Литой алюминиевый сплав

Если честно, каждый раз, когда слышу про 'литой алюминиевый сплав', хочется спросить – вы про какой именно? В теории всё гладко, а на практике даже АК12 и АК9ч по-разному ведут себя в зависимости от партии лома. У нас в ООО Хунань Цзято Новые Материалы был случай, когда из-за 0.3% примеси цинка в шихте вся партия АК7п пошла на переплавку – заказчик вернул отливки с трещинами в узлах крепления.

Где кроется дьявол

Сейчас многие гонятся за модными марками, а базовые вещи упускают. Возьмем обычный АК5М – казалось бы, отработанная технология, но если не выдержать температуру расплава в пределах 720-740°C, вместо равномерной структуры получаешь игольчатые включения кремния. Как-то пришлось разбираться с дефектом на крышке редуктора – заказчик жаловался на низкую герметичность. Оказалось, перегрели сплав всего на 15 градусов выше верхнего предела.

Особенно критично с толщиной стенок. Для тонкостенных отливок (3-5 мм) мы в ООО Хунань Цзято Новые Материалы давно перешли на АК12п – меньше горячих трещин, но и здесь есть нюанс: если скорость охлаждения выше 120°C/мин, появляются микропоры. Как-то для одного проекта делали корпусные детали с толщиной стенки 4 мм – трижды переделывали, пока не подобрали оптимальный режим термообработки.

Кстати, про термообработку – многие забывают, что для литых сплавов это не дополнение, а обязательная часть процесса. Без закалки и старения даже АК9Мч не покажет заявленных 280 МПа. На нашем сайте jthsa.ru есть технические спецификации, где мы честно указываем реальные характеристики после ТО, а не идеальные цифры из ГОСТ.

Скандий – панацея или маркетинг?

Когда мы начинали эксперименты с алюминиево-скандиевыми сплавами, думали, что это решит все проблемы. Реальность оказалась сложнее – даже 0.15% Sc дают прирост прочности, но только при строгом контроле всей цепочки. Первые промышленные партии в 2021 году показали неравномерность свойств – где-то твердость по Бринеллю 115, а где-то 95.

Самое сложное – удержать скандий в расплаве. Он активно взаимодействует с кислородом, поэтому без вакуумных печей и защитных атмосфер делать нечего. Мы в ООО Хунань Цзято Новые Материалы потратили полгода, чтобы отработать технологию добавления скандия в виде лигатуры Al-Sc 2% – иначе он просто выгорал.

Сейчас используем такие сплавы для ответственных деталей в авиакосмической отрасли – там где нужна стабильность при циклических нагрузках. Но стоимость производства все еще высока, поэтому для массовых отливок пока не вариант. Хотя для специальных применений – например, кронштейны для морской техники – уже экономически оправдано.

О чем молчат технологические карты

Ни в одной документации не написано, как поведет себя сплав при изменении влажности в цеху. Летом 2022 года у нас случился массовый брак – поры в отливках. Долго искали причину: и шихта в норме, и температура правильная. Оказалось – из-за высокой влажности формы не успевали просохнуть, пар при заливке создавал пустоты.

Еще один момент – подготовка шихты. Казалось бы, берешь лом, плавишь – что может быть проще? Но если в шихте окажется даже 5% загрязненного алюминия (например, с лаковым покрытием), вся химия сплава пойдет наперекосяк. Теперь у нас стоит обязательный этап – сортировка и предварительная очистка лома.

И да, никто не пишет про угар элементов. При переплаве теряется до 12% кремния и до 8% меди – это нужно учитывать при составлении шихты. Мы ведем журнал угара для каждой печи – у старой индукционной потери всегда выше, чем у новой газовой.

Провалы и находки

Самый болезненный провал был с заказом на крупногабаритные отливки для станкостроения. Делали из АК9Мч, все по технологии – а при механической обработке пошли трещины. Пришлось признать – для таких размеров нужен был другой сплав, с меньшим коэффициентом усадки. Перешли на АК12М2МгН – и проблема исчезла.

Из неожиданных находок – добавка стронция для модификации эвтектического кремния. Раньше использовали натрий, но он быстро выгорал. Стронций дороже, но дает стабильный результат. Правда, пришлось менять материал футеровки печи – стронций агрессивен к обычным огнеупорам.

Сейчас экспериментируем с комбинированными модификаторами – церий+стронций. Первые результаты обнадеживают – структура сплава получается более однородной. Но пока рано говорить о внедрении в серию – нужно провести еще серию испытаний на усталостную прочность.

Что в сухом остатке

За 15 лет работы с литыми алюминиевыми сплавами понял главное – не бывает универсальных решений. То, что идеально для корпусной детали, совершенно не подходит для силового элемента. В ООО Хунань Цзято Новые Материалы мы теперь для каждого проекта подбираем сплав индивидуально – иногда даже разрабатываем уникальный химический состав.

Современные тенденции – это не гонка за суперпрочностью, а поиск оптимального баланса между характеристиками и технологичностью. Часто проще взять стандартный сплав и правильно его обработать, чем использовать дорогой экзотический состав.

Если кому-то интересны детали – на нашем сайте https://www.jthsa.ru выложены реальные отчеты по испытаниям разных марок сплавов. Без прикрас, с графиками брака и успешными решениями. Как говорится, лучше один раз увидеть гистограмму распределения пор, чем сто раз услышать про 'высокое качество'.