ознакомиться с его характеристиками и методами производства.

Замок из силумина

Общие сведения

Люди, не знающие о сплавах металлов, вряд ли понимают, что такое силумин. Силумин представляет собой смесь, в состав которой входит алюминий и кремний. Дополнительным компонентом, входящим в состав сплава, является кремний. Его может содержаться 4–22%. Остальную часть занимает алюминий. Материал силумин может дополняться различными вкраплениями других металлов.

Химические и физические свойства

Основные свойства силумина напрямую зависят от его состава. От посторонних вкраплений и процентного содержания кремния, меняются характеристики сплава. Химические и физические свойства:

Температура плавления силумина — 580 градусов.
Плотность — 3гр/см³.
Прочность силумина — это свойство определяет устойчивость сплава к активной эксплуатации и коррозийным процессам. На поверхности смеси образуется оксидная плёнка, которая защищает материал от воздействия факторов окружающей среды.
Пластичность сплава. Этот показатель отвечает за литейные свойства материала. У любого металла существует предел текучести.

Ключевые преимущества сплава, которые выделяют покупатели продукции силумина — это невысокая стоимость, износоустойчивость и малый относительный вес.

Маркировка

Силумин маркируется согласно международной системе ИСО, в которой устанавливаются определённые требования для сплавов:

АК 15 — буква «А» обозначает алюминий, а «К» — кремний. Цифра, указанная после аббревиатуры, обозначает процентное содержание дополнительного компонента.
АЛ 9 — буква «А» обозначает алюминий, а «Л» — литий. Как и в первом случае, цифра после аббревиатуры это процент дополнительного материала в составе сплава.

Дополнительно к обозначению основного и дополнительного компонента может добавляться ещё один материал с наивысшим процентным содержанием в составе сплава. Например существуют маркировки на которых написано «АК 15 Ц7». В составе смеси содержится алюминий, кремний и цинк. Два последних компонента занимают 15 и 7%, а алюминий занимает остальной объём.

Виды

Существует такие виды сплавов силумина:

К первому типу относятся смеси, в которых процентное содержание кремния не превышает 10%. Также в составе может присутствовать марганец, магний или медь.
Ко второму виду сплавов относятся износоустойчивые материалы. Кремния в них может содержаться до 20%.
Третий вид представляет смеси, в которых содержатся другие металлы. К ним могут относиться цинк, титан.

Добавление сторонних металлов в состав смесей зависит от дальнейшего использования отливки из силумина. Смеси алюминия и других материалов можно разделить на группы в зависимости от их использования в промышленности. Например, для оборудования, работающего с большим давлением, используется высоколегированный силумин. Такой материал устойчив к перепадам температур и повышенным нагрузкам. Силумин с процентным содержанием кремния около 10–12 используется для изготовления оборудования, которое работает без серьёзных нагрузок.

Производство

В процессе развития металлургии появляются новые способы производства сплавов. Также улучшаются старые технологии. Производить силумин можно двумя способами:

Первый заключается в добыче металла для шихты из руды. Однако такая смесь будет насыщена посторонними вкраплениями.
Во время работы теплоэлектроцентралей остаётся зола, из которой можно делать силумин. Она смешивается с криолитом и в процессе электронизации получается сплав.

Также можно найти смесь алюминия и кремния в природе. Эти два компонента содержаться в бокситовой руде. Однако получить сплав, который будет использоваться в промышленности, можно только искусственным путём.

Область применения

Главные отрасли применения силумина — самолётостроение и машиностроение. Связано это с тем, что сплав алюминия с кремнием лёгкий, прочный и износоустойчивый. Для техники изготавливаются поршни, детали корпуса, цилиндры и двигатели. Часто этот сплав используют для изготовления пневматического оружия. На полках магазинов можно увидеть различную кухонную утварь из этого материала.

Слабая сторона механизмов и деталей из силумина — низкий показатель прочности. При сильном ударе металл может треснуть.

Пневматический пистолет

Как произвести ремонт изделий из силумина

Низкий показатель прочности материла обуславливает частые поломки изделий, изготовленных из силумина. После ударов на них могут появляться трещины и сколы. Чтобы привести изделие в порядок, требуется знать, как правильно провести ремонтные работы в домашних условиях. Для этого нужно соблюдать определённую последовательность:

Место склейки необходимо очистить от грязи, обезжирить и просушить.
Клей для алюминия развезти до требуемой консистенции, покрыть место склейки равномерным слоем.
Совместить отдельные детали.

Желательно прижать место склейки грузом.

Можно провести ремонтные работы с помощью сварки. Однако в этом случае нельзя сильно перегревать материал. В противном случае образуется оксидная плёнка, которую придётся счищать. Лучшим вариантом для соединения деталей с помощью сварки будет использование аргона. Он защитит силумин от воздействия факторов окружающей среды во время сваривания.

Ценообразование

Хоть алюминий и входит в 5 самых распространённых металлов на планете, его запасы постепенно сокращаются. Поэтому производителям дешевле делать изделия из сплава, нежели использовать чистый материал. На стоимость силумина влияют некоторые факторы:

Чем больше процентов алюминия содержится в составе смеси, тем дороже материал будет. То же самое относится к содержанию титана.
При наличии визуальных дефектов и коррозийных процессов стоимость материала снижается.

Обычно цена сплава высчитывается в зависимости от стоимости компонентов, которые входят в его состав. Вещества и их количество указывается на изделии.

Смесь алюминия и кремния становится популярнее с каждым днём. Износоустойчивость, лёгкий удельный вес, устойчивость к воздействию коррозийных процессов — ключевые преимущества, привлекающие покупателей. Однако нельзя забывать про низкую прочность этого материала. При поломке изделия из силумина его можно починить с помощью эпоксидной смолы, клея для алюминия или аргоновой сварки.

metalloy.ru

свойства, состав, температура плавления, применение

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.

Силумин

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:

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.

Микроструктура силумина

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:

Высокую популярность в авиастроении он обрел благодаря сочетанию малого веса и высокой прочности, что очень важно для подъема летальных аппаратов в небо и экономии топлива.
Подобные свойства желательны и в производстве автомобилей. Так, вес автомобиля напрямую влияет на ходовые свойства авто, маневренность на дороге и расход топлива. В сфере машиностроения сплав применяется для производства деталей двигателя.
В последнее время особую популярность силумин получил в оружейной сфере, особенно для производств пневматических винтовок. Страйкболисты предпочитают оружие из этого материала из-за легкого веса, высокой прочности и надежности, что на фоне высокой стоимости таких винтовок является незаменимым качеством.
Также его применяют в производстве множества бытовых изделий, от кастрюлей и сковородок до водопроводных смесителей. Бытовые изделия из силумина популярны из-за низкой стоимости.

: Казан из силумина

: Подсвечник из силумина

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.

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

stankiexpert.ru

Силумин (сплав): состав, свойства

Группа литейных сплавов, основой которых является алюминий, содержащая кремний от 4 до 22%, называется силумином. Сплавы обладают высокой стойкостью к коррозии во влажной среде и морской воде. В состав силумина (сплава) также входит малое количество примесей марганца, цинка, титана, железа, меди и кальция. Они имеют хорошие литейные и механические свойства, их легко резать. Внешний вид материала больше напоминает чугун, и распознать его, не имея опыта работы с ним, сложно.

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:

удельной прочностью. Показатели сплава и сталей близки по значениям, но, учитывая, что вес силумина меньше, конструкции из него выигрышнее;
устойчивостью к износу;
антикоррозийностью. На поверхности металла образуется защитная пленка, которая оберегает его от негативного влияния окружающей среды;
низким удельным весом, равным 2,8 г/см³;
пластичностью. При заливке в формы из сплава получают детали, имеющие сложные конфигурации. Благодаря хорошей жидкотекучести процесс литья удешевляется;
невысокой температурой плавления. Она равна примерно 600 градусов по Цельсию, что значительно ниже, чем температура плавления стали. Это свойство также оказывает влияние на литье и удешевляет стоимость проводимых работ;
доступной ценой.

Перечисленные свойства силумина (сплава) показывают, что этот материал выгодно использовать при производстве различных изделий. Следует, однако, отметить, что он обладает повышенной хрупкостью. При падении деталь, изготовленная из силумина, может треснуть.

Маркировка

Силумины – это сплавы на основе алюминия. В них добавляют кремний и некоторые другие элементы для улучшения свойств. Для быстрого и точного подбора материала с определенным составом и процентным содержанием входящих элементов разработали маркировку сплавов.

Она включает в себя сочетание цифровых и буквенных символов. Буквами указывают входящие в состав компоненты, а цифрами – их процентное содержание, кроме алюминия. Буквы располагаются в порядке убывания процентного содержания элемента. Запись АК12Ц3 означает, что сплав содержит 12% кремния, 3% цинка, а все остальное – 85% – алюминий.

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 изделий из силумина

Силумин – это сплав, обладающий повышенной хрупкостью, поэтому изделия из него при эксплуатации могут треснуть.

Для их восстановления применяют эпоксидный клей. Внешний вид восстановится, но использовать его при больших нагрузках не стоит. Для склеивания следует:

обезжирить то место, на которое будет наноситься клей, дать подсохнуть;
развести клей в соответствии с приложенной инструкцией и нанести на обезжиренную поверхность;
плотно соединить сломанные части и забыть о них на сутки.

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.

Применение

Низкая стоимость в сочетании с технологичностью дает возможность сплав силумин, в состав которого входят алюминий с кремнием, широко применять в народном хозяйстве:

машиностроении – поршни, детали для корпуса, цилиндры, двигатели;
авиастроении – блоки цилиндров, поршни для охлаждения, авиационные узлы;
оружейном деле – коробки для стволов, узлы для пневматических винтовок;
газотурбинном оборудовании – генераторы, теплообменники;
изготовлении бытовых приборов – кастрюли, сковородки, казаны, коптильни;
скульптурной технике.

В составе силумина (сплава) могут присутствовать добавки цинка, титана, железа, калия, меди в небольших количествах. Все его марки обладают значительными литейными качествами, жидкотекучестью, и просто свариваются. Сплаву присущи износостойкость и прочность, но он является хрупким материалом. Изделия из силумина выдерживают большую нагрузку, но при падении могут расколоться. В этом заключается главный недостаток материала.

Группы сплавов

Существует несколько групп силумина, связанных с его применением:

Эвтектический. Его маркировка АК12, относится к литейным сплавам, содержит 12% кремния. Для него характерна стойкость к коррозии, небольшая литейная усадка, значительная твердость, герметичность. Применяется для отливки аппаратуры, деталей техники, приборов сложной формы. Из-за хрупкости не рекомендуется отливать ответственные детали для работы под нагрузкой.
Доэвтектический. Маркируется АК9ч, имеет высокие литейные технологические свойства, коррозийную стойкость и механическую прочность. Применяется для изготовления сложных деталей крупного и среднего размера. Сохраняет свойства при температуре до 200 градусов по Цельсию. Крупногабаритные детали из него работают под большой нагрузкой.
Заэвтектический. Высоколегированный сплав АК21М2 отличается высокой жаропрочностью и износоустойчивостью. Используется для изготовления фасонных отливок. Идет для изготовления поршней, работающих в среде повышенных температур.

Заключение

Силумин – сплав, в составе которого алюминий является основным элементом. Добавка из кремния делает материал твердым и износоустойчивым. При получении силумина методом литья не образуется трещин. Нет ни одной отрасли народного хозяйства, где бы не использовались алюминиевые сплавы.

Силумин применяют для изготовления корпусов огнестрельного оружия, запчастей к автомашинам, мотоциклам, морским судам, посуды. Все сплавы алюминия с кремнием называют силуминами. И все они обладают разными свойствами. Это зависит от содержания в составе силумина (сплава) кремния, который может составлять 4–22% общего объема. Чем больше его в сплаве, тем он тверже, но в то же время становится и более хрупким.

fb.ru