Сплав цинка и алюминия как называется

Цинковый сплав

Судя по археологическим находкам, сделанным на территории Индии, Китая и Греции, человечество применяет цинк для производства различных изделий примерно с 7 века. Инструменты, украшения и даже оружие изготавливались с использованием цинковых сплавов, но отделять цинк от примесей люди научились только 300 лет назад. В металлической руде содержание цинка менее 5%.

Опасные примеси цинка

Отделять цинк от примесей необходимо не только из-за их влияния на рабочие качества металла, но и потому что многие из них вредны для человека.

Чаще всего цинксодержащие руды содержат примеси следующих металлов:

Наличие большинства этих примесей делает цинковые отливки более прочными, но отрицательно сказывается на их пластичности, устойчивости к воздействию коррозии и делает их более хрупкими и ломкими.

• Присутствие олова делает сплав слишком ломким;
• Наличие кадмия уменьшает пластичность;
• Свинец способствует растворению в кислотах;
• Вкрапления железа делают сплав тверже, но делают сплав менее прочными и затрудняют процесс плавления;
• Присутствие меди также делает сплав тверже, но наоборот улучшает качество литья, правда снижает пластичность и устойчивость к коррозионным воздействиям;
• Наличие мышьяка делает сплав более хрупким и менее пластичным;
• При нагревании цинкового сплава с примесью сурьмы происходит растрескивание кромок отливки, а также уменьшается пластичность.

Виды цинковых сплавов и их свойства

Сплавы с различными металлами: медью, магнием, алюминием, никелем легко паяются и свариваются, имеют более низкую температуру плавления и лучше льются в формы. Каждый из этих металлов по-своему влияет на свойства сплава и применяется в разных отраслях промышленности.

По своему назначению цинковые сплавы делятся на следующие виды:

1. Деформируемые. Примерно на 15% состоят из алюминия, на 5% из меди и менее 1% магния, по своим свойствам напоминают латунь, изготавливаются при помощи наполнительного или полунепрерывного литья с последующим получением листового или пруткового материала;
2. Литейные. Получаются добавлением в метал не более 3,5-4% меди и алюминия и малого количества (примерно 0,05%) магния, отличаются хорошей текучестью и не взаимодействуют с материалом литейной формы, изготавливают при помощи литья под давлением или литья в формы;
3. Антифрикционные. Содержат более 10% алюминия, около 5% меди и менее 0,1% магния, нашли широкое применение в изготовлении подшипников, благодаря низкому коэффициенту трения, изготавливают при помощи литья под давлением;
4. Припои. Применяются для пайки алюминиевых. В зависимости от марки могут включать в себя алюминий, медь, кадмий, серебро свинец и другие металлы, отличаются высокой прочностью и пластичностью, но подвержены воздействию коррозии;
5. Типографские. Содержат до 7,5 % алюминия, чуть менее 2 % магния и до 4,5 % меди, отличаются прочностью и хорошо льются в формы, применяются для отливки типографских шрифтов;
6. Протекторные. Содержат менее 1% алюминия и незначительные количества магния или кремния, хорошо сопротивляются коррозии во влажной среде, применяются в качестве защитных металлов во многих отраслях промышленности.

Среди распространенных и известных сплавов цинка:

1. Латунь. Сплав цинка с медью. Медь — основной компонент. В зависимости от содержания меди различают зеленую, желтую и золотистую латунь. При температуре более 300°C латунь может деформироваться. Так же существуют многокомпонентные латуни, они получаются добавлением в сплав ряда других металлов.
2. ЦАМ. Сплав цинка, алюминия и меди с небольшим количеством магния. Они обладают низкой температурой плавления, хорошо отливается и из них получаются более прочные изделия. Применяемая в промышленности группа медно-цинковых сплавов с добавлением магния и алюминия обозначается аббревиатурой ЦАМ. Плавятся они при относительно невысокой температуре, а следовательно хорошо льются в формы. Изделия, произведенные из сплавов группы ЦАМ, получаются намного прочнее.
3. Вирениум — сплав меди и цинка с небольшим добавлением никеля.

Влияние различных металлов на свойства сплава

Медно цинковые сплавы находят все большее применение в изготовлении различных промышленных изделий, а присутствие таких металлов как магний, алюминий, никель улучшают их рабочие качества.

Они легче поддаются обработке при помощи пайки и сварки, имеют более низкую температуру плавления и лучше льются в формы. Каждый из этих металлов по-своему влияет на свойства и применяется в разных отраслях промышленности.

Цинковый сплав в бижутерии вреден ли

Своим внешним видом такие ювелирные изделия напоминают благородные металлы, поэтому широкое применение они нашли в ювелирной промышленности. Их часто применяют для изготовления бижутерии. Украшения, сделанные из цинковых сплавов, смотрятся достаточно дорого, при этом, благодаря легкости обработки, просты в изготовлении.

Существует особый цинковый сплав, применяемый только для изготовления украшений, его так и называют «бижутерным», в паспорте на украшения даже ставится отметка «цинковый сплав для бижутерии».

Наиболее часто в производстве бижутерии используется латунь или томпак (золотистая латунь), он меньше подвержен воздействию коррозии, поэтому используется в процессе изготовления более дорогих украшений. Украшения из сплава меди и цинка с добавлением алюминия внешне очень похожи на серебряные.

Для изготовления украшений применяется цинк очищенный от никеля, свинца и других, опасных для человека металлов. В паспорте на такие ювелирные изделия обязательно ставится отметка об отсутствии вредных примесей в сплаве, из которого они изготовлены. Поэтому можно говорить об абсолютной безопасности таких украшений для носящих их людей.

Цинковый сплав ржавеет или нет

Для предотвращения возникновения ржавчины бижутерию с содержанием цинка обрабатывают специальным защитным составом, и такие украшения могут прослужить достаточно долго.

Темнеет или нет

Правда цинк, взаимодействуя с атмосферным кислородом и различными бытовыми жидкостями, включая воду, подвержен окислению даже при нормальных температурах, что способствует потемнению изделий из цинкового сплава. Такие украшения могут оставлять следы на одежде и коже, поэтому за ними нужен дополнительный уход.

Так же для предотвращения окисления на изделия из цинка некоторые производители гальваническим методом наносят напыление золота или серебра, но такая обработка значительно увеличивает стоимость украшений.

Месторождения цинка достаточно распространены на земле, и несмотря на его малое содержание в руде и сложность его очищения от примесей, получаемый из нее цинк и его сплавы с другими металлами находят все большее применение в различных отраслях промышленности.

Алюминиевые сплавы

Среди всех сплавов своими эксплуатационными качествами выделяются алюминиевые. Их применяют при производстве летательных аппаратов, возведении домов, выпуске наземного транспорта и морских судов. При этом выделяют довольно много недостатков, которыми обладают алюминиевые сплавы: мягкость, не очень высокая прочный, относительно невысокая устойчивость к воздействию повышенной влажности. Однако всего несколько основных положительных качеств определяет широкое распространение алюминиевых сплавов в самых различных областях промышленности. Рассмотрим все особенности данного материала подробнее.

Характеристики алюминиевых сплавов

Сплавы на основе алюминия могут обладать самыми различными характеристиками, так как при их получении проводится смешивание различных примесей. Именно поэтому рассматривая механические свойства алюминиевых сплавов следует уделить внимание тому, какие именно элементы входят в состав.

Для начала отметим классификацию материалов, которые получаются при соединении меди и алюминия. Они делятся на три основные группы:

1. Действующие элементы медь и алюминий.
2. Действующие элементы медь, магний и алюминий.
3. Сочетание меди, алюминия и магния с добавлением легирующих элементов (в основном марганца).

Последняя группа сегодня получила довольно большое распространение, так как температура плавления алюминиевых сплавов, входящих в нее, довольно высока. Сплавы последней группы называют дюралюминием.

Рассматривая дюралюминий уделим внимание нижеприведенным моментам:

1. В состав данного сплава входят железо и кремний. В большинстве случаев подобные легирующие элементы воспринимаются как вещества, ухудшающие эксплуатационные качества. В данном случае железо способствует повышению жаростойкости, а кремний позволяет с высокой эффективностью провести старение.
2. Входящие в состав магний и марганец повышают прочность. За счет их включения в состав стало возможно использовать дюралюминий при производстве обшивочных листов для высокоскоростных поездов и летательных аппаратов или самолетов.

Часто встречается сплав, представляющий собой сочетание алюминия и магния. Технические характеристики подобного алюминиевого сплава зависят от того, сколько магния в составе.

Среди основных особенностей можно отметить нижеприведенные моменты:

1. С увеличением концентрации магния повышается прочность, но уменьшается коррозионная стойкость.
2. Прирост магния на 1% приводит к повышению прочности примерно на 30 000 Па.
3. В большинстве сплавов не более 6% магния. Это связано с тем, что слишком большая концентрация станет причиной покрытия всей поверхности коррозией. Также большая концентрация марганца становится причиной неоднородности структуры, неравномерная нагрузка может стать причиной появления трещины или другой деформации.

Сочетание алюминия с марганцем практически не подвергают термической обработке. Это связано с тем, что даже при соблюдении условий проведения закалки существенно изменить эксплуатационные качества сплава не получится. Плотность алюминиевого сплава может колебаться в достаточно большом диапазоне: от 2 до 4 грамм на кубический сантиметр.

Рассматривая слав, прочность которого имеет рекордные показатели, следует уделить внимание сплаву алюминия с цинком и магнием. При применении современных технологий производства можно добиться качеств, которые будут характерны для титана. Среди особенностей подобного сплава отметим:

1. Термическая обработка становится причиной растворения цинка, за счет чего предел прочности алюминиевого сплава возрастает в несколько раз.
2. Применять подобный материал в электрической промышленности нельзя, так как прохождение электричества становится причиной существенного снижения коррозионной стойкости.
3. Коррозионная стойкость в некоторых случаях повышается путем добавления меди, но все же она становится низкой.

В литейной промышленности весьма большое распространение получили алюминиевые сплавы, которые в своем составе имеют кремний. Тот момент, что при термической обработке кремний отлично растворяется в алюминии, позволяет использовать металл при фасонном или формовочном литье. Получаемые изделия хорошо обрабатываются резанием, а также обладают повышенной плотностью.

Очень редко встречаются смеси алюминия и железа, а также никеля. Это связано с тем, что подобные элементы зачастую применяются исключительно как легирующие вещества.

Примером можно назвать то, что железо добавляется в состав для упрощения процесса отделения детали от формы. В состав могут добавляться титан, который существенно повышает показатель прочности.

Подводя итоги по характеристикам алюминиевых сплавов можно отметить нижеприведенные моменты:

1. Предел текучести может варьироваться в достаточно большом диапазоне.
2. Температура плавления алюминия может изменяться в зависимости от того, какие применялись легирующие вещества.
3. Прочность материала можно существенно повысить.
4. Некоторые легирующие элементы снижают коррозионную стойкость, улучшая другие эксплуатационные качества. Именно поэтому проводится покрытие поверхности защитными веществами.

Из-за легкости и прочности, а также относительно высокой коррозионной стойкости алюминиевые сплавы получили достаточно широкое применение. Альтернативных материалов, которые обладают подобными свойствами и низкой стоимостью, практически нет.

Сферы применения

Алюминий и алюминиевые сплавы получили самое широкое применение, что связано с основными эксплуатационными качествами. Их применение во многом зависит от состава. Примером назовем следующие моменты:

1. Изначально сплавы стали применяться при изготовлении элементов дирижаблей или самолетов, что связано с легкостью и прочностью.
2. Сегодня за счет того, что состав определяет плавление при достаточно высоких температурах, сплавы стали применять при изготовлении скоростных поездов. Для снижения их веса применяется алюминиевые сплавы. При движении на большой скорости поверхность нагревается, но при этом не деформируется.
3. Машиностроительная, пищевая и легкая промышленность, сфера производства бытовой техничек и электроники – применение алюминиевого сплава весьма обширно.

Столь обширная сфера применения определена также тем, что процесс производства сплава весьма прост, получаемый материал не имеет высокой стоимости, а эксплуатационные качества могут быть изменены путем добавления различных легирующих элементов.

Классификация

Рассматривая виды алюминиевых сплавов следует отметить, что они могут классифицироваться по достаточно большому количеству признаков. Классификация алюминия его сплавов по типу вспомогательных элементов подразумевает выделение следующих основных групп:

1. С добавлением присадок. В качестве присадки применяется просто огромное количество различных веществ, к примеру, магний, цинк, хром, кремний и другие.
2. С добавлением интреметаллидов. Эту группу можно охарактеризовать добавлением соединением нескольких металлов, к примеру, меди и магния, лития и магния.

Специальные алюминиевые сплавы могут состоять из огромного количества элементов. Их добавление проводится для придания материалу особых эксплуатационных качеств.

В зависимости от выбранного метода металлообработки можно выделить:

1. Деформируемые сплавы – твердые, из-за повышенной пластичности могут подвергаться обработки путем прессования или ковки. Для повышения эксплуатационных качеств может проводится дополнительная обработка.
2. Литейные поступают на производство в жидком виде. Подобный материал легко поддается резке после отвердевания. Пример применения литейного сплава — изготовление корпусных деталей различной формы.

По степени прочности можно выделить несколько групп:

Кроме этого в отдельную группу принято выделять дуралюмины, которые обладают особыми эксплуатационными качествами.

Легкий алюминиевый сплав может иметь достаточно большое количество различных примесей. При этом химический состав отражается на маркировке.

Деформируемые алюминиевые сплавы

Довольно большое распространение деформируемых алюминиевых сплавов можно связать с тем, что при их применении процесс производства различных изделий существенно упрощается. Область применения следующая:

Деформируемые алюминиевые сплавы

В результате получаются различные заготовки или уже практически готовые детали с исключительными эксплуатационными качествами. После получения требующейся формы проводится отжиг, закалка или старение, которые позволяют существенно повысить показатель прочности. Данный типа алюминия применяют для получения труб, листа или профиля.

Литейные алюминиевые сплавы

Технологии получения деталей и заготовок путем литья применяются на протяжении многих лет. Они хороши тем, что позволяют получать самые различные формы, которые могут иметь сложные поверхности. Сплавы на основе алюминия могут переходить в текучее состояние при более низких температурах, чем другие металлы. Именно поэтому процесс изготовления различных деталей существенно упрощается.

Среди других особенностей материала данной группы отметим:

1. После формирования устойчивой кристаллической решетки полученную поверхность достаточно легко подвергать механической обработке.
2. Получаемые заготовки рассматриваемым методом также хорошо поддаются обработке методом давления.

Литейные алюминиевые сплавы получили весьма широкое применение в различных отраслях промышленности, особенно тех, в которых нужно получать сложные корпусные детали. За счет литья по форме существенно упрощается дальнейшая механическая обработка.

Литейные алюминиевые сплавы

Основные требования, предъявляемые к литейным алюминиевым сплавом – сочетание хороших литейных свойств и оптимальных физико-механических качеств. Данную группу можно разделить на:

1. Конструкционные герметичные. Этот тип материала характеризуется высокими литейными качествами, а также удовлетворительной коррозионной стойкостью и механической обрабатываемостью. Как правило, получаемые заготовки и изделия в дальнейшем не подвергаются термической обработке для повышения эксплуатационных качеств. Для изготовления средних и крупных деталей, которые зачастую представлены корпусами, достаточно часто проводится легирование состава.
2. Высокопрочные и жаропрочные. Довольно часто подобный состав дополнительно легируется титаном, за счет чего обеспечиваются высокие эксплуатационные качества. Жаропрочность выдерживается в пределах 350 градусов Цельсия. Для упрочнения состава проводится закалка на протяжении достаточно длительного периода. Довольно часто подобный сплав применяется при получении крупногабаритных заготовок самого различного предназначения.
3. Коррозионностойкие составы характеризуются тем, что обладают высокой коррозионной стойкостью при эксплуатации в самых различных агрессивных средах. Структура хорошо подается обработке методом резания и сваривания. Однако стоит учитывать относительно невысокие литейные свойства.

Последняя разновидность алюминиевых сплавов достаточно часто применяется при изготовлении деталей, которые будут эксплуатироваться при воздействии морской воды.

Принципы маркировки

Довольно большое количество сложностей возникает с определением марки материала. Маркировка алюминиевых сплавов проводится так, чтобы их можно было просто определить. Как правило, каждому составу присваивается свой номер, который может состоять из цифр и букв.

Среди особенностей маркировки можно отметить нижеприведенные моменты:

1. Начинается маркировка с одной или нескольких букв, которые указывают на состав.
2. Кроме этого марки имеют цифровой порядковый номер.
3. В конце обозначения также может указываться цифра, которая указывает на особенности проведенной термической или иной обработки.

Разберем применяемые правила обозначений на конкретном примере сплава Д17П. Первая буква указывает на то, какой именно состав. В данном случае это дюралюминий. Все дюралюминии имеют определенный химический состав, однако концентрация основных элементов может существенно отличаться. Поэтому число 17 – порядковый номер, указывающий на конкретный материал (то есть с определенными качествами). В конце есть буква, которая применяется для обозначения полунагартованного сплава. Данный метод обработки предусматривает воздействие давления без предварительного нагрева сплава, а значит прочность будет вполовину меньше максимального значения.

В заключение отметим, что каждый состав обладает своими особыми физико-механическими качествами. Данные свойства определяют то, куда именно будет направлен материал для изготовления деталей или дальнейшей обработки. Наиболее важными свойствами принято считать пластичность, теплопроводность, электрическую проводимость и другие. Немаловажным фактором также является то, насколько качественно было проведено изготовление материала. Применение современных технологий позволяет с высокой точностью контролировать концентрацию тех или иных элементов, исключает вероятность появления различных дефектов. В большинстве случаев производство проводится в соответствии с ГОСТ и другими мировыми стандартами.

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

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Алюминиево-цинковый сплав

Алюминиево-цинковый сплав имеет хорошие литейные свойства, хорошее сопротивление истиранию, легко обрабатывается и имеет при переплавке небольшие потери. Небольшая шероховатость на поверхности штампа не отражается на качестве поверхности отштампованных деталей, что особенно ценно при штамповке облицовочных деталей автомобилей и самолетов. [1]

Конструкция вытяжного штампа из алюминиево-цинкового сплава а прессе двойного действия аналогична конструкции чугунного штампа, за исключением направляющего устройства пуансона. В чугунных штампах направление пуансону обеспечивается закаленными планками, укрепленными на самом пуансоне и на стенках прижима; в алюминиево-цинковых штампах такие планки а пуансоне и а прижиме отсутствуют. Плиты пуансона и матрицы отливают из чугуна, так как обработка их не вызывает затруднений и не является трудоемкой операцией. [2]

Стойкость штампов, отлитых из алюминиево-цинкового сплава , вполне удовлетворительная ( примерно 5000 — 6000 шт. Вследствие невысокой твердости штампов царапины на поверхностях отштампованных деталей не появляются даже и в тех случаях, когда трущиеся поверхности штампов обработаны недостаточно тщательно. Зто обстоятельство особенно ценно при штамповке облицовочных деталей автомобилей. [3]

При изготовлении мелких серий деталей возможно использование матриц из алюминиево-цинковых сплавов ( например, АЦ-13) и некоторых легкоплавких сплавов [62], так как их стойкость по сравнению со штамповкой на падающих молотах существенно повышается из-за равномерного приложения давления по всей поверхности штампа. [4]

Основанием ( каркасом) штампа здесь служит конструкция из алюминиево-цинкового сплава ; поверхность ее заливается термоустойчивой, не дающей усадки, феноловой смолой. [5]

На рис. 213 изображен штамп из пластмассы ( феноловой смолы) с корпусом из алюминиево-цинкового сплава . Он предназначен для вытяжки капота автомобиля длиной 1640 мм, шириной 1690 мм, глубиной 220 мм из стального листа толщиной 1 мм. [7]

Магнитопровод состоит из Ш — образного сердечника и замыкающего ярма, залитых с одной стороны алюминиево-цинковым сплавом , в который заложены охлаждающие трубки. Первичная обмотка выполнена в виде секций ( галет) из 6 витков полого медного проводника с термостойкой изоляцией. Заливка образует незамкнутый виток, служащий вторичной обмоткой. [8]

Алюминиево-цинковый сплав , применяемый для вытяжных и формовочных штампов в автомобильной и авиационной промышленности, содержит. [9]

За рубежом ( в США) для этой цели применяется сплав кирксайт А и В, состоящий из 3 5 — 4 5 % А1, 2 5 — 3 7 % Си, 1 25 % Mg; ae 22 — — ч — 28 кГ / лш2 ( 220 — 280 Мн / м2), 8 3 %; температура плавления 365 — 390 С. Алюминиево-цинковый сплав имеет хорошие литейные качества, хорошее сопротивление истиранию, легко обрабатывается и имеет при переплавке небольшие потери. В этих штампах верхние и нижние плиты отливают из чугуна, а рабочие части ( пуансон и матрицу) из приведенных выше сплавов. Стойкость их составляет 5000 — 6000 шт. [10]

Менее сложней Деталь получается обтяжкой главным образом за счет продольного растяжения материала. Болваны, применяемые для обтяжки деталей из плоских заготовок, изготовляются из алюминиево-цинковых сплавов , а также и из сборных деревянных брусков твердой породы; направление волокон древесины должно быть вертикальным. Для увеличения стойкости деревянных болванов иногда поверх них накладывают металлический лист, соответствующий внутреннему профилю готовой детали. [11]

При использовании канатов в качестве инвентарных элементов их крепят муфтами ( стаканами), в которых заделывают концы каната. На конец каната надевают муфту ( рис. 5), затем конец расплетают. Загибают отдельные проволоки и расплетенный конец каната заливают в стакане муфты расплавленным баббитом или специальным алюминиево-цинковым сплавом . [12]

Он имеет магнитопровод броневого типа из стали Э44 толщиной 0 2 мм. Состоит из Т — образного сердечника и замыкающего П — образного ярма. Магнитопровод залит алюминиево-цинковым сплавом , в который заложены трубки охлаждения. Трубки имеют размер 8х X, 12 мм, что значительно облегчает эксплуатацию. Первичная обмотка многовитковая, дисковая. Ее витки выполнены из трубки, изолированной термостойкой изоляцией. Каждая секция-залита алюминием; заливка образует один незамкнутый вторичный виток овальной формы. Для отвода тепла от вторичной обмотки в алюминий заложены трубки охлаждения из нержавеющей стали. Выводы первичной обмотки залиты эпоксидным компаундом. Изменение & тпроизводится переключением числа витков первичной обмотки и параллельно-последовательным включением галет на вторичной стороне. [14]

Твердые припои могут быть изготовлены в виде прутков, тонких листов и гранул. Если позволяет метод нагрева детали при паянии и характер соединения, применяются кольца или прокладка из материала припоя. Это обеспечивает более равномерное распределение припоя и более экономичное использование его. Размеры проволоки в зависимости от площади соединения берутся обычно от 0 4 до 1 5 мм, фольга делается толщиной 0 05 — 0 1 мм. Для пайки алюминия, которая обычно затруднена из — за прочной окисной пленки, применяют алюминиево-цинковые сплавы . Пайка производится специальными ультразвуковыми паяльниками. Ультразвуковые колебания легко разрушают Окисную пленку. [15]

Сплав цинка и алюминия как называется

достоинства и недостатки. Применение сплавов как конструкционных материалов в механических устройствах (упругие элементы, опоры).

Цветные металлы (медь, алюминий, титан, магний) и их сплавы широко применяются в виде прутков, листов и лент для изготовления деталей механизмов. Но их применение должно быть обосновано, так как стоимость деталей из цветных металлов и сплавов значительно выше, чем из стали и пластмасс.

Медь в чистом виде характеризуется высокой электро- и теплопроводностью, хорошей обрабатываемостью давлением, небольшой прочностью и применяется для изготовления токопроводящих деталей. Более широкое применение получили медные сплавы: латунь и бронза. В латунях основным легирующим элементом является цинк, в бронзах – иные элементы.

Легирующие элементы в марках медных сплавов обозначают

следующими буквами: А – алюминий, Н – никель, О – олово, Ц – цинк, С – свинец, Ж – железо, Мц – марганец, К – кремний, Ф – фосфор, Т – титан.

двойные содержание цинка может доходить до 50%. Марки таких латуней обозначают буквой Л и цифрой, показывающей содержание меди в процентах, например Л59. Для улучшения механических, технологических и коррозийных свойств в латуни вводят кроме цинка в небольших количествах различные легирующие элементы (алюминий, кремний, марганец, олово, железо, свинец).

В марках многокомпонентных латуней первые цифры указывают среднее содержание меди, а последующие – легирующих элементов. Например, латунь ЛКС80-3-3 содержит 80% меди, по 3% кремния и свинца, а остальное – цинк.

Марки бронз и медно-никелевых сплавов начинаются соответственно с букв Бр и М, а следующие буквы и цифры указывают на наличие легирующих элементов и соответственно их содержание в процентах. Например, бронза БрОЦС 5-5-5 содержит олова, цинка и свинца по 5% или медно-никелевый сплав мельхиор МН19 содержит 19% никеля. Бронзы называют по основным легирующим элементам: оловянистые, алюминиевые, бериллиевые, кремнистые и т.д. Широко используются оловянистые бронзы, они характеризуются высокой стойкостью против истирания, низким коэффициентом трения скольжения. Все медные сплавы отличаются хорошей стойкостью против атмосферной коррозии.

Латуни и бронзы используют в качестве конструкционных материалов. В частности, латунь Л63, отличающуюся высокой пластичностью, используют для изготовления токопроводящих и конструктивных деталей типа наконечники, втулки, шайбы, а латунь ЛК80-3Л – для изготовления литых деталей. Безоловянистые бронзы БрАЖ9-4, БрАМц9-2 обладают высокими механическими и антифрикционными свойствами, хорошо обрабатываются, поэтому используются при изготовлении небольших зубчатых и червячных колес, втулок подшипников скольжения, ходовых гаек в винтовых механизмах. Наилучшие антифрикционные свойства имеют оловянистые бронзы.

Особое место занимает при изготовлении упругих элементов из-за высокой прочности и упругости бериллиевая бронза марки БрБ2. Она немагнитна, стойка к морозу, действию пресной и соленой воды, хорошо сваривается и обрабатывается резанием. Применяют ее для изготовления ответственных деталей типа токоведущих пружинящих контактов, пружин, мембран.

Прочность медных сплавов, особенно латуней, ниже, чем сталей, а коррозионная стойкость много больше. Все латуни и большинство бронз, за исключением алюминиевых, хорошо паяются.

Чистый алюминий применяется редко, так как имеет низкую прочность. Чаще при изготовлении деталей применяют сплавы на основе алюминия. Они обладают малой плотностью, высокой электро- и теплопроводностью, коррозийной стойкостью и удельной прочностью. Алюминиевые сплавы в зависимости от технологических свойств делят на:

Деформируемые – Наибольшее распространение из деформируемых сплавов получили термически упрочняемые с помощью закалки и старения алюминиево-медно-магниевые и алюминиево-магниевые сплавы. Первые называют дуралюминами (марки Д1, Д16), из вторых наиболее часто применяется сплав марки АМг6. Они обладают высокими механическими свойствами, выпускаются в виде прутков, листов, труб, фасонных профилей. Их применяют для средненагруженных деталей типа стоек, крышек, втулок и т.д. К деформируемым относится высокопрочный алюминиево-магниево-цинковый сплав В95, который применяют для деталей с повышенными статическими нагрузками (валы, зубчатые колеса). Деформируемыми являются так называемые спеченные алюминиевые сплавы, отличающиеся очень высокими прочностными свойствами (модуль упругости, пределы прочности σut и текучести σу). Они бывают двух видов: САП (спеченная алюминиевая пудра) и САС (спеченный алюминиевый сплав). САП упрочняется дисперсными частицами окиси алюминия Al2O3, образуемой в процессе помола алюминиевой пудры в атмосфере азота с регулируемой подачей кислорода. Пудру брикетируют, спекают и подвергают деформации – прессованию, прокатке, ковке. В зависимости от одержания Al2O3 (прочность сплава возрастает при увеличении окиси алюминия до 20 – 22%) различают 4 марки САП (САП-1, САП-2, САП-3 и САП-4). Сплавы САС содержат до 25% кремния и 5% железа. Их получают распылением жидкого сплава, брикетированием полученных гранул и последующей деформацией. Спеченные алюминиевые сплавы применяют для изготовления высоконагруженных деталей и различных профилей.

Из литейных алюминиевых сплавов наибольше распространение получили сплавы алюминия с кремнием – силумины. Они обладают хорошими литейными и средними механическими свойствами. Силумины марок АЛ-2, АЛ-4, АЛ-9 применяют для изготовления литьем корпусов, крышек, кронштейнов и других сложных средненагруженных деталей. Алюминий и его сплавы трудно паяются.

2.3. Неметаллические материалы. Виды, свойства, применение термопластов и термореактивных пластмасс. Достоинства и недостатки пластмасс. Применение резины, бумаги, композиционных (зубчатые ремни) материалов.

Из неметаллических материалов широко используют пластмассы.

Пластмассами называют материалы, получаемые на основе природных или синтетических смол (полимеров), которые при определенных температуре и давлении приобретают пластичность, а затем затвердевают, сохраняя форму при эксплуатации. Кроме связующего вещества (полимера) в состав пластмасс входят наполнители, пластификаторы, отвердители, красители.

Полимером служат различные смолы, которые в период формирования

деталей находятся в вязкотекучем (жидком) или высокоэластичном

состоянии, а при эксплуатации – в стеклообразном или кристаллическом

Наполнители вводят в смолы для повышения механической прочности,

теплостойкости, уменьшения усадки и снижения стоимости пластмассы.

Наполнители могут быть в газовой (пенопласты) и твердой фазе, иметь

органическое (древесная мука, хлопковые очесы, целлюлоза, бумага, хлопчатобумажная ткань) и неорганическое (графитная, асбестовая и

кварцевая мука; углеродное и стекловолокно; стеклоткань) происхождение.

Механическая прочность пластмасс существенно зависит от наполнителя.

Пластмассы с порошкообразными, коротковолокнистыми, длиной 2 … 4 мм,

наполнителями по прочности приближаются к дуралюмину и некоторым

сортам стали. Для деталей, работающих в узлах трения, широко применяют теплопроводящие наполнители, например графит. Пластификаторы увеличивают текучесть, эластичность и уменьшают

хрупкость пластмасс. Отвердители ускоряют процесс затвердевания

пластмасс, красители придают пластмассам нужный цвет.

По поведению при нагреве полимеров пластмассы делят на:

Термопласты (полиэтилен, фторопласт, полистирол, полиамиды и др.) имеют свойства обратимости: при повторных нагреваниях они переходят в пластическое или вязкотекучее состояние и им можно придать необходимую форму, а затем они вновь затвердевают при охлаждении. Переход термопластов из одного физического состояния в другое может осуществляться неоднократно без изменения химического состава. Термопласты легко формуются и надежно свариваются в изделия сложных форм, устойчивы к ударным и вибрационным нагрузкам, обладают хорошими антифрикционными свойствами. Свойства термопластов сильно зависят от температуры.

Термореактивные пластмассы не переходят в пластическое состояние при повторном нагревании. Они имеют более высокие, чем термопласты, показатели по твердости, модулю упругости, теплостойкости, опротивлению усталостной прочности. Их свойства не так резко зависят от температуры. В зависимости от наполнителя различают монолитные (карболит), слоистые текстолит, гетинакс) и композиционные пластмассы, где наполнителем используются волокна. В термореактивных пластмассах связующими являются эпоксидные, кремнийорганические и другие смолы.

Пластмассы являются хорошими электроизоляционными материалами. Для них характерна высокая химическая и коррозионная стойкость, малая плотность и теплостойкость. Они отличаются достаточной прочностью и упругостью. Детали, изготовленные из пластмасс, имеют блестящую гладкую поверхность разных цветов. Пластмассы значительно хуже, чем металлы, сопротивляются переменным нагрузкам; они подвержены тепловому, световому и атмосферному старению – процессу самопроизвольного необратимого изменения свойств; многие из пластмасс гигроскопичны. Большим достоинством пластмасс является их высокая технологичность, обеспечивающая значительное сокращение производственного цикла. Изготовление металлических деталей осуществляется за десятки операций механической обработки, а пластмассовых – часто за одну технологическую операцию по формообразованию (прессование, выдавливание, литье под давлением и др.). Поэтому трудоемкость изготовления пластмассовых деталей уменьшается в 5 … 6 раз и более, а себестоимость продукции снижается в 2 … 3 раза, при этом получают очень высокий коэффициент использования материала, равный 0,9 … 0,95. Это приводит к значительному снижению материалоемкости и из-за малой плотности пластмасс (1,2 … 1,9 Мг/м3), к уменьшению массы конструкции в 4 . 5 раз.

Из пластмасс изготавливают зубчатые и червячные колеса, шкивы, подшипники, ролики, корпуса, зубчатые ремни, ручки управления и другие детали. Производство пластмасс развивается интенсивнее, чем таких традиционных материалов, как металлы. Это объясняется удешевлением изготовления, улучшением ряда основных параметров механизмов: уменьшением веса и инерционности звеньев, потерь на трение, повышением быстродействия.

Назначение и описание

Цинк-алюминиевые сплавы производятся по ТУ 1721-025-00194286-2015.

Цинк-алюминиевые сплавы используются для горячего оцинкования стальной полосы.

Цветные металлы и сплавы

Все металлы, кроме железа, хрома, марганца и сплавов на основе железа, относят к цветным: медь, алюминий, магний, цинк, никель, свинец, олово, титан. Область их применения в технике увеличивается с каждым годом. Из-за низкой прочности в машиностроении применяют цветные металлы главным образом в виде сплавов.

Технически чистая медь (99,5 . 99,95 %) — металл розовато-красного цвета, твердостью 60 НВ. Медь имеет наименьшее (после серебра) удельное электросопротивление, поэтому ее широко применяют в качестве проводников электрического тока. Кроме того, медь обладает хорошей теплопроводностью и коррозионной стойкостью, высокой пластичностью. С учетом чистоты медь подразделяют на марки: М00, МО, М1,М2,МЗ,М4.

В технике применяют две основные группы медных сплавов: латуни (медь с цинком) и бронзы (медь с другими элементами). Обозначают сплавы начальной буквой (Л — латунь, Бр — бронза), а затем следуют первые буквы основных элементов, образующих сплав. Например, О — олово, Ц — цинк, М — марганец, Ж — железо, Ф — фосфор, Б — бериллий, X — хром и т. д. Первые две цифры в обозначении латуней указывают среднее содержание меди в процентах по массе, последующие цифры -содержание легирующих элементов. Например, ЛЖМц 59-1-1 — латунь, содержащая 59 % меди, 1 % железа и 1 % марганца, остальное — до 100% -цинк. По техническому признаку латуни делят на деформированные (листы, ленты, трубы, проволока) и литейные — для фасонного литья (арматура, втулки, подшипники, детали приборов).

Бронзами называют сплавы меди с оловом, алюминием, никелем и другими элементами. В зависимости от состава бронзы делят на оловянные и безоловянные, по техническому признаку — на деформированные и литейные. Бронзы маркируют по тому же принципу, что и латуни. Например, БрОФ6,5 — 0,15 — оловянно-фосфористая бронза, содержащая 6 . 7 % олова и около 0,15 % фосфора; остальное медь.

Оловянные бронзы обладают высокими механическими и антифрикционными свойствами, хорошо обрабатываются резанием и отливаются. Деформированные бронзы применяются для изготовления плоских и круглых пружин, мембран, антифрикционных деталей. Литейные бронзы применяют для изготовления различной арматуры, втулок, подшипников, червячных пар.

Безоловянные алюминиевые бронзы (БрАЖ94, БрАЖН 10-4-4) превосходят по механическим свойствам оловянные, но уступают по литейным свойствам. Кроме того, для изготовления пружин применяют кремниевые бронзы (БрКМц3-1, БрКН1-З), а для особо ответственных деталей (пружинящих контактов, кулачков полуавтоматов) используют берил-лиевую бронзу (БрБ2). При изготовлении коренных подшипников турбин и других быстроходных машин, т. е. узлов с большими удельными давлениями, применяют свинцовую бронзу (БрС30).

Алюминий — легкий металл серебристо-белого цвета, имеет высокую коррозионную стойкость в пресной воде и атмосфере. Он обладает высокой электропроводностью и пластичностью и нашел широкое применение в электропромышленности для изготовления шин, проводов, кабелей. В самолетостроении его используют для изготовления маслопроводов, бензопроводов, в легкой и пищевой промышленности — для изготовления посуды, фольги.

Алюминиевые сплавы делятся на литейные (АЛ2, АЛ4 и т. д.), которые применяют для получения отливок, и деформируемые, широко используемые в машиностроении для изготовления ответственных деталей. Чаще всего встречается дюралюминий, содержащий в качестве основного компонента медь и другие легирующие элементы: магний, марганец, титан. Маркируют дюралюминий буквой Д и порядковым номером (Д1, Д16,Д18).

Магний — самый легкий из применяемых в технике металлов, однако в чистом виде он имеет низкую коррозионную стойкость. Применяют его главным образом в виде сплавов с алюминием, марганцем, цинком. Магниевые сплавы хорошо обрабатываются резанием и имеют достаточно высокую прочность. Литейные магниевые сплавы обозначают марками МЛ2, МЛЗ, МЛ4 и т. д. Применяют их для изготовления корпусов приборов, двигателей, фотоаппаратов. Деформируемые магниевые сплавы имеют марки МА2, МАЗ и т. д. Они являются наиболее прочными и применяются для изготовления деталей, несущих повышенные нагрузки.

Титан за последние годы широко применяют в химическом машиностроении, ракетной технике и других отраслях. Основное преимущество титана и его сплавов заключается в сочетании высоких механических свойств и коррозионной стойкости с малой плотностью.

Для получения сплавов титана с необходимыми механическими свойствами его легируют алюминием, молибденом, хромом и другими элементами. Сплавы хорошо обрабатываются давлением, свариваются в инертной среде. В машиностроении применяют деформируемые сплавы марок ВТ4, ВТ6, ВТ14, а также литейные сплавы ВТ5Л, ВТ14Л, ВТ21Л.

Антифрикционные сплавы применяют для изготовления вкладышей подшипников скольжения. Эти сплавы имеют низкий коэффициент трения между контактирующими поверхностями, высокую микропористость и теплопроводность, низкую температуру плавления.

В качестве антифрикционных сплавов широко используют свинцовистые бронзы, антифрикционные чугуны, а также специальные легкоплавкие подшипниковые сплавы — баббиты. Выпускают баббиты оловянные (сплав олова с сурьмой и медью Б83, Б89), свинцовые (сплав свинца с сурьмой, медью и оловом Б16) и кальциевые (сплав свинца с кальцием и натрием БКА).

Цинковые деформируемые сплавы

Сплавы этой группы находят применение для получения изделий прессованием, прокаткой, вытяжкой. Обработку сплавов производят в горячем состоянии при 200-300 °С.

Основными легирующими элементами в сплавах служат алюминий до 15 %, медь до 5 % и магний до 0,05 % (табл. ниже).

Эти сплавы после обработки давлением обладают хорошими механическими свойствами и служат в некоторых случаях заменителями латуни. Высоколегированные сплавы обладают значительной прочностью при удовлетворительной пластичности. Цинковые деформируемые сплавы, за исключением сплава ЦА15, сильно изменяют ударную вязкость с понижением температуры, как показано ниже:

Система цинк-алюминий-медь

Сплавы цинка с алюминием и медью получили наибольшее распространение вследствие высоких механических свойств. Применяемые в промышленности сплавы в соответствии с их средним составом обозначаются литерами А и Б. Сплавы с повышенным содержанием алюминия относятся к группе А, а сплавы с повышенным содержанием меди — к группе Б. Процесс кристаллизации и структуру этих сплавов можно описать, используя проекцию поверхности ликвидуса, диаграммой состояния Zn-Al-Cu (рис. 12). На рис. 12 точка Е_т является тройной эвтектической точкой. Состав эвтектики: 89,1 % Zn, 7,05 % А1 и 3,85 % Сu; температура плавления тройной эвтектики 377 °С.

В структуре сплава присутствуют n-фаза, двойная эвтектика (n + + а) и тройная эвтектика (n + а + е ).

В сплавах с повышенным содержанием меди (например, сплав состава В на рис. 12) в отличие от предыдущего сплава первично кристаллизуется е -фаза, а затем двойная (n + е ) и тройная (n+ е + + а) эвтектики.

Тройные сплавы системы Zn-А1-Сu, как и двойные цинк-алюминиевые сплавы, подвержены естественному старению. Эффект старения, связанный с изменением линейных размеров и свойств отливок, зависит от состава сплава. Особенно быстро эти процессы идут в сплавах, богатых алюминием. Изменение размеров цинковых сплавов в зависимости от содержания алюминия и меди при искусственном старении приведено на рис. 13. Примеси свинца, олова и кадмия также ускоряют изменения линейных размеров, вследствие чего отливки коробятся или даже растрескиваются. Влияние небольшого количества свинца на изменение размеров цинковых отливок, полученных литьем под давлением, из сплава Zn + 4%А1 + 1,2 %Сu показано на рис. 14.

В связи с этим для приготовления цинковых сплавов с алюминием и медью рекомендуется применять цинк повышенной чистоты с минимальным содержанием свинца, олова и кадмия.

Положительное влияние на цинковые сплавы оказывает магний в количестве 0,03-0,10%, который не только способствует замедлению процесса старения сплавов системы Zn-Al-Cu, но и увеличивает их прочность.

За счет применения цинка повышенной чистоты и присадки магния при изготовлении сплавов системы Zn-Al-Cu можно избежать межкристаллитной коррозии, а за счет правильного подбора состава сплава можно добиться, что изменения размеров в отливках станут практически несущественными.

Система цинк-магний

Магний в количествах до 0,1 % содержится практически во всех сплавах на основе цинка. Согласно диаграмме состояния (рис. 15) цинк образует с Mg₂Zn₁₁ (гексагональная решетка) эвтектику при 367 °С и 3% Mg. Соединение Mg₂Zn₁₁ образуется по перитектической реакции при 383 °С из MgZn₂ и остатков расплава. Растворимость магния в цинке весьма мала и при температуре эвтектики составляет около 0,15%. По мере понижения температуры растворимость магния уменьшается (при 200 °С 0,06 %, при комнатной температуре — около 0,005 %).

Магний повышает прочность и твердость цинка вследствие образования с ним химических соединений. Присадка магния способствует уменьшению межкристаллитной коррозии цинковых сплавов и уменьшает вредное влияние свинца и олова. При содержании до 0,1 % магний не оказывает влияния на жидкотекучесть цинка, однако при более высоких содержаниях оказывает oтрицательное влияние. Повышение содержания магния сверх 0,1 % ухудшает пластичность сплавов и повышает их горячеломкостъ, что может привести к образованию трещин в отливках.

Присадка в цинковые сплавы марганца, титана, кремния и других элементов способствует улучшению свойств цинковых сплавов.

Марганец подобно алюминию, но в меньшей степени, препятствует растворению железа в цинковых сплавах. Присадка марганца ослабляет сопротивление сплавов ударным нагрузкам, ухудшает литейные свойства и повышает хрупкость.

Титан измельчает структуру литого цинка и сплавов на его основе, а также резко увеличивает сопротивление сплавов ползучести в горячекатаных и отожженных полуфабрикатах, но практически не оказывает влияния на жидкотекучесть сплавов.

Автор: Администрация Общая оценка статьи: Опубликовано: 2012.08.14