Литьевые алюминиевые сплавы

Когда слышишь про литьевые алюминиевые сплавы, первое, что приходит в голову — АК12, АК9, АК7. Но на деле номенклатура шире, и многие до сих пор путают, скажем, АК5М с АК9М3. Вроде бы и цифры близкие, а свойства — разные. Особенно это касается жаропрочности.

Ошибки при подборе сплава

Часто заказчики требуют 'самый прочный' сплав, не учитывая жидкотекучесть. Был случай: заливали тонкостенный корпус АК7ч, а он не заполнял форму. Перешли на АК12 — потери прочности на 15%, но деталь пошла. Иногда приходится объяснять, что прочность — не единственный критерий.

Ещё одна проблема — усадка. С АК5М2 усадка до 1,3%, а с АК12 — около 1%. Если конструктор не заложил припуски, потом идёт брак по геометрии. Особенно капризны сплавы с медью — да, прочность выше, но и трещин больше.

Кстати, про медь. В ООО ?Сучжоу Ляньсинь Новые материалы и технологии? как-раз заметили, что даже в алюминиевых сплавах медь влияет не только на прочность, но и на коррозию. Поэтому для ответственных деталей часто идут на компромисс — берут АК9М2, но с покрытием.

Технологические нюансы литья

Температура перегрева — отдельная тема. Для АК7 обычно хватает 720–740 °C, но если форма сложная, поднимаем до 760. Выше — риск газопоглощения. Ниже — недоливы. Приходится каждый раз подбирать, особенно с новыми марками.

Фуранные смолы vs. холодно-твердеющие смеси — это вечный спор. Для алюминия я чаще склоняюсь к ХТС, особенно если отливки средние. Фуран даёт лучшее качество поверхности, но дороже и сложнее с выбивкой.

Особенно сложно с тонкостенными отливками под давлением. Там и температура формы критична, и скорость впрыска. Однажды пришлось переделывать оснастку три раза из-за того, что расчётная усадка не совпала с реальной. В итоге подобрали АК12М2 — менее прочный, но стабильный.

Дефекты и как их избежать

Рыхлоты — бич литья в кокиль. Особенно в массивных узлах. С АК9 они чаще, чем с АК5. Решение — установка холодильников в форму, но это удорожание. Иногда проще изменить конструкцию литниковой системы.

Трещины при выбивке — казалось бы, мелочь. Но если сплав типа АК7М3, он плохо переносит резкий перепад температур. Приходится выдерживать в форме дольше, хотя цикл удлиняется.

Ещё один момент — газовые раковины. Многие грешат на материал, но часто дело в технологии плавки. Если не дать отстой, даже самый качественный АК12 даст брак. Особенно это касается вторичных сплавов.

Влияние легирования на свойства

Кремний — основа жидкотекучести. Но если его больше 12%, растёт хрупкость. Магний добавляет прочности, но снижает литейные свойства. Марганец — для жаропрочности, но его сложно вводить из-за склонности к ликвации.

Интересно, что в ООО ?Сучжоу Ляньсинь Новые материалы и технологии? экспериментировали с микролегированием титаном — всего 0,1–0,15%. Структура мельче, но стоимость растет. Для массового производства не всегда оправдано.

Цинк — спорный элемент. Вроде бы и прочность повышает, но коррозионная стойкость падает. Поэтому для уличных изделий его избегают, несмотря на соблазн получить более твёрдый сплав.

Практические кейсы из опыта

Как-то раз получили заказ на корпус насоса из алюминиевого сплава. Заказчик настаивал на АК9М2, но по чертежам были тонкие рёбра жёсткости. Уже на пробной отливке пошли трещины. После трёх попыток уговорили перейти на АК12 — и всё получилось.

Другой пример — крыльчатка вентилятора. Требовалась жаропрочность, но АК7М3 не подошёл из-за низкой жидкотекучести. Взяли АК5М4 — проиграли в стойкости к температуре, но выиграли в качестве отливки.

Совсем недавно была история с радиатором. Конструкция сложная, тонкостенная. Сначала лили под давлением, но пошли газовые раковины. Перешли на литьё по выплавляемым моделям с вакуумированием — брак упал с 15% до 3%.

Перспективные направления

Сейчас много говорят про гибридные материалы. Например, медно-алюминиевые композиты — как раз то, чем занимается ООО ?Сучжоу Ляньсинь Новые материалы и технологии?. Для алюминиевых сплавов это интересно, но пока дорого.

Ещё одно направление — модифицирование. Нано-добавки бора или карбида кремния пробуют, но в серии пока не пошло. Лабораторные образцы показывают прирост прочности на 10–12%, но технология не отработана.

Из реального — всё чаще возвращаются к электрошлаковому переплаву для особо ответственных отливок. Да, дорого, но для авиации или медицины оправдано. Особенно для сплавов типа АК4М4.

Заключительные мысли

В целом, литьевые алюминиевые сплавы — тема неисчерпаемая. Кажется, что всё уже придумано, но каждый год появляются новые марки, новые технологии. Главное — не гнаться за модой, а подбирать сплав под конкретную задачу.

Опыт ООО ?Сучжоу Ляньсинь Новые материалы и технологии? показывает, что даже классические сплавы вроде АК12 или АК9 можно улучшить за счёт правильной термообработки. Иногда проще доработать технологию, чем менять материал.

В итоге, успех литья зависит от сотни мелочей — от подготовки шихты до скорости охлаждения. И никакие ГОСТы не заменят практического опыта. Как говорится, чтобы понять сплав, нужно его расплавить и сделать из него деталь. Желательно — не одну.