Силумин свойства, состав, температура плавления, применение

Силумин; что это

Силумин, один из наиболее востребованных сплавов на основе алюминия. Кремень, который добавляется к алюминию, обеспечивает сплав твердостью и износоустойчивостью.

На сегодняшний день практически нет такой отрасли промышленности или сферы деятельности, где бы ни применялось алюминиевое литье. Из силумина изготавливают посуду, запчасти к автомобилям, судам и мотоциклам, корпусы для огнестрельного оружия и многое другое.

Особенности силумина

Силумином принято называть все сплавы алюминия с кремнием, однако не все они обладают одинаковыми свойствами. Содержание этого химического элемента в готовом сплаве может быть от 4 до 22 процентов от общего объема. Чем больше процент содержания кремния, тем более твердым получается сплав, но при этом повышается хрупкость материала.

Основными достоинствами силумина являются:

  • прочность;
  • износостойкость;
  • легкий вес;
  • устойчивость к коррозии;
  • низкая стоимость.

Именно благодаря сочетанию всех этих качеств, изделия из силумина пользуются большой популярностью.

К недостаткам этого сплава можно отнести его хрупкость. Изделия из него могут выдержать высокую механическую нагрузку, однако если их уронить, то они могут треснуть.

Маркировка силумина

Для обозначения сплавов была разработана специальная система обозначения. Для написания марки используют буквы и цифры, например АК12 или АК9Ц7. Буквы обозначают название химического элемента. Поскольку алюминий является основой сплава, то его обозначают первым, дальше указывается название добавки и её процентное содержание. Например, кремний 12% или кремний 9%, цинк 7%.

Алюминиевый сплав с кремнием обладает высокой текучестью в расплавленном состоянии и хорошей свариваемостью. При литье силумины дают малую усадку, что позволяет снизить вероятность возникновения усадочных трещин.

Для того что бы сплаву алюминия с кремнием придать дополнительные свойства силумины модифицируют примесями, для этого используют железо, медь, литий, натрий и некоторые другие.

Ремонт изделий из силумина

В случае возникновения трещин и разломов можно попытаться отремонтировать силуминовую деталь. Чаще всего для этих целей используют эпоксидный клей, но если изделие должно выдерживать нагрузки, то лучше воспользоваться сваркой. Правда, не все силуминовые сплавы можно сварить, некоторые просто расплавятся.

Для проведения сварочных работ необходимо использовать аргон и специальные припои для сварки алюминия.

Советы в статье «Что такое контрольно измерительные приборы» здесь.

Испытания детали из силумина смотрим в видео:

Модифицирование силуминов

Что такое модифицирование силуминов?

Под модифицированием силуминов подразумевают специальную обработку расплава, чтобы получить мелкозернистый эвтектический кремний в литой структуре. Такая структура эвтектического кремния повышает механические свойства отливки, в том числе, относительное удлинение, а также во многих случаях — литейные свойства алюминиевого расплава. Как правило, модифицирование силумина производят путем добавления малых количеств натрия или стронция.

Читайте также:  Замена помпы на ЛАДА Гранта 8 и 16 клапанов как поменять своими руками видео

Сущность модифицирования

Сущность модифицирования силуминов — влияние содержания натрия на возможные формы эвтектического кремния в силумине Al Si11 — представлена на рисунках 1-4.

Рисунок 1 — Пластинчатая структура эвтектического кремния.

Условия для формирования пластинчатого кремния возникают в литейных сплавах при полном отсутствии фосфора или модифицирующих добавок, например, натрия или стронция.

Рисунок 2 — Гранулярная структура эвтектического кремния.

Условия для формирования гранулярной структуры эвтектического кремния возникают при наличии фосфора, но без натрия или стронция. Кристаллы кремния существуют в виде грубых зерен или пластин.

а)
б)
Рисунок 3 — а) «Недомодифицированная» структура эвтектического кремния;
б) Модифицированная структура эвтектического кремния.

В «недомодифицированном» и в большей степени в модифицированном микроструктурном состоянии, например, с добавками натрия или стронция, гранулы значительно снижаются в размерах, получают скругленную форму и равномерно распределяются. Все это благоприятно сказывается на пластических свойствах материала, в частности, на величине относительного удлинения.

Рисунок 4 – «Перемодифицированная» структура.

В случае «перемодифицирования», например, чрезмерного содержания натрия, в структуре появляются веноподобные ленты с грубыми кристаллами кремния. Это означает ухудшение механических свойств силумина.

Модифицирование силуминов натрием

В силуминах с содержанием кремния более 7 % эвтектический кремний занимает большую часть площади металлографического образца. При содержании кремния от 7 до 13 % тип эвтектической структуры, например, зернистый или модифицированный, значительно влияет на механические свойства материала, в частности, на пластичность или на относительное удлинение. Поэтому, когда при испытании образца необходимо получить более высокое относительное удлинение, алюминиевые сплавы с содержанием кремния от 7 до 13 % подвергают модифицированию путем добавления приблизительно 0,0040-0,0100 % натрия (40-100 ррм).

Модифицирование силуминов стронцием

В силуминах с содержанием кремния около 11 %, особенно для литья при низком давлении, в качестве долговременного модификатора применяют стронций. Отличие стронция от натрия как модификатора в том, что он значительно меньше выгорает из расплава, чем натрий. Стронция добавляют в количестве 0,014-0,040 % (140-400 ррм). Модифицирование стронцием обычно проводят на стадии производства чушек из соответствующих сплавов, поэтому на литейном предприятии модифицирование уже не производят. При низких скоростях охлаждения отливок модифицирование стронцием значительно менее эффективно и поэтому оно не рекомендуется к применению, например, при литье в песчаные формы.

Особенности обработки модифицированных расплавов

Чтобы избежать выгорания стронция все обработки расплава, в том числе дегазацию, ведут без применения хлорсодержащих материалов, а с использованием, например, аргона или азота. Модификация стронцием не пропадает даже при переплаве возвратного металла, например, прибыльных частей отливок. При необходимости потери стронция восполняют добавками лигатуры, содержащей стронций, согласно инструкции поставщика исходных чушек из модифицированного сплава.

Читайте также:  Geely GC6 - цена и характеристики, фотографии и обзор

Повторное модифицирование силуминов

Поскольку натрий выгорает из расплава относительно быстро, последующее модифицирование силуминов натрием должно производиться на литейном предприятии через определенные интервалы. В расплавах, модифицированных натрием, во всех операциях над расплавом не должны применяться материалы, содержащие хлор. Хлор реагирует со стронцием и натрием, выводит их из расплава и, тем самым, препятствует его модифицированию.

Чем варить силумин

Силумином называют алюминиевый сплав с высоким содержанием кремния. Из него делают детали сложной конфигурации. Для их восстановления используют холодные и горячие методы.

Сварка силумина производится несколькими способами: плавящимися и тугоплавкими электродами. Металл легко окисляется, поэтому желательно использовать защитную атмосферу. Качество соединения без нее страдает. Виной всему жаропрочные оксиды алюминия. Как варить металл, какие тонкости важно учитывать, расскажут опытные сварщики.

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.

Пайка силумина

Декоративные детали и те, которые не испытывают нагрузок, можно спаять газовой горелкой, металл нагревают до 200°С. Пайка силумина с тонкими стенками производится паяльником с мощным жалом. Для защиты от окисления применяют металлические накладки. Неприкрытой оставляют только рабочую зону.

  • ЕR4043 – присадка для литейного алюминия, легированного кремнием и магнием марки АД31, АД33, АД35;
  • Harris52 – припой для алюминия с флюсовыми присадками;
  • HTS2000 – китайский аналог Harris52.

Металл в месте пайки нагревают до 600°С, технология та же, что при работе с алюминием. Для разрушения оксидной пленки применяют флюс Castolin 190 Flux и его аналоги.

Технология сварки силумина

Соединение можно сделать двумя способами:

  • с помощью плавящихся электродов, такой сваркой заделывают детали, работающие на сжатие;
  • используя присадочную проволоку.

Прежде, чем сварить силумин, необходимо:

  • зачистить стык до зеркального блеска;
  • снять оксидную пленку растворителем или бензином, работать надо в перчатках, чтобы не оставлять потожировых следов.
Читайте также:  Citroen C-Crosser — Энциклопедия журнала За рулем

Аргонодуговая сварка силумина

Для работы нужно подготовить:

  • инвертор сварочный на 220В или 380 В (сила тока зависит от толщины ремонтируемого участка);
  • осциллятор, подающий напряжение на электрод, он нужен для создания дуги;
  • комплект газового оборудования;
  • горелка;
  • баллон с защитным газом;
  • присадочный пруток.

У сварки силумина аргоном есть ряд особенностей:

  1. Полярность должна быть обратная, к электроду подводится плюсовой контакт. Это необходимо для ионизации аргона, повышении его электропроводности.
  2. Аргон должен поступать в рабочую зону только после розжига. Шов нужно охлаждать в защитной атмосфере не меньше 10 секунд, пока верхний слой металла не схватится.
  3. Присадка вводится перед горелкой, со средней скоростью, под углом к электроду и диску. При быстрой подаче образуется много искр.
  4. Электрод нужен для создания дуги, ближе, чем на 2,5 мм его к металлу не приближают.
  5. Плавное движение горелки и прутка должны совпадать.
  6. Диаметр присадочной проволоки всегда меньше размера электрода.

Под воздействием дуги присадка и кромки образуют однородный сплав. Важно поддерживать защитную атмосферу, следить, чтобы аргон не сдувало. Без него сразу начинается процесс окисления.

Сварка плавящимся электродом

Имея трансформатор или выпрямитель, заварить деталь можно плавящимся электродом ОК 96.50 – стержня из силумина, покрытого щелочной обмазкой. Перед работой его нагревают до 150°С. Восстанавливаемую зону детали тоже необходимо прогреть паяльной лампой или газовой горелкой до 300°С (на металле появятся темные пятна побежалости, если они желто-коричневые – температура 250°С). При этой же температуре делается наплавка. При такой сварке силумина в домашних условиях прочного шва не получится, частички шлака, а его при работе с плавящимся электродом образуется много, неизбежно остаются в расплаве.

Достоинства и недостатки аргонодуговой сварки силумина

  • в отличие от других методов восстановления деталей из силумина, при дуговом в атмосфере аргона получают более прочные соединения;
  • режим формирования шва – скоростной, сварка не отнимает много времени;
  • не нужно предварительно прогревать детали и электрод;
  • отработанная технология по силам начинающим;
  • направленная дуга не перегревает деталь, она не деформируется.
  • работы нельзя проводить на открытом пространстве, в закрытых помещениях необходимо избегать сквозняков, чтобы облако аргона оставалось над рабочей зоной;
  • сложно сразу подобрать режим сварки;
  • при работе с толстостенным металлом нужно продумывать способ теплоотведения;
  • необходимо иметь специальное оборудование.

Тем, кто регулярно занимается ремонтными работами, недостатки аргоновой сварки не мешают создавать качественные и надежные соединения.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector