Силумин

Технологический процесс

Плавлением алюминия люди занимаются уже давно. Он легко приобретает любую форму, поэтому просто незаменим в мировой промышленности. Сегодня многие сталелитейные предприятия используют технологию литья под высоким давлением. Оно создается в специальной камере при помощи поршня, на который воздействует сжатый воздух, эмульсия или масло, ускоряющие движение. Расплавленный металл попадает в высокопрочную стальную пресс-форму со скоростью около 50 м/с, что обеспечивает ее абсолютное заполнение.

Литье алюминия под давлением имеет массу преимуществ, среди которых не только увеличение производительности, но и высокая точность готового изделия. Технология применяется для производства важных деталей в приборостроении, машиностроении и авиастроении.

Пайка силумина в домашних условиях — Справочник металлиста

Сварка силумина – способ соединения деталей сложной формы или конструкции путем сваривания их кромок в защитном газе. Реализация операции на практике не особенно сложна, если понимать специфику процесса.

При нагревании сплав окисляется, что значительным образом осложняет процесс соединения изделий. Вот почему в процессе сварки не обойтись без защитного газа.

Особенные свойства силумина

Силумин представляет собой алюминиевый сплав с добавлением кремния, среди достоинств которого выделяется небольшая удельная масса, высокая прочность, стойкость к химическому воздействию и коррозии.

Сварка силумина в среде защитного газа.

Интересный факт! Сплав не поддается коррозийным процессам, так как на его поверхности образуется защитная пленка из оксидных соединений. Даже крохотное повреждение поверхности металлической конструкции из силумина приводит к контакту молекул алюминия и кислорода из воздуха.

Также к специфическим характеристикам силумина причисляют: легкий вес, высокую пластичность, доступную стоимость, широкую распространенность.

Благодаря таким качествам материал может применяться для создания изделий со сложной формой, которые должны соответствовать жестким требованиям по прочности, устойчивости перед коррозией и износу.

Силуминовые конструкции нашли применение в авиа-, мото- и машиностроении, его активно используют при производстве бытовой техники, сантехники.

Для пайки силумина применяется та же технология, что и при работе с алюминием, ‒ сварка не плавящимся электродом в аргоновом облаке. Защитный газ необходим для предотвращения окисления металла при контакте с кислородом.

Если при сваривании силумина в домашних условиях пренебречь аргоном, кромки деталей окислятся, на них образуется прочная, жаростойкая пленка, мешающая нормальному свариванию поверхностей.

Технология пайки силумина

Сварка силумина осуществляется методом аргонодугового сваривания с помощью аппарата, в конструкцию которого входят инвертор, баллон с защитным газом, горелка, осциллятор, не плавящиеся электроды из вольфрама. В работе задействуется особая, а именно силуминовая проволока.

Сварка силуминовых конструкций сопряжена с определенными трудностями:

• сваривать можно лишь те детали, которые изготовлены из силумина литейных марок, так как в их состав входит цинк;
• проведения сварных операций с таким металлом отличается высокой ресурсозатратностью.

Процесс аргоно-дуговой сварки силумина.

Технология аргонодуговой сварки предусматривает определенные подготовительные работы, без проведения которых сварные швы редко получаются качественными.

Такие операции позволят устранить оксидную пленку, для чего кромки соединяемых деталей нужно зачистить наждачкой. Также подойдет специальная пескоструйная машина или самодельная щетка по металлу.

Далее поверхности подвергают химической обработке с помощью бензина или любого растворителя. Также допускается использование для этого раствора из воды и каустической соды, но при таком положении дел изделие обязательно промывают по проточной водой.

Сварка силумина в аргоне электродом происходит следующим образом:

1. Чтобы изделие проплавлялось наилучшим образом, работы по сварке материала нужно осуществлять при обратной полярности тока с использованием короткой дуги.
2. Присадочную проволоку подают в сварную зону, где она расплавляется, а затем соединяется с металлом изделия. Это приводит к формированию жидкой однородной массы, которая по мере остывания становится монолитной.
3. Если быстро подать в сварную ванну присадочный материал, раскаленный металл начнет разбрызгиваться. В итоге, качество сварочного соединения, а также его прочность и долговечность снизятся.
4. Проволока должна аккуратно подаваться под углом непосредственно спереди горелки. Движение сварщика непременно должны быть плавными. Передвигать присадку поперек, отклонять ее в стороны нельзя, так как это скажется на качестве сварочного шва.

Иные требования при работе с силуминовыми конструкциями аналогичны соединению алюминиевых изделий путем сваривания металлических изделий в аргоне:

• поджигая электрод, касаться соединяемых деталей запрещено;
• газа можно подать через четверть минуты после поджога электрода, что позволит достаточным образом прогреть воздух вокруг сопла газовой горелки;
• нельзя прекращать подачу газа разу после завершения работы, а только спустя пятнадцать секунд после этого, что позволит металлу соединения остыть равномерно и не потрескаться.

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.

Где применяют силумин

Популярность применения силумина на сегодняшний день наиболее высока в области машиностроения и авиастроения. И это не удивительно, так как материал легкий и прочный. Самолетам он облегчает подъем, а для машин это влияет на стоимость: чем больше вес, тем меньше цена.

Читать также: Ортофосфорная кислота флюс для пайки

Из него производятся такие запчасти, как поршни, двигатели, корпусные детали и цилиндры. Часто слав применяется в производстве орудия, к примеру, пневматических винтовок, в том числе коробок для стволов и практически всех узлов этого оружия. В современном исполнении оружие из силумина при обращении легкое и удобное. Основной недостаток конструктивных элементов – это хрупкость материала, то есть при любом незначительном ударе изделие может дать трещину или сломаться. Кастрюли из силумина легкие, но, опять же, хрупкие.

Силумин, применениекоторого стало популярно для газотурбинных генераторов, состоящих из пластинчатых теплообменников — отличное решение для оснащения систем энергообеспечения. Температура плавления позволяет использовать материал для этих изделий.

Характеристики смесителей из силумина

Этот материал состоит примерно на 90% из алюминия и на 10–15% из кремния (либо, в более сложных сплавах, содержит другие легирующие элементы). Его изобрели в XX веке и, помимо сантехники, использовали в авиационном производстве, а также в кораблестроении и космической сфере промышленной деятельности. Сантехнические устройства из него стали изготавливать относительно недавно.

Благодаря свойствам силумина, кран характеризуется лёгкостью, стойкостью к износу и коррозиеустойчивостью. Кроме того, он отличается пластичностью и простотой в обработке, поэтому существует огромное количество дизайнерских решений таких изделий. На рынке сантехники можно найти силуминовые смесители на любой вкус.

Но есть у них недостатки, причём более весомые, чем достоинства. Это очень маленький срок службы, который занимает не больше года-полутора. После этого пользователи таких смесителей жалуются на протечки и поломки, причём, ремонт в этом случае не спасает: при замене прокладки или заделке трещин течь через небольшое время возникает в другом месте. Поэтому дешевле и эффективнее обойдётся только полная замена устройства.

Кроме того, смесители из силумина очень быстро теряют свой товарный вид, покрываясь царапинами и потёртостями. Внутренняя часть крана довольно быстро покрывается известковым налётом, который может привести к засору.

Также силуминовые смесители невероятно хрупкие: их буквально можно сломать голыми руками.

Может возникнуть вопрос — для чего такая сантехника нужна? Обычно краны из силумина покупают для дач, поскольку там ими пользуются не так часто, как в домах, и поэтому они служат дольше. При этом у них, как правило, самая низкая цена из всех материалов.

Физические свойства

Такой сплав как силумин по физическим свойствам очень часто сравнивают с нержавеющей сталью. Но он значительно легче стали, что является главным его достоинством. Несмотря на низкий вес, прочность силумина не уступает стали и другим металлам-аналогам. Как и алюминий, этот сплав не поддается коррозии   этому способствует защитная пленка, которая образуется из оксидных соединений. Такая пленка образуется на поверхности при малейших повреждения путем взаимодействия кислорода и молекул алюминия.

Цвет силумина серый, при разрезе серебристый, очень сильно напоминает цвет алюминия.

Декоративные элементы из силумина

Легкий вес сплава при высокой прочности возможен благодаря низкой плотности состава, которая значительно ниже чем у стали. Учитывая вышеизложенные преимущества, применение силумина на сегодняшний день предпочтительней применению стали. Учитывая относительно низкую стоимость сплава, силумин используется для производства дешевой бытовой техники, которая часто не уступает в надежности дорогим аналогам.

Его преимуществом также является пластичность. Благодаря этому он подходит для литься сложных форм, требующих равномерного распределения металла и прочной структуры. Литье в данном случае требует меньше усилий, что делает производство экономичнее.

Следует отметить, что физические свойства напрямую зависят от количества примесей. К таким относятся магний и марганец, которые добавляют целенаправленно. Или же цинк, кальций и железо, от которых просто не избавляются на производстве. Поэтому качество силумина может отличатся даже при одинаковой маркировке — оно зависит от технологии производства и добросовестности производителя.

К физически свойствам также относиться повышенная износостойкость. Изделия из этого вещества отличаются устойчивостью к механическим нагрузкам и длительным сроком эксплуатации.

Силуминовая головка блока ДВС

К недостатком материала можно отнести хрупкость. Изделия обладают повышенным уровнем прочности, но при превышении этого порога они могут треснуть. Их можно отремонтировать, для чего используют либо эпоксидный клей, либо сварку

Производство силумина

Изготовлением силумина занимаются не только крупные предприятия металлургической промышленности, но и частные лаборатории. Усовершенствование технологического процесса постоянно модернизируется.

1. Из руды добываются металлы для шихты, можно производить силумин из золы, которая остается после работ теплоэлектроцентралей. Зола восстанавливается способом электронизации и с помощью элемента — криолита. В шихте еще много иных примесей, которые не оказывают влияния на качественные характеристики сплава. Единственное — железо влияет на качество лигатуры, но если оно находится в пределах от 0,8 до 1,5%, то такое количество допускается и содержится в отходах после ТЭЦ, поэтому использование таких шлаков для изготовления продукции благотворно отражается на экологии.
2. В природе тоже встречаются соединения алюминия и кремния в бокситовой руде, но, согласно технологии, сплавы этих компонентов производятся искусственным путем, что способствует улучшению качества готовых изделий.

Что такое латунь

Материал внешне напоминает золото, но это соединение меди и цинка. Для улучшения эксплуатационных свойств в состав добавляют никель, железо, олово, свинец и иные ингредиенты. Примесей около 10%, а цинка от 30 до 35%.

• плотность 8500 кг/м 3 ;
• температура плавления от 880 до 950 0 С;
• легко поддается обработке;
• износоустойчивость;
• вязкость;
• в зависимости от содержания преобладающего металла, бывает теплопроводной или пропускающей электричество.

Производимая продукция: проволока, фольга, прутья, металлические листы, трубы, арматура. Из нее выполняют украшения, фоторамки и значки. Стоимость изделий относительно невысокая, а срок эксплуатации длительный, при этом не утрачивается товарный вид.

Сравнение силумина и латуни

Силумин или латунь что лучше? По сравнению с латунью силумин является более хрупким материалом, но по ценовым характеристикам он дешевле.

У кранов и вентилей из силумина непродолжительный срок службы, они быстро ржавеют и при возникновении технической аварии могут быстро сломаться, что не исключает затопление нижних этажей. Приборы учета энергетических ресурсов с использованием элементов из этого материала также могут не выдержать параметров высокого давления и быстро придут в негодность

Материал силумин не выдерживает высокую температуру воды, срок эксплуатации водопроводных кранов не превышает года, на них постепенно образовываются микротрещины, что приводит к поломке устройства.

Для систем водоснабжения выбирать лучше всего изделия из латуни, хотя они и дороже, но выдерживают горячую воду и высокое давление.

Как отличить силумин от латуни? Чтобы отличить эти два материала следует обратить внимание на цвет изделия, из которого они изготовлены: из латуни – желтоватого цвета, а из силумина – белого. Причем по весу первый тяжелее второго. Конструктивные изделия из силумина можно выбирать для иных целей, в случаях, если основная нагрузка приходится на другие элементы

Конструктивные изделия из силумина можно выбирать для иных целей, в случаях, если основная нагрузка приходится на другие элементы.

Совет! При выборе смесителей лучше не экономить, от этого зависит безопасность личная и окружающих.

Изделия из силумина сегодня пользуются спросом, так как они недорого стоят, а их внешний вид вполне эстетичен, но при выборе рекомендуется владеть знаниями об их предназначении.

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

Кремний залечивает горячие трещины

Присутствие кремния обычно предотвращает образование горячих трещин, а также улучшает текучесть литейных алюминиевых сплавов. Всего лишь 5 % кремния в сплаве обеспечивает достаточную степень изотермического затвердевания, чтобы исключить образование горячих трещин и, в то же время, повысить текучесть сплава. Литейщики часто называют алюминиевые сплавы с широким интервалом температуры затвердевания как «трудные для литья». Однако трудными их делает не широкий температурный интервал затвердевания, а скорее характерная, неизотермическая, форма кривых охлаждения, а также недостаточная жидкотекучесть. Обе эти проблемы – от отсутствия в достаточном количестве кремния. Американский литейный алюминевый сплав 332 (9,5%Si-3,0%Cu-1,0%Mg), его ближайший отечественный аналог – АЛ25, имеет относительно широкий температурный интервал затвердевания, но поскольку он содержит значительное количество кремния, то имеет неплохую жидкотекучесть и близкое к изотермическому затвердевание.

Литейные алюминиевые сплавы с большим содержанием кремния (американские серии 3хх и 4хх, группы I и II по ГОСТ 1583-93) значительную часть своего затвердевания «проводят» на эвтектической «площадке» кривой охлаждения. Когда охлаждение доходит до температур ниже этой «площадки», большая доля твердого сплава уже образовалась и только фазы с самыми низкими температурами затвердевания еще остаются жидкими (обычно эвтектики с участием меди и/или магния). К этому моменту сплавы уже успевают сформировать достаточную твердую и прочную структуру. Эта структура способна успешно противостоять усадке при оставшемся охлаждении от эвтектической «площадки» до полного затвердевания без образования горячих трещин.

Ценообразование

Хоть алюминий и входит в 5 самых распространённых металлов на планете, его запасы постепенно сокращаются. Поэтому производителям дешевле делать изделия из сплава, нежели использовать чистый материал. На стоимость силумина влияют некоторые факторы:

1. Чем больше процентов алюминия содержится в составе смеси, тем дороже материал будет. То же самое относится к содержанию титана.
2. При наличии визуальных дефектов и коррозийных процессов стоимость материала снижается.

Обычно цена сплава высчитывается в зависимости от стоимости компонентов, которые входят в его состав. Вещества и их количество указывается на изделии.

Смесь алюминия и кремния становится популярнее с каждым днём. Износоустойчивость, лёгкий удельный вес, устойчивость к воздействию коррозийных процессов — ключевые преимущества, привлекающие покупателей. Однако нельзя забывать про низкую прочность этого материала. При поломке изделия из силумина его можно починить с помощью эпоксидной смолы, клея для алюминия или аргоновой сварки.

Цена на лом силумина за 1 килограмм

Стоит отметить, что некоторые металлоприемки не будут разделять ни лом ЦАМа, ни дюраль, ни силумин и т.д. В таких пунктах существует такая категория, как лом алюминия микс и цена, как правило, здесь немного занижена, в среднем это около — 60 рублей за кг .

Те приемки, у которых есть в прайсе силумин будут давать в среднем такую же цену — 70 рублей за кг .

Также принимается стружка силумина. Однако, как и для цельно-кускового лома этого соединения, она сдается как смесь со стружкой прочих алюминиевых сплавов. Впрочем, большинство пунктов приема лома цветных металлов, могут потребовать сортирования стружки с высоким содержанием кремния отдельно.

Группы сплавов

Существует несколько групп, на которые подразделяется силумин. Это разделение осуществляется по применению этого материала для различных целей.

Эвтектический силумин, который имеет маркировку АК12, то есть всего лишь 12% содержания кремния, а также не упрочняется термической обработкой и не образуется усадочной прочности, рекомендуется использовать для изготовления герметичных деталей приборов или агрегатов невысокой нагруженности.

В качестве примера доэвтектического силумина можно взять сплав АК9ч. Для его изготовления уже применяется закалка при температуре в 530 градусов со временем выдержки от 2 до 6 часов. После этого идет процесс охлаждения материала в горячей воде и активизируют процесс старения при температуре в 175 градусов, который длится в течение 15 часов. Применение силумина этой группы осуществляется для изготовления нагруженных и крупногабаритных деталей.

Третья группа сплавов – это высоколегированный заэвтектический силумин, маркировка которого АК21М2. Принадлежность этого материала – поршневая группа сплавов. Этот материал предназначается для работы в среде с повышенными температурами, так как выделяется повышенной жаропрочностью, высоким коэффициентом износоустойчивости.

Применение [ править | править код ]

Применяются для литья деталей в авто-, мото- и авиастроении (напр., картеров, блоков цилиндров, поршней), и для производства бытовой техники (теплообменников, санитарно-технических запорных арматур, мясорубок), в скульптурной технике, в дешёвых электропневматических репликах оружия, иногда изготовляют ключи.

Недостатком силумина является высокая пористость и грубая крупнозернистая эвтектика отливок, что сильно отражается на воспроизводимости (стабильности) прочностных свойств получаемых деталей.

Силуми́н — сплавалюминия с кремнием. Химический состав — 4-22 % Si, основа — Al, незначительное количество примесей Fe, Cu, Mn, Ca, Ti, Zn, и некоторых других.

Лучшими литейными свойствами обладают сплавы Аl-Si (силумины). Высокая жидкотекучесть, малая усадка, отсутствие или низкая склонность к образованию горячих трещин и хорошая герметичность силуминов объясняются наличием большого количества эвтектики в структуре этих сплавов.

Плотность большинства силуминов 2650 кг/м3, т.е. меньше плотности чистого алюминия (2700 кг/м3). Они хорошо свариваются. Механические свойства зависят от химического состава, технологии изготовления (модифицирования, способа литья и т.д.), а также термической обработки. В двойных силуминах с увеличением содержания кремния до эвтектического состава снижается пластичность и повышается прочность. Появление в структуре сплавов крупных кристаллов первичного кремния вызывает снижение прочности и пластичности . Несмотря на увеличение растворимости кремния в алюминии от 0,05% при 200°С до 1,65% при эвтектической температуре, двойные сплавы не упрочняются термической обработкой. Это объясняется высокой скоростью распада твердого раствора, который частично происходит уже при закалке, а также большой склонностью к коагуляции стабильных выделений кремния. Единственным способом повышения механических свойств этих сплавов является измельчение структуры путем модифицирования.

Читать также: Сварочный аппарат устройство и принцип работы

АК##@@, где А — алюминий, К — кремний, ## — процентное содержание кремния в сплаве, @@ — другие химические элементы, содержащиеся в сплаве (если имеются). Встречается другая маркировка: АЛ##, где АЛ — алюминий литейный, ## — номер сплава.

В настоящее время практически во всех отраслях используется сплав из алюминия. Его применяют всюду, начиная от производства посуды, и до изготовления запчастей для автомобилей.

Особенности смесителей из латуни

Этот материал — смесь медного и цинкового сплава, при этом последний придаёт лучшую обрабатываемость, благодаря чему кран стоит гораздо дешевле аналога из чистой меди. Кроме того, он наделяет латунь повышенной коррозиестойкостью и способностью переносить резкие температурные перепады, поэтому такие смесители могут стабильно служить в течение длительного периода времени без потерь своих эксплуатационных свойств.

Изначально латунь имеет светло-золотистый цвет (из-за которого она используется и в ювелирной промышленности), но в большинстве случаев краны покрывают другим материалом: никелем, бронзой или хромом, причём последним чаще всего. Хромированная поверхность наделена зеркальным блеском, но на ней остаются разводы и отпечатки пальцев, поэтому она требует более частой очистки, нежели матовая. Ей обладают смесители, покрытые никелем.

Также существуют элитные позолоченные или посеребрённые модели, которые будут роскошно смотреться в богатых интерьерах.

Латунные смесители прочны, легко поддаются ремонту (причём европейские производители сантехники, как правило, используют одинаковые типоразмеры) и долговечны (их срок службы достигает 5 лет и дольше), но имеют и недостатки, например, они не слишком устойчивы к царапинам и сколам, однако на рабочие качества это не влияет.

Если вы приобретаете латунный кран без поверхностного покрытия, имейте в виду, что со временем на нём будет образовываться зеленоватый налёт, который, впрочем, легко удаляется подручными средствами. Кроме того, стоимость латунных кранов зачастую чересчур завышают.

Латунные краны применяются абсолютно везде: в квартирах и общественных местах, в кухнях и ванных комнатах. В зависимости от дизайна и покрытия их можно вписать в интерьер в любом стиле: от классики до модерна.

Иногда производители, желая сэкономить, изготавливают ручки латунных смесителей из пластика. Это ненадёжный вариант, которого следует максимально избегать.

Как произвести ремонт изделий из силумина

На изделиях из этого материала в процессе эксплуатации могут появиться трещины или сколы. Чем склеить силумин ? Чтобы восстановить внешний вид можно применить эпоксидный клей. Но при этом стоит учитывать, что при повышенных нагрузках это изделие работать не будет.

Технология выполнения операций:

1. Обезжирить места для склеивания и немного подсушить.
2. Развести клей в соответствующей консистенции и нанести на предназначенную для склеивания поверхность.
3. Соединить части изделия и приложить усилия, затем оставить на сутки в состоянии покоя.

Совет! Места склеивания рекомендуется армировать специальной шпатлевкой с волокнистым наполнителем. Вместо эпоксидной смолы можно использовать припои, предназначенные для алюминия или клеи для этого же материала.

Ремонт силумина с помощью сварки

Ошибочно думать, что сварка силумина — несложный процесс, который можно выполнить всем. При сваривании изделий может возникнуть много вопросов. Материал быстро нагревается, вследствие чего начинает появляться оксидная пленка. Такое явление не даст возможности соединиться частям изделия. Поэтому выбор сделан в пользу сваривания аргоном, так как именно этот газ обеспечивает защиту от внешних негативных факторов при выполнении операций. Сплав будет лучше восстанавливать и укреплять структуру. Как сварить силумин?

Описание процесса:

1. Подготовить электроды для сварки, для этих целей подойдут вольфрамовые неплавящиеся. Для сваривания изделий рекомендуется применять припои: НТS-2000, Harris-52 или ER 4043, предназначенные для сваривания алюминиевых конструкций.
2. Произвести обезжиривание свариваемых кромок.
3. Для обеспечения надежной свариваемости деталь необходимо зафиксировать в жестком приспособлении.
4. Перед проведением сварочных работ следует произвести разогрев поверхности до 220 0 С. Чтобы тепло было отведено, следует применять прокладки из стали.
5. Проведение сварочных работ. Для сварки поверхностей применяется переменный ток. Работа производится в ручном режиме.

После проведения работ изделия можно эксплуатировать при пониженных нагрузках. Перед непосредственным проведением сварки силумина в домашних условиях рекомендуется потренироваться на образцах.