Виды обработки алюминия и классификация алюминиевых сплавов

Свойства алюминиевых сплавов и их применение

Алюминиевые сплавы широко применяют в авиастроении и при производстве автомобилей. Добавление магния в сплав улучшает прочность получаемого металла. Готовые изделия легко формировать, так как это свойство практически не теряется. При этом результат работы не деформируется. Такой материал не ржавеет. Это свойство делает его незаменимым при кораблестроении. Антикоррозионная устойчивость очень нужна в морской среде. Из алюминиево-магниевых сплавов изготовляют конструкции, которые предполагается использовать в суровых погодных условиях. Например, этот материал незаменим при строении морских судов и нефтяных платформ. Свойства алюминиевых сплавов позволяют делать высокопрочные детали.

Механическая обработка алюминия: с какими проблемами можно столкнуться

Мягкий и пластичный алюминий отлично поддается механообработке, но иногда при этом можно столкнуться и с негативными эффектами. У некоторых сплавов отмечается высокая вязкость. В этом случае при фрезеровке или сверлении может формироваться длинная стружка, которая будет наматываться на рабочий инструмент, приводя его к поломке. Чтобы минимизировать риск такой неприятности, инструменты для механообработки алюминиевых сплавов следует выбирать с большими стружечными канавками – пусть это ограничит максимальное количество зубцов на фрезе, зато облегчит ход стружки, частично решая проблему. У нас так же производится гибка металла и лазерная резка металла

Как классифицируются алюминиевые сплавы

Классификация алюминиевых сплавов происходит в зависимости от металлов-добавок и разделяется на:

Самым часто встречаемым элементом в земной коре является состав алюминия. Это тринадцатый элемент таблицы Менделеева. Он широко используется в промышленном производстве.

В алюминиевый сплав добавляются другие металлы помимо основного элемента. Примеси называются легирующими. Это означает, что дополнительные компоненты вводятся в сплав, чтобы придать ему какие-либо свойства. Легирующие элементы могут улучшить физические или химические свойства материала. Сплав представляет собой смесь металлов на основе алюминия с добавлением иных элементов. Содержание преобладающего металла не должно быть выше 99%.

• кремниевые (Si);
• магниевые (Mg);
• марганцевые (Mn);
• медные (Cu);
• цинковые (Zn)

Железо можно рассматривать как нежелательную примесь, потому что оно уменьшает прочность сплава. Но иногда его добавляют специально, например, чтобы изготовить алюминиевую фольгу.

Помимо основных легирующих элементов, рассмотренных выше, в сплав добавляют и другие. Их включают в малых количествах до 0,5%. Эти элементы могут добавить сплаву антикоррозийности, прочности, литейности.

Другой основой классификации алюминиевых сплавов является метод обработки. Выделяют сплавы:

• литейные;
• деформируемые.

В первом случае отливаются уже готовые алюминиевые изделия путем заполнения специальных форм. Сплав должен иметь хорошую текучесть, чтобы полностью занять собой объем заготовок.

Деформируемые сплавы обрабатывают под давлением. Их могут прокатывать, штамповать или прессовать.

Сплавы с использованием марганца имеют хорошую прочность. Они устойчивы к коррозии. Такой металл легко поддается сварке и его называют дюралюминий, свойства которого отличаются высокой прочностью.

Сплавы с добавлением меди и кремния имеют пластичную структуру, но подвержены коррозии. Поэтому их нужно покрывать защитным металлом. Применение алюминиевых сплавов с медью происходит в основном во втулочных подшипниках и блоках цилиндров.

Из сплавов с кремнием отливают корпусы приборов, так как металл имеет маленькую усадку.

От чего зависит качество поверхности, образуемой в процессе механообработки?

Качество образуемых в процессе мехобработки алюминия поверхностей определяется тремя параметрами:

• кинематической шероховатостью — теоретическая глубина шероховатости, рассчитываемая по движению металлорежущего инструмента и заготовки относительно друг друга;
• шероховатостью поверхности, которая подвергалась механической обработке — реакция металла на его разделение механическим путем. Данный показатель напрямую зависит от микроструктуры материала;
• воздействием внешних факторов — устойчивость системы, острота лезвия инструмента и т.д. Перечисленные параметры играют особую роль при обработке алюминия на высоких скоростях.

Качество обработанной поверхности детали определяется теми же факторами, что и форма стружки. С увеличением прочностных характеристик алюминия улучшается гладкость новых поверхностей, образуемых в процессе мехобработки.

В литейных алюминиевых сплавах качество образуемых поверхностей зависит от микроструктуры металла. Твердые вкрапления сплава, внедряясь в мягкую матрицу, способны вырываться, в результате чего образуется грубая поверхность. Если рассматривать литейные сплавы в целом, то они обрабатываются достаточно просто, а качество механической обработки поверхности находится на хорошем уровне.
Перейти к списку статей >>

Виды и способы обработки алюминия

Из сплавов алюминия можно сделать продукцию любой формы. Есть шанс добиться любой длинны и габаритов изделия.

При работе с алюминием нужно соблюдать режим резки, так как может излишне изнашиваться фреза. Заготовки из алюминия могут забивать канавки инструментов, предназначенных для резки.

Виды обработки алюминия включают сварку. Такая металлообработка обладает своими особенностями. Изделия из алюминия можно сваривать при помощи газа аргона. При таком соединении мастер может делать практически ювелирные соединения без швов.

Виды коррозии

Окисляется алюминий в атмосфере быстро, но на небольшую глубину. Этому препятствует защитная окисная пленка. Окисление ускоряется выше температуры плавления алюминия. Если нарушается целостность оксидной пленки, алюминий начинает корродировать. Причинами истончения его защитного слоя могут стать различные факторы, начиная с воздействия кислот, щелочей и заканчивая механическим повреждением.

Коррозия алюминия – саморазрушение металла под воздействием окружающей среды. По механизму протекания выделяют:

• Химическую коррозию – происходит в газовой среде без участия воды.

• Электрохимическую коррозию – протекает во влажных средах.

• Газовое разрушение – но сопровождает нагрев и горячую обработку алюминия. В результате взаимодействия кислорода с металлами возникает плотная окисная пленка. Вот почему алюминий не ржавеет, как и все цветные металлы.

На видео: электрохимическая коррозия металлов и способы защиты.

Технология обработки алюминия и его сплавов

Способы обработки алюминия включают химическую полировку, электрохимическую шлифовку и окисление. При помощи химической полировки устраняются дефекты с поверхности изделия. Детали окунаются в контейнер со специальным химическим составом, выравнивающим поверхность.

Особенности обработки алюминия при помощи шлифовки электромеханическим путем: деталь погружают в нагретую жидкость. Сначала деталь помещается на несколько секунд. Удаляется верхний окислившийся слой. Затем объект помещается в раствор повторно. При помощи разряда создается поляризация. Обе технологии обработки алюминия призваны улучшить внешний вид изделий.

Алюминий можно анодировать. Это значит, что окислительная защитная пленка, образуемая на поверхности металла, уплотняется. Также анодирование делает поверхность алюминиевых изделий более гладкой.

Резка алюминия производится по разным техникам. Выбор происходит в зависимости от материала и желаемого результата, а также от объема работы. Если листы тонкие, их можно разрезать обычными ножницами. Если листы толстые или их слишком много, используют фрезу или болгарку. Для высокой точности применяют станок на основе числового программного управления.

Алюминий мало весит, но имеет высокую прочность. Поэтому его легко обрабатывать. При помощи химического и механического воздействия, а также добавления примесей можно улучшить его органолептические свойства. Именно поэтому алюминий получил такое широкое применение в промышленности.

Анодирование алюминиевых деталей

Анодирование – это процесс, также известный как народное оксидирование, в результате которого на поверхности алюминиевой заготовки появляется оксидное покрытие. Алюминий при этом окисляется, но от окислительных процессов его защищает оксидная пленка.

Такая обработка имеет ряд неоспоримых преимуществ:

• повышает защитные и декоративные свойства металла;
• обеспечивает поверхности матовость и однотонность;
• устраняет механические повреждения, такие как сколы, царапины, трещины;
• увеличивает толщину защитного слоя.

Обработка алюминиевых заготовок посредством анодирования имеет несколько разновидностей.

1. Тепловое анодирование отличается достаточно простой технологией, проводится при комнатной температуре и позволяет получить красивое цветное покрытие. При этом используются исключительно органические красители. У умелого специалиста одна и та же деталь может получить несколько цветовых решений. Из недостатков следует отметить тот, что высокой степени защиты от коррозии не достичь.
2. Холодное анодирование алюминиевых заготовок отличается прочностью и твердостью анодного слоя, отличными показателями износоустойчивости, высоким качеством. Каждая деталь, используемая в рамках данной технологии, должна быть хорошо охлаждена. Такая обработка имеет единственный недостаток – в процессе холодного анодирования невозможно использовать органические красители.
3. Достаточно прочную и твердую пленку можно получить путем твердого анодирования. Особенность технологии заключается в применении одного из нескольких электролитов: помимо кислоты серной также используется щавелевая, уксусная, винная или борная кислота. Во время процесса плотность тока растет, и, соответственно, пленка повышенной плотности также увеличивается.

Для процесса анодирования применяют несколько разных по диаметру алюминиевых ванн (также можно использовать пластик или полипропилен). Главное условие – соблюдение теплоизоляционных свойств ванны.

Способы очищения накипи с алюминиевой посуды

Посуда из алюминия подвержена образованию накипи. Это обусловлено высоким содержанием в водопроводной воде солей тяжелых металлов, известковых отложений. Чтобы устранить проблему и вернуть чайнику, кастрюле или бидону сияние и чистоту, необходимо правильно чистить и своевременно мыть изделия.

Уксус

Алгоритм очистки алюминиевого чайника:

1. В емкость влейте 1/2 бутылки уксуса, 9%.
2. Закройте чайник крышкой и закипятите.
3. После закипания взболтайте жидкость, чтобы обработать все стенки посуды.
4. Слейте раствор, залейте чистую воду и прокипятите чайник дважды.

Дабы избавиться от неприятного уксусного аромата после чистки, поместите в посуду кожуру апельсина/лимона, залейте водой и оставьте на 15 минут. Такая хитрость создаст приятный аромат и свежесть.

Лимонная кислота

Инструкция по очистке алюминия от накипи:

1. В теплой воде (1,5 л) растворите 25 г лимонной кислоты.
2. Влейте раствор в емкость, закройте крышкой и поставьте на огонь.
3. После закипания прокипятите жидкость 5 минут с открытой крышкой.
4. Оставьте посуду до полного остывания.
5. Промойте изделие проточной водой.

Лимонная кислота или натуральный сок цитруса бережно очистят известковый налет с алюминиевых поверхностей

Способ 2

Для того, чтобы покрасить алюминий в домашних условиях вам понадобится:

— грунтовка для алюминия, нержавеющей стали и гальванических покрытий — мелкая наждачная бумага — акриловая или эпоксидная цинк-алюминиевая краска для металла — уайт-спирит, ацетон или керосин для обезжиривания поверхности

Инструкция по покраске алюминия без анодирования

1 Тщательно зашкурьте поверхность вашего алюминиевого изделия мелкой наждачной бумагой. Чем менее зернистая наждачка будет вами использована тем лучше. Подойдет размерность 600, 800 или 1200 2 Обезжирьте поверхность, используя уайт-спирит, ацетон или специальный обезжириватель 3 После полной зачистки и обезжиривания как можно быстрее покройте поверхность грунтовкой для алюминия и нержавеющей стали. Если вы оставите обработанный наждачкой алюминий на воздухе надолго, то через непродолжительное время он начнет темнеть – это результат процесса окисления, а на окислившийся алюминий грунтовка и краска ложатся плохо. Вот почему так важно наложить первый слой грунта как можно скорее. Через несколько минут, после того как первый слой грунтовки высохнет, нужно нанести второй слой грунтовки для лучшей адгезии краски к вашему изделию 4 Переходим к покраске. Чем же покрасить алюминий, обработанный грунтовкой? Для этого вам подойдет специальная, содержащая цинк и алюминий краска по металлу цинк-алюминиевая. Лучше всего использовать краску в аэрозольном баллоне, так как при нанесении краски из аэрозольного баллона, она ложится гораздо равномернее и ровнее, чем при нанесении кистью. Перед началом окрашивания как следует встряхните баллон, краску следует наносить с расстояния 25-30 сантиметров. Красить следует движениями сверху вниз, чтобы избежать потеков. После того, как первый слой краски высох (для этого достаточно 20-25 минут), нанесите следующий слой краски. Как правило, для хорошего и качественного окрашивания алюминия достаточно 3-4 слоев краски 5 После того, как окрашивание закончено, дайте вашему алюминиевому изделию окончательно высохнуть. Для этого нужно 4 – 6 часов 6 Вы можете дополнительно покрыть изделие лаком, это придаст цвету глубину и дополнительно защитит окрашенную поверхность от повреждений
Если вы в точности выполнили все этапы инструкции, то новая краска на вашем алюминиевом изделии будет держаться долгие годы и выглядеть как новое!

Проявление коррозии алюминия

Выделяют следующие виды коррозии алюминия и его сплавов:

• Поверхностная – наиболее распространенная, приносит наименьший вред, легко заметна и быстро поддается устранению.
• Локальная – разрушения наблюдаются в виде углублений и пятен. Опасный вид коррозии в силу своей незаметности. Встречается в труднодоступных частях и узлах металлических конструкций.
• Нитеподобная, филигрань – наблюдается под покрытиями из органики, на ослабленных местах поверхности.

Любой из видов коррозии конструкций из алюминия является причиной разрушения.

Это сокращает срок эксплуатации изделий. В гальванической паре алюминий может корродировать, при этом он защищает другой металл.

Естественных антикоррозийных свойств алюминия и его сплавов недостаточно. Поэтому механизмы, агрегаты, конструкции и изделия из металла нуждаются в дополнительной защите.