Труба Д16Т для чего она нужна и как используется

Дюралюминий сплав состав, характеристики, свойства, получение, сферы применения

Дюралюминий — сплав на основе алюминия. Существует разные виды этого материала, которые отличаются количеством основных компонентов, техническими характеристиками. Сплав обладает высокой прочностью, твердостью, пластичностью.

Листы из дюралюминия

История открытия

Открытие дюралюминия произошло в 1903 году. Его произвел Альфред Вильм. Мужчина работал инженером на немецком металлургическом заводе. При смешивании разных металлов он смог установить закономерность.

Мужчина смешивал алюминий с 4% меди, выполнял закалку при 500°C, резко охлаждал и выдерживал заготовку при комнатной температуре до 5 дней, а потом проверял ее технические характеристики. После нескольких экспериментов он смог доказать, что у готового сплава повышенные показатели твердости, прочности.

Позже инженер вместе с другими работниками начал проводить разные эксперименты, пытаться модернизировать полученный состав. При добавке легирующих компонентов удалось получить сплав с еще большей прочностью, но сохранением других характеристик на прежнем уровне.

Наименование соединения произошло от названия городка Дюрен в Германии. Там началось промышленное производство этих сплавов, их дальнейшее распространение по миру.

Промышленное получение

  1. Формируется шихта, которая состоит из гранул легирующих добавок, алюминия.
  2. Происходит сплавка гранул. Она осуществляется в несколько этапов.
  3. Проводится закалка. Сплав нагревается до 500°C в промышленной печи.
  4. Выполняется охлаждение.
  5. Заготовка остывает при комнатной температуре несколько дней.

Часто производители ускоряют производственный процесс. Они выполняют слабое нагревание заготовок, чтобы они быстрее остывали. Это негативно влияет на технические характеристики сплава, но удешевляет и ускоряет процесс его производства.

Преимущества и недостатки

  1. Длительная эксплуатация при нормальных условиях.
  2. Высокая статическая прочность.
  3. Универсальность. Материал применяется в разных сферах деятельности.
  4. Стойкость к перепадам температуры, механическим воздействиям.

Недостаток — низкая устойчивость к воздействию влаги.

Свойства и характеристики

  • медь — до 5%;
  • алюминий — до 93%;
  • легирующие элементы — до 3%.

Компоненты дюралюминиевого сплава с обозначением Д16:

  1. Алюминий — от 90 до 94%.
  2. Медь — от 3,8 до 4,9%.
  3. Цинк — до 2,5%.
  4. Магний — до 1,8%.
  5. Дополнительные компоненты — железо, кремний. Их количество не превышает 0,5%.

Другие легирующие добавки, которые можно встретить в составе, — титан, марганец, хром.

Физико-механические свойства

  1. Плотность — до 2,77 г/см³.
  2. Температура плавления — до 650°C.
  3. Модуль упругости — до 74 000 МПа (1).
  4. Коэффициент теплового расширения — до 23 10−6/K.
  5. Показатель теплопроводности — до 134 W/M°C.
  6. Коэффициент Пуассона — до 0,33.
  7. Удельная теплоемкость — до 920 Дж/кг°C.
  8. Предел прочности — до 440 Мпа.
  9. Предел упругости — до 300 Мпа.
  10. Относительное удлинение — до 9%.

Дюралюминий (Фото: Instagram / aozapp)

Технологические свойства

  1. Изготовление в обычной среде. Технология производства простая, недорогая. Это удешевляет стоимость производства сплава.
  2. Высокая температура плавления. Сплав может использоваться при изготовлении деталей для промышленной техники, корпусов самолетов.
  3. Малый удельный вес. У стали показатель плотности доходит до 8 грамм на 1м 3 , а у дюралюминия — 2.
  4. Высокая устойчивость к нагрузке. Сплав подходит для изготовления деталей, которые будут испытывать повышенную нагрузку. Готовые изделия сложно разрушить.

Дюралюминиевые сплавы восприимчивы к воздействию влаги. Если детали будут долго находиться в условиях повышенной влажности, они покроются слоем ржавчины. Чтобы не допустить этого, производители наносят слой защитного покрытия.

Виды сплавов

  1. Магний и алюминий, марганец и алюминий. При производстве соединения не проходят закалки. Применяются для изготовления герметичных баков, радиаторов для автомобилей, труб для сборки бензопроводов. Из них изготавливаются строительные материалы. Сплавы хорошо поддаются сварке, пайке, невосприимчивы к образованию ржавчины. Плохо разрезаются.
  2. Марганец, медь и алюминий. Сложный конструкционный материал. Основой выступает алюминий, остальные компоненты легирующие. Сплав используется при сборке космических аппаратов, самолетов, скоростных железнодорожных составов. Недостаток — восприимчивость к воздействию влаги.
  3. Кремний, марганец и алюминий. Сплав обладает малым удельным весом, стойкостью к образованию ржавчины.

При изготовлении последнего вида сплава соединение подвергается дополнительной закалке при температуре 525°C. После этого деталь резко охлаждается в воде до 20°C. Процесс охлаждения занимает 10 суток.

Кремний (Фото: Instagram / kaolinnature)

Где применяется дюралюминий?

  1. Изготовление листов для строительных работ.
  2. Производство проводов.
  3. Изготовление буров.
  4. Производство фольги.
  5. Судостроение — изготовление корпусов для кораблей, лодок, внутренних узлов.
  6. Производство труб для сборки промышленных, бытовых трубопроводов.
  7. Станкостроение, автомобилестроение, самолетостроение.

Из этого материала часто собирают системы вентиляции, вытяжки.

Казан из дюралюминия (Фото: Instagram / sudarushka_labinsk)

Влияние на организм

Готовый дюралюминий, продукция из него безопасна для организма. Поэтому в продаже можно найти посуду из этого материала. При его плавке рекомендуется использовать респиратор, защитные перчатки.

Дюралюминий — собирательное название сплавов, которые изготавливаются из алюминия. К основе добавляются легирующие компоненты, чтобы изменить технические характеристики, добиться определенных показателей. Дюралюминиевые соединения применяются в сферах промышленности.

Читайте также:  Шины Toyo - тесты шин Тойо отзывы, описание, фото, страна производитель

Дюраль. Свойства дюрали. Применение дюрали

Дюраль – сокращение от дюралюминия. Это сплав. Его основа, как видно из названия, 13-ый элемент таблице Менделеева . На алюминий приходится 93% массы сплава. 5% занимает медь. Остальное – марганец и, иногда, железо и магний. Причем же здесь приставка «дюр»? Такого элемента нет. Зато, есть город в Германии.

На фото деталь из дюрали

Именно в Дюрене в 1906-ом году химик Альфред Вильм создал новый сплав . Он стал прорывом в металлургии. Более столетия ее спецы не знали, как применить алюминий, растворимый даже в кофе, чае и, вообще любых жидкостях, содержащих хотя бы слабые кислоты и щелочи. Смущала промышленников, так же, мягкость 13-го элемента. Однако, в дюрали его было не узнать.

Свойства дюрали

Сплав дюрали – удача в череде разочарований. Альфред Вильм подобрал состав, как говориться, наугад. Возглавив сектор металлургии в научно-исследовательском институте, химик задался целью создать высокопрочный сплав алюминия . В отчете были уже десятки неудачных попыток.

Дюраль – состав, сформированный в одну из пятниц. Получив сплав, Вильм и его коллеги замерили твердость сырья. Показатель в 70 условных единицу показался ученым фантастическим. Возможно, устали к концу недели, подумали немцы и ушли отдыхать, решив перепроверить расчеты в понедельник. Однако, в начале недели твердость была уже 100.

Самопроизвольное упрочнение с течением времени – отличительная черта сплава дюраль. Листовой, в проволоке или слитках , состав активно укрепляется еще несколько дней после выплавки.

Потом, темпы усовершенствования снижаются, но не сходят на нет. С годами эксплуатационные параметры дюралюминия не ухудшаются, как у других сплавов, а улучшаются. Ученые назвали это эффектном старения.

В лабораториях института Альфреда Вильяма старение проходило естественным путем при температуре 20-25 градусов. В военные годы, когда дюралюминий стал стратегически важным сырьем, придумали искусственный способ закалки. Сократить ее до 3-4 часов удалось нагревом до 500-от градусов и резким охлаждением в воде или селитре в течение 1-2 минут.

На фото лодка из дюрали

До старения алюминий дюраль мягок и податлив, как и чистый металл. После закалки сплав становится жестким и твердым, уплотняясь до 2 800 килограммов на кубический метр. Будучи прочным, лист дюрали остается легким. Масса – заслуга алюминия, чей удельный вес в 3 раза меньше меди . Прочность – следствие взаимодействие с 7% лигатуры .

Состав устойчив к высоким температурам, размягчается при 650-ти градусах. Устойчивостью же к коррозии дюраль алюминиевый не отличается. Приходится плакировать детали, то есть покрывать слоем 100-процентного алюминия. В исходном виде он защищен оксидной пленкой. Она блокирует доступ кислорода, спасая металл от его разрушающего воздействия и попадания влаги.

Применение дюрали

В 21-ом веке дюраль – основа самолетостроения. Интересно, что первое применение сплава тоже было связано с воздушными судами. В 1911-ом из дюралюминия сделали каркас для дирижабля. Это комбинация силовой установки и аэростата. Для передвижения по воздуху требовалось облегчить конструкцию не в ущерб ее надежности.

Для дирижаблей начала 20-го века предлагался лишь один вид дюралюминия. За прошедшее столетие разработали около 10-ти марок , разнящихся по составу и назначению. Так, на детали для самолетов идет дюраль Д16т.

На фото дюралевые изделия для промышленных целей

В состав входит не 3-4 стандартных металла, а 9. В лигатуру включены: медь, железо, кремний, магний. Присутствуют, так же, никель , титан , марганец и цинк. При этом, количество алюминия не снижено – те же 93%.

Сварка дюрали в самолетостроении не ведется. Конструкции держатся на заклепках и других креплениях. В их роли может выступать все тот же 16-ый дюралюминий. Соединения из него прочны на срез, то есть противостоят смятию стыкующихся поверхностей и, наоборот, их расхождению при повышенных нагрузках.

16-ый сплав закупают не только для авиатехники, но и автомобилей. Материал позволяет облегчить их, а значит, улучшить динамику, плавность хода, удешевить. Д16 идет не только на корпуса, кузова, но и внутренние узлы, к примеру, трубы дюралевые. Их помещение внутрь авто возможно благодаря устойчивости сплава к высоким температурам.

Из сплава Д16 может получиться и лодка дюралевая. При правильном уходе она служит около 20-ти лет. Изделие клепается, поэтому бывает шероховатым внешне, с острыми кромками. Подводит и ржавление судна. Зато, оно надежнее деревянного.

Некоторые модели выполняют дюрали Д18. В ней понижена процентовка меди и магния. Это делает сплав исключительно пластичным. Такому составу легко предать любую форму.

Читайте также:  Зачем нужна в автомобиле турбина

На фото дюралевая блесна для рыбной ловли

Высокой пластичностью отличается и В95 дюраль. Профиль из нее легко соединяется точечной сваркой. Материал идет на оформление фасадов, металлоконструкции зданий, навесные карнизы и детали декора в архитектуре. Изготавливают их в среде инертных газов. Это условие сварочных работ с дюралюминием, исключающие образование пор на стыках деталей.

Лом дюрали марок Д17 и Д19 – материалы повышенной жаропрочности. В 17-ом сплаве меньше меди и больше магния , в 19-ом – наоборот. Оба состава – сырье для заклепок. Иногда, после цифрового обозначения марки ставят дополнительную букву. Так, «Т» — свидетельство термической обработки, то есть закалки сплава.

«М» говорит о наличии плакировки, то есть, устойчивости к коррозии. Нюансы изготовления дюралей не меняют основной принцип их производства. Все началось с марки Д1. Это состав 1908-го года, изготавливаемый и сейчас. Углубимся в процесс производства.

Добыча дюрали

Дюраль не добывают, ведь это сплав, а не чистый металл. Из недр извлекают его компоненты, главным образом, алюминий. Он встречается лишь в соединениях – рудах и минералах.

Поэтому, промышленники проводят электролиз оксида 13-го элемента в присутствии криолита . Итог работ – осадок чистого алюминия. Остается добавить к нему легирующие металлы, необходимые для получение дюрали.

Купить правильную дюраль, соответствующую ГОСТу 21631, значит приобрести сплав, добавки в который вводили последовательно. Легирующие металлы засыпаются в расплавленный алюминий не все сразу. Порядок зависит от марки дюрали. Как правило, первой с алюминием соединяется медь. Расплавы делают в электрических печах.

На фото дюралевый карабин для альпинистов

Процесс закалки – тоже часть производства дюрали. Время ее выдержки в селитровых ванных или емкостях с водой зависит от толщины и количества размещаемых в них деталей. 1-2 минуты – лишь примерная планка. Варьируется и температура. Если закаляют в воде, ее не нагревают более, чем до 30-ти градусов. Допустимый нагрев селитры – 51 по шкале Цельсия.

Цена дюрали

Сколько стоит дюраль зависит от вида изделий и их размерных параметров. Из сплава делают пруты, диски, проволоку. Наиболее востребован листовой дюралюминий. Образцы в 1,2 метра шириной, 3 длиной и 0,5 сантиметра толщиной, к примеру, стоят 200-250 рублей.

Это цена дюрали за кг при оптовых закупках. В розницу продукцию берут редко. Поэтому, большинство поставщиков просят уточнять стоимость при штучных заказах.

Существует и рынок дюралевого лома. Здесь ценник тоже устанавливается за килограмм. В среднем, удается выручить 50-60 рублей. Ценник колеблется в зависимости от принимающей фирмы и региона ее расположения.

Сплав Д16Т

Распространение современных технологий привело к появлению материалов с исключительными эксплуатационными качествами. Примером можно назвать дюралюминий, который весьма распространен на сегодняшний день. Характеристики Д16Т позволяют использовать материалы этой группы при изготовлении самых различных конструкций и механизмов. Сегодня рассматриваемый сплав применяется в авиационной и космической промышленности, что можно связать сочетание высокой прочности с легкостью.

Расшифровка марки Д16Т

Расшифровка марки позволяет определить ее основные эксплуатационные качества и химический состав. Марка Д16Т относится к классу дюралюминия, который характеризуется высокой концентрацией легирующих элементов.

Сегодня расшифровывают Д16Т при применении ГОСТа. В отличии от других сплавов, рассматриваемые маркируются по собственной системе. Дюралюминий Д16Т расшифровывается следующим образом:

  1. Д – обозначение материалов группы дюралюминия. Она существенно отличается от обычного алюминия, что связано с включением в состав различных легирующих элементов. Концентрация других химических элементов позволяет изменить многие эксплуатационные качества.
  2. 16 – номер сплава. По сути эта цифра не указывает на какие-либо качества, но она используется для обозначения сплава с определенными качествами.
  3. Т – символ, который обозначение проведение закалки и естественного старения. Термическая обработка, связанная с закалкой, предусматривает оказание воздействия высокой температуры, за счет чего происходит перестроение поверхностного слоя.

Алюминий Д16Т весьма распространен в области, где производятся ответственные механизмы и устройства, на которые будет оказываться серьезное воздействие со стороны окружающей среды.

Химический состав

Химический состав каждого материала имеет свои определенные особенности, которые и определяют физико-механические качества.

Рассматриваемый алюминиевый сплав Д16Т относится к группе Al-Cu-Mg с легированием марганца. Химический состав сплава Д16Т характеризуется следующим образом:

  1. Большая часть сплава – алюминий, концентрация которого доходит до показателя 94,7%.
  2. Остальная часть массы приходится на магний, медь и другие различные примеси.
  3. Включение в состав марганца определяет существенно увеличение коррозионной стойкости сплава Д16Т и увеличить некоторые механические свойства.
  4. В состав включается небольшая доля титана и железа. Негативное влияние на сплав Д16Т оказывает концентрация железа. Это связано с тем, что подобный химический элемент не растворяется в алюминии, создает неоднородные пластины. Концентрация железа выдерживается в строгом пределе, так как неоднородная структура может привести к серьезным проблемам.
Читайте также:  Платон — личный кабинет, вход в кабинет, войти по почте

Химический состав сплава Д16Т

Дуралюмин производится при тщательном контроле концентрации всех элементов. Увеличение в составе количества железа приводит к тому, что металл становится менее однородным, за счет чего падает качество и ухудшаются другие эксплуатационные качества. Титан и марганец должны также выдерживаться в определенном диапазоне концентрации, так как слишком высокий и низкий показатели могут привести к изменению основных физико-механических качеств.

Свойства материала

Сплав Д16Т, характеристики которого можно назвать весьма привлекательными, обладает огромным количеством преимуществ в сравнении с другими сплавами.

Особенности дюралюминия определяют то, что этот сплав во многом обходит обычный алюминий и другие материалы. Физические и механические свойства заключаются в следующих моментах:

  1. Высокая стабильность структуры. За счет этого изготавливаемые изделия могут прослужить долго и выдерживают существенное воздействие со стороны окружающей среды.
  2. Плотность материала определяет его низкий удельный вес, уровень которого составляет 2800 кг/м 3 . За счет этого получаемые изделия становятся легкими. Именно поэтому Д16Т получил распространение в авиастроении и при изготовлении элементов, которые применяются при изготовлении оборудования для космической промышленности. Для того чтобы устройство смогло преодолеть земную тягу с меньшими энергетическими затратами создаваемая конструкция должна иметь небольшой вес. Проведенные исследования указывают на то, что Д16Т в 3 раза легче стальных.
  3. Повышенное сопротивление к микроскопической деформации в процесс эксплуатации. Это связано с тем, что модуль упругости имеет довольно высокое значение.
  4. Высокий предел прочности Д16Т достигается за счет включения в состав огромного количества легирующих элементов, к примеру, титана. При этом твердость сплава Д16Т составляет 42 МПа.

Кроме этого, температура плавления дюралюминия Д16Т довольно высокая. За счет этого есть возможность использовать сплав при создании различных устройств, которые могут эксплуатироваться при высоком сопротивлении воздуха. Слишком высокое сопротивление становится причиной, по которой металл нагревается и становится более мягким, пластичным. Высокая температура плавления позволила применять дюралюминий при изготовлении летательных аппаратов, так как обычный алюминий нагревается и становится мягким и менее прочным.

Область применения

Широкая область применения Д16Т связана с его основными эксплуатационными качествами. Стоит учитывать, что сложности, возникающие в процессе производства, существенно повышают стоимость этого сплава. Несмотря на распространение алюминия, дюралюминий применяется лишь в случае, когда это требуется. Сплав Д16Т выпускается в следующих видах:

  1. Листы.
  2. Уголки.
  3. Прутки.
  4. Плиты.

Стоит учитывать, что сплав крайне редко поставляется на производственную площадку в чистом виде. Для повышения основных эксплуатационных качеств зачастую проводится химикотермическая обработка. Заготовки применяются для получения следующих изделий:

  1. Элементы обшивки.
  2. Каркасы.
  3. Тяги.
  4. Лонжероны.
  1. В чистом виде. Как ранее было отмечено, в этой форме заготовки встречаются редко.
  2. В закаленном или естественно состаренном состоянии.
  3. После искусственного состаривания.
  4. Плакированные.
  5. Отоженные.

Очень большое распространение получили заклепки, изготавливаемые из рассматриваемого материала. Это связано с тем, что заклепки из Д16Т характеризуются высоким показателем сопротивления на срез.

Термическая обработка позволяет существенно увеличить основные эксплуатационные качества. По установленным стандартам подобного рода улучшение позволяет повысить устойчивость металла к воздействию высокой температуры. К примеру, крепежные элементы могут выдерживать температуру от 120 до 230 градусов Цельсия. Применяется сплав и в машиностроительной сфере при создании кузова.

Аналоги Д16Т

В продаже встречается довольно большое количество зарубежных аналогов. Дюраль д16 производится с учетом установленных стандартов и имеет соответствующие характеристики. Д16Т аналоги маркируются по своим стандартам, к примеру, т3511.

При рассмотрении аналогов следует учитывать особенности проводимой термической обработки Д16ЧТ:

  1. Для начала выполняется температурная закалка, для чего заготовка нагревается до температуры 500 градусов Цельсия. Стоит учитывать, что слишком высокая температура приводит к пережогу алюминий и ухудшению его основных качеств. При этом изменения происходят резко. Поэтому следует уделять много внимания температурному режиму.
  2. Следующий шаг заключается в закалке в холодной воде. При этом большое значение имеет температура воды. Оптимальным значением принято считать диапазон от 250 до 350 градусов Цельсия.
  3. Далее для улучшения основных качеств проводится естественное старение. Процесс достаточно прост, поверхность контактирует с воздухом, температура которого схожа с комнатной. Процесс длиться в течение 4-5 дней.

В результате проведенного процесса поверхность приобретает твердость около 125-130 НВ. Подобный показатель можно назвать максимальным значением для сплавов рассматриваемой группы.

В заключение отметим, что применение современных технологий позволяет выдерживать процент концентрации всех элементов строго в рекомендуемом диапазоне. За счет этого повышается качество сплава и его основные характеристики.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector