Алюминиевые сплавы являются очень важным классом конструкционных металлов для применения при отрицательных и даже криогенных температурах. Их применяют в деталях для работы при таких низких температурах как –270 °С. При отрицательных температурах большинство алюминиевых сплавов проявляют лишь незначительные изменения своих прочностных свойств.
Предел прочности при растяжении (временное сопротивление) и предел текучести алюминиевых сплавов со снижением температуры могут лишь незначительно уменьшаться, а ударная прочность остается приблизительно постоянной. Поэтому алюминий является полезным материалом для многих низкотемпературных применений [1, 2, 3].
Алюминий или нежавеющая сталь?
Основным сдерживающим фактором широкого применения алюминиевых сплавов в криогенной технике является их довольно низкое относительное удлинение по сравнению с некоторыми аустенитно-ферритными сталями. Поэтому в критических применениях с повышенными требованиями к безопасности, применяют все-таки эти нержавеющие стали.
Биметаллические радиаторы против алюминиевых | Экспертное мнение
Хорошим примером применения алюминиевых сплавов при низких температурах является изготовление сосудов давления, которые работают в интервале температур от -195 до 65 °С. Здесь применяют алюминиевые сплавы 5083 и 5456. У этих сплавов в интервале температуры от комнатной до –195 °С предел прочности при растяжении возрастает на 30-40 %, предел текучести – на 5-10 % и относительное удлинение – на 60-100 %.
Прочность при низких температурах
Алюминий и его сплавы, в отличие от сталей, не имеют порога хладноломкости. Напротив, их прочность со снижением температуры возрастает. Длительная выдержка при низких температурах не оказывает влияния на уровень прочностных свойств стабильных термически упрочненных алюминиевых сплавов как непосредственно при этих низких температурах, так и при возвращении к комнатной температуре.
Свежезакаленные термически упрочняемые сплавы могут поддерживаться в этом состоянии в течение длительного времени, если их хранить при низкой температуре для задержки процесса старения. Самолетные заклепки из сплавов AlCuMgSi (дюралюминов) подвергают нагреву под закалку при 495 °С в течение от 5 до 60 минут в зависимости размеров и количества заклепок, после чего они закаливаются в холодной воде. При комнатной температуре заклепки остаются пластичными в течение двух часов, при –5 °С это состояние сохраняется 45 часов, а при –15 °С – 150 часов!
Примеры прочностных характеристики алюминия и алюминиевых сплавов при снижении температуры показаны на рис. 1-3.
Рисунок 1 – Mechanical properties of different degree of purity aluminium at various temperatures:
(1) Purity 99,5%; (2) Purity 99,99%; (3) Purity 99,997% [3]
Рисунок 2 – Tensile Properties of 6061 Alloy Heat Treated, Artifically Aged [1]
Рисунок 3 – cryogenic properties of alloys 2090 and 2219 [1]
Относительное удлинение
Относительное удлинение большинства алюминиевых сплавов также возрастает со снижением температуры вплоть до –196 °С. У некоторых сплавов Аl-Mg при содержании магния более 4,5 % со снижением температуры относительное удлинение сначала увеличивается, а затем снова снижается, но все равно остается выше, чем при комнатной температуре.
Деформированными алюминиевыми сплавами, которые чаще всего применяют для работы при низких температурах, являются сплавы 1100, 2014, 2024, 2090, 2219, 3003, 5083, 5456, 6061, 7005, 7039 и 7075 [1].
- ← Previous Алюминиевый профиль с тонкой стенкой
- Алюминиевые сплавы для низких температур Next →
Источник: aluminium-guide.com
Температура плавления алюминия
Переход Al, сплавов на его основе, из твёрдого агрегатного состояния (исходного) в жидкое, происходит, когда к нему подводится тепло. Сделано это может быть снаружи, либо посредством его подачи непосредственно в толщу материала (вариант, индукционный нагрев).
Общая информация о процессе
В твёрдом состоянии кристаллическая решётка металла состоит из зёрен, пространственно ориентированных произвольным образом (подобные структуры именуются поликристаллическими).
В процессе плавления объём металла увеличивается. У химически чистых, он происходит быстро и при определённых температурах. Пример. Фактическая температура плавления Al (t):
Резкое увеличение объёма происходит под воздействием определённого тепла, инициирующего плавление. Данная величина именуется скрытой теплотой.
Последнее способствует тому, что исходная кристаллическая структура материала теряет упорядоченность и плотность. Процесс обратим (охлаждение/нагревание).
Температура плавления, именуемая равновесной
Любые химически чистые металлы, включая алюминий, имеют температурную характеристику, именуемую «точка плавления». Материалы, достигая её, становятся жидкими. Для незначительных объёмов образцов алюминия переход в иное агрегатное состояние происходит настолько быстро (в плане изменения температурного режима), что измерить его можно с точностью до 0,1°С.
Обратная процедура, предусматривающая переход в твёрдое состояние, происходит при достижении «точки затвердевания». При равновесных условиях, при чисто теоретическом допущении, её значение равно температуре плавления. Фактически между этими значениями существуют незначительные разбросы.
Температуры начала и завершения плавления
Эти две величины также необходимо учитывать при рассмотрении вопроса плавления металлов:
- первая, «солидус» (твёрдый) – это значение температуры, по достижению которой начинается процесс плавления;
- вторая, «ликвидус» (жидкий) – обозначает показатель, достижение которого приводит к завершению плавления.
Сплавы на основе алюминия, начинают кристаллизоваться при достижении значения, именуемого «ликвидус». Заканчивается отверждение при достижении «солидус». Между этими значениями металл находится в кашицеобразном состоянии.
Влияние на процессы плавления примесей, легирующих элементов
Для сплавов, определение «температура плавления» фактически не используется, так как данный процесс идёт в определённом интервале температур.
Особенности плавления силумина
Различные сплавы, имеющие широкий температурный интервал между величинами ликвидус (солидус), именуются эвтектическими. Пример. E cплавов на основе Al, в составе которых 12,5 % Si, этот диапазон сокращён до точки плавления. Именно эта температурное значение будет называться эвтектическим. Данный сплав относится к группе силуминов, обладающих литейными свойствами.
Её величина составляет 577°С.
Рост процентного содержания Si приводит к снижению величины «ликвидус» от max (значение для чистого Al составляет 660°C) с величиной «солидуса» (577°С).
Среди иных легирующих материалов следует упомянуть Mg. Эвтектической температуры в 450°С можно достичь при его содержании в 18,9%. Для Gu эта температура равна 548°С. Для Mn, 658°С.
Большинство сплавов содержит три и более легирующих элемента. Поэтому рассмотренные температуры могут быть ещё ниже.
Процесс плавления алюминия (его сплавов), весьма сложный технологический процесс. Для получения требуемого результата следует учитывать значительное количество внешних факторов, включая различные температурные характеристики.
Источник: aluminiypro.ru
Какую температуру выдерживает алюминий
Дмитрий Никитин
Постов 61 55
Был 13.06.2023 в 17:35
Хотя алюминий является самым распространенным металлом, он остается ценным и востребованным в разных отраслях хозяйствования. В домашних условиях ему также находится применение, поэтому вопрос, при какой температуре плавится алюминий, интересует многих умельцев. Хочу рассказать о том, как дома провести плавку алюминия, что для этого нужно, и при каких условиях это сделать проще.
Для плавки не нужно сверхсложное оборудование
Источник masterclub.online
О понижении температуры плавления и условиях плавки
Хозяева решают расплавить алюминий по разным причинам. Иногда с его помощью исправляют дефект, иногда просто хотят сделать отливки из отслуживших свое деталей, оконной и мебельной фурнитуры и просто обломков дюраля.
Все эти полезные занятия, включая плавление алюминия в домашних условиях, возможны благодаря низкой температуре плавления металла. Разумеется, низкой она считается относительно других металлов. Так, если чугун начинает плавиться при 1100°C, а сталь – при 1300°C, то плавка алюминия начинается уже при 660°C.
Подготовленное сырье (обрезки профиля)
Источник usamodelkina.ru
И, хотя домашнюю плиту даже близко нельзя разогреть до подобных температур, плавить алюминий в домашних условиях все-таки можно. Для плавки алюминиевого лома используют специальное устройство – муфельную печь или аналогичные самодельные приспособления. Чтобы понизить температуру процесса, используют металл в виде порошка.
Плавится он, действительно, чуть быстрее. Но при этом становится более активным, и лучше взаимодействует с кислородом воздуха, что может закончиться воспламенением или окислением. Образование оксида прекратит дальнейшее течение процесса, ведь его температура плавления превышает 2000°С.
Перед началом плавки важно убедиться, что алюминиевое сырье сухое. В противном случае попадание влаги может спровоцировать взрыв. Правда, речь идет о порошкообразной алюминиевой пудре, способной к образованию взрывоопасных смесей с воздухом и к самовозгоранию.
Пудра алюминиевая пигментная (для производства красок)
Источник ochv.ru
Как выбрать подходящее сырье: роль флюса
Для того, чтобы расплавить алюминий в домашних условиях, нужно запастись сырьем. В качестве исходного материала не обязательно использовать алюминиевую пудру; подойдет самый разный лом, например:
- Для получения заготовки высокого качества удобно использовать алюминиевую проволоку. Ее предварительно готовят: мелко режут и прессуют (плотно сминают) пассатижами. Это делают для того, чтобы металл меньше контактировал с атмосферным кислородом.
- Если качество будущей заготовки не так важно, сырьем могут послужить обрезки алюминиевого профиля, отслужившие детали и даже консервные банки. Все это также нарезают на небольшие части.
Не стоит беспокоиться, если на поверхности металла остались следы краски. Во время плавки краска и остальные примеси отойдут в виде шлаков. Однако нельзя забывать и не принимать во внимание, что в этом случае процесс сопровождается выгоранием лакокрасочные материалы и образованием токсичных паров.
Использование вторсырья для получения металла
Источник sdelaysam-svoimirukami.ru
Во время плавления применяют флюс, вещество (смесь), которое помогает удалять оксиды с поверхности и улучшает качество результата. Флюс лучше приобрести в готовом виде; если такой возможности нет, его смешивают из равных частей хлорида калия и натрия (по 45%) и криолита (10%).
Как проходит плавка: технология процесса
Технология литья в промышленных и в домашних условиях принципиально ничем не отличается. Так как процесс связан с использованием открытого пламени, важно соблюдать противопожарную безопасность и обязательно использовать индивидуальные средства защиты (очки, перчатки). После того, как лом подготовлен, выполняют следующие работы:
- Выбирают подходящую для плавки посуду. Если нет готового огнеупорного тигля (стального, чугунного или фарфорового), его заменит емкость из стали или чугуна, поскольку их температуры плавления превышают 1000°С.
Печь на газовой горелке
Источник masterclub.online
- Изготавливают форму для расплава. Для простой отливки берут открытую форму (например, жестяную банку). Для отливок сложной геометрии изготавливают закрытую форму на основе детали-макета. Формующим материалом служит кремнезем, скульптурный гипс или, например, смесь речного песка и жидкого стекла.
- Плавят лом. Лучше всего использовать муфельную печь, но подойдут и другие источники тепла. Обязательно использование флюса (для отведения вредных примесей). Флюс берется в количестве 2-5% от веса металла.
- В течение некоторого времени расплав, который достигает консистенции ртути, держат разогретым. На его поверхности образуется шлак, его периодически снимают.
- Изготавливают отливку. Чистый расплавленный алюминий наливают в форму или подготовленную емкость (можно просто на лист стали), дают остыть. Плавильную посудину быстро охлаждают, чтобы оставшийся на стенках шлак не прилип.
Заливка жидкого алюминия в форму
Источник 3dspektr.ru
- Оценивают результат. Даже если вы решили расплавить алюминий дома ради эксперимента, полученный слиток интересно рассмотреть, чтобы оценить однородность структуры, чистоту и пористость.
Источники тепла
Оптимальным будет проведение плавки в муфельной печи. Ее использование существенно упрощает процесс и позволяет получить металл высокого качества. Но такое специфическое оборудование есть далеко не у каждого, поэтому чаще вопрос, как плавить алюминий, решается с помощью следующих средств:
- Если есть гараж или вообще частная территория, сооружают плавильную печь. Ее складывают из кирпича, не используя цементный раствор. Обязательный элемент – отверстие для нагнетания воздуха; источником воздушного потока служит вентилятор, фен или пылесос.
- Иногда тигель для плавки изготавливают из стальной емкости или, например, обрезка стальной трубы.
- В условиях квартиры ограничиваются плавкой небольшого количества лома, источником тепла служит газовая горелка или паяльная лампа. Можно использовать газовую плиту, но только для совсем небольших объемов сырья.
Кирпичную печь сооружают с учетом норм пожарной безопасности
Источник solidiron.ru
О плавке алюминия в кирпичной печи в следующем видео:
Коротко о главном
Алюминий несложно расплавить в домашних условиях, так как он обладает достаточно низкой температурой плавления. Сырьем для плавки служит алюминиевая проволока и мелкий лом, источником тепла – муфельная печь, паяльная лампа, газовая плита или горелка. Технология включает использование тугоплавкой посуды и флюса, помогающего улучшить качество металла.
Напишите в комментариях, приходилось ли вам выплавлять алюминий из лома, какой способ вы использовали, и удовлетворил ли вас результат?
- # алюминий
- #плавится
- #при какой температуре
- #температура плавления
- Добавить в закладки
- Прочитать позже
Источник: m-strana.ru