Алюминий АД31

Марка: АД31	Класс: Алюминиевый деформируемый сплав
Использование в промышленности: для изготовления деталей невысокой прочности и высокой коррозионной стойкости, работающих в интервале от -70 до 50 град.

Химический состав в % сплава АД31
Fe	до 0,5
Si	0,3 - 0,7
Ti	до 0,15
Al	97,25 - 99,3
Cu	до 0,1
Mg	0,4 - 0,9
Zn	до 0,2

Дополнительная информация и свойства

Удельный вес: 2710 кг/м3 Термообработка: Закалка и старение Твердость материала: HB 10 -1 = 80 МПа

Механические свойства сплава АД31 при Т=20oС
Прокат	Толщина или диаметр, мм	E, ГПа	G, ГПа	σ-1, ГПа	σв, (МПа)	σ0,2, (МПа)	δ5, (%)	ψ, %	σсж, МПа	KCU, (кДж/м2)	KCV, (кДж/м2)
Полоса, пруток прессованный закаленный и искусственно состаренный	20-100	71	26,5	90	250	210	13		230	0,5

Механические свойства сплава АД31 при высоких температурах
Прокат	T испытания	σв, (МПа)	σ0,2, (МПа)	δ5, (%)	ψ, %
Пруток, профиль закаленный и искусственно состаренный 20 мм	20 100 200 250 300	240 210 160 120 60	200 180 150 100 50	17 17 16 16 20	70 70 65 65 85

Механические свойства сплава АД31 при низких температурах
Прокат	T испытания	σв, (МПа)	σ0,2, (МПа)	δ5, (%)	ψ, %
Пруток, профиль прессованный закаленный и искусственно состаренный	20 -70	240 250	220	12 11	50 45

Физические свойства сплава АД31
T (Град)	E 10- 5 (МПа)	a 10 6 (1/Град)	l (Вт/(м·град))	r (кг/м3)	C (Дж/(кг·град))	R 10 9 (Ом·м)
20	0.71			2710		34.4
100		23.4	188		921

Характеристика сплава алюминия АД31: сплавы АД31, АДЗЗ, АВ п о в ышенной пластичности и коррозионной стойкости системы А1—Mg—Si упрочняются по единому режиму: температура нагрева под закалку 520—530 °С, температура искусственного старения 1С0— 170 °С, время выдержки 10—12 ч. Для высоконагруженных деталей, работающих в условиях переменных нагрузок, старение проводят при 150— 160°С. Для достижения максимальной прочности старение полуфабрикатов следует проводить не позднее чем через 1 ч после закалки, иначе наблюдается снижение o_в и о_0,2 на 30—50 МПа.

Коррозионная стойкость сплавов высокая; они не склонны к коррозионному растрескиванию под напряжением независимо от состояния материала. Наиболее прочный сплав АВ по коррозионной стойкости уступает сплавам АД31, АДЗЗ.

Сплавы удовлетворительно соединяются точечной, шовной и аргонодуговой сваркой. Обрабатываемость резанием в отожженном состоянии неудовлетворительная, в закаленном и состаренном — удовлетворительная.

Сплав АД31 применяется для деталей невысокой прочности, от которых требуется хорошая коррозионная стойкость и декоративный вид, работающих в интервале температур —70-50 °С. Сплав применяется для отделки кабин самолетов и вертолетов с различными цветовыми покрытиями. Используется в строительстве для дверных рам, оконных переплетов, эскалаторов, а также в автомобильной, легкой и мебельной промышленности.

Производство профилей из сплава АД31 и подобных: полые профили получают двумя способами: трубным методом из полого слитка и прессованием в комбинированную матрицу из заготовки сплошного сечения. Последний метод получил наиболее широкое распространение, так как он позволяет получать полые профили сложной конфигурации с наименьшей разнотолщинностью по длине.

Номенклатура пустотелых профилей чрезвычайно широка: минимальное отверстие 2,2—2,5 мм при толщине стенки 1,5— 5 мм; максимальные габариты определяются диаметром описанной окружности, не превышающей 500 мм при толщине стенки не менее 6—10 мм. Получаемые таким образом изделия имеют одно или несколько отверстий различных форм.

Пустотелые профили прессуют как из легкодеформируемых сплавов АД31, АДЗЗ, АВ, АМг2, так и из труднодеформируемых сплавов Д16, АМгб.

Типовая конструкция прессовой комбинированной матрицы с выступающим гребнем представлена на рис. Матрица имеет корпус 1, собственно матрицу (втулку) 2, рассекатель 3, заканчивающийся иглой 4, которая входит в собственно матрицу. Матрица и игла образуют кольцевой канал, через который выпрессовывается профиль.

Перед входом в кольцевой канал металл заготовки разделяется на два или более потоков в зависимости от конструкции рассекателя. Эти потоки непосредственно перед кольцевым каналом встречаются и свариваются в так называемых карманах матрицы и затем уже выпрессовываются через кольцевой канал. На макро-темплете хорошо заметны сварные швы, число которых равно числу потоков. Исследование сварных швов показало, что по прочности они могут достигать 95% от прочности основного сечения.

Для получения высокопрочного сварного шва необходимо в сварочной камере (кармане) создать высокие гидростатические давления, в 10—15 раз превышающие предел текучести прессуемого металла.

Высота кармана матрицы в значительной мере зависит от диаметра контейнера:

Диаметр контейнера, мм	115	130	170	225	250 - 270	300 и более
Высота кармана, мм	10	15	20	25	30	40

При прессовании разнотолщинных профилей (толщина одной полки превышает в 2 или более раз толщину остальных) для выравнивания скоростей истечения увеличивают объем сварочной камеры в полости гребня, а также эффективную длину рабочих поясков, как на игле, так и на матрице.

Одной из особенностей прессования полых профилей является необходимость получения качественного сварного шва, что достигается за счет наиболее полного удаления металла после прессования из карманов матрицы.

Прессостаток можно отделять путем среза фасонным ножом или путем отрыва при ходе контейнера в сторону, противоположную прессованию. Последний способ нашел наибольшее применение.

Применение последнего способа позволяет полностью удалять остатки металла предыдущего слитка, остающегося в карманах матрицы. Оставшийся металл при прессовании профилей из труднодеформируемых сплавов приводит к несвариваемости шва по длине 2 и более метров.

Для прессования профилей из сплавов Д16 и АМг6 также целесообразно применять матрицы с полуутопленным гребнем.

Особенности данной конструкции следующие: наиболее слабое звено в конструкции матрицы с выступающим гребнем—стойки гребня отсутствуют. Гребень на 1/3 своей высоты выполняется монолитно с корпусом матрицы;

торцовая поверхность матрицы-вставки имеет выемку, являющуюся продолжением кармана собственно матрицы, что позволяет увеличить общую высоту кармана непосредственно под рассекателем до 50 мм без ослабления самого гребня;

форма выемки возможно более приближается к углам естественного истечения металла, что препятствует застою металла в кармане и способствует полному отрыву прессостатка;

ширина рабочих поясков матрицы принимается такой же, как и для прессования сплошных профилей, но для сплава АМг6 их увеличивают на 50%.

Стойкость данной комбинированной матрицы в 20—30 раз выше стойкости обычной матрицы с выступающим гребнем.

В последнее время для улучшения качества наружной поверхности и увеличения скорости прессования профилей из трудно-деформируемых сплавов применяют водоохлаждаемые матрицы.

Типовая конструкция такой матрицы приведена на рис. справа. Собственно охлаждаемой частью комбинированной матрицы является матрица-вставка, где с обратной стороны вокруг рабочего очка выполняется кольцевой канал, в который подводится вода.

Температурно-скоростные режимы прессования пустотелых профилей приведены в таблице.

Интенсивность охлаждения (подача воды) подбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить нормальное начало процесса прессования и возможность его продолжения с повышенной скоростью, без изменения температурных режимов нагрева заготовки и контейнера.

Внедрение водоохлаждаемых матриц позволило значительно улучшить чистоту поверхности профилей — на 1—2 балла. Однако стойкость таких матриц несколько уменьшается по сравнению с обычными (без охлаждения).

Контроль наружной поверхности, геометрических размеров, качества микро- и макроструктуры, а также механических свойств существенно не отличается от контроля обычных сплошных профилей. Отличие — обязательный контроль на свариваемость швов. Такой контроль можно проводить двумя путями — методом визуального контроля поперечных макрошлифов и методом излома образцов длиной 30—50 мм вдоль по шву. Выявление внутренних дефектов пустотелых профилей ответственного назначения проводится методом ультразвукового контроля. Контроль качества внутренней поверхности указанных выше изделий осуществляется с помощью перископических устройств.

Полые профили прессуют длиной 5—15 м на малых прессах, а длиной 25—50 м — на больших, с последующей разрезкой на мерные длины непосредственно на столе пресса.

Значения выхода годного при прессовании пустотелых профилей приведены в табл. На величину выхода годного влияет длина прессостатка, достигающая 25—30% от массы слитка.