Литейные алюминиевые сплавы — рабочая лошадка цветного литья. Они легче стали почти в три раза, не ржавеют, хорошо обрабатываются и обладают отличными литейными свойствами. Из них делают корпуса двигателей и редукторов, картеры, головки блока цилиндров, корпуса насосов, радиаторы, кронштейны, корпусную электротехнику. Марки этих сплавов в России обозначают по ГОСТ 1583 — буквенно-цифровой системой АК, АМ, АЦ, либо старыми обозначениями АЛ.
Ключевое отличие литейных сплавов от деформируемых (вроде Д16 или АМг) — высокое содержание кремния или других эвтектикообразующих элементов. Кремний резко повышает жидкотекучесть и снижает усадку, поэтому большинство литейных алюминиевых сплавов — это силумины, сплавы системы алюминий-кремний.
Силумины: АК12, АК9, АК7ч
Силумины — самая массовая группа. Содержание кремния от 6 до 13 %. Чем ближе состав к эвтектике (около 12 % Si), тем выше текучесть и плотность отливки, тем лучше заполняются тонкие стенки.
- АК12 (АЛ2) — простой эвтектический силумин, ~11–13 % Si. Лучшая текучесть и герметичность, не упрочняется термообработкой. Для тонкостенных корпусов, которые должны держать давление и не давать течей.
- АК9ч (АЛ4) — ~8–10,5 % Si с магнием. Упрочняется термообработкой Т6, прочнее АК12. Для нагруженных корпусов, картеров, деталей арматуры.
- АК7ч (АЛ9) — ~6–8 % Si с магнием. Термоупрочняемый, хорошее сочетание прочности и пластичности, широко применяется в кокильном и песчаном литье.
- АК9М2, АК12М2 (аналог ADC12) — с добавкой меди, специально для литья под давлением: хорошая текучесть и прочность при невысокой цене.
Высокопрочные и специальные сплавы
Когда нужна максимальная прочность, а не текучесть, применяют сплавы на других системах:
- АМ5 (АЛ19) — алюминий с медью, высокая прочность и жаропрочность, но плохие литейные свойства, склонность к трещинам. Для нагруженных и теплонапряжённых деталей.
- АМг (АЛ8, АЛ27) — алюминий с магнием, лучшая коррозионная стойкость, для морского и пищевого применения, декоративного анодирования.
- АК8М (АЛ32), АК5М (АЛ5) — комплексно-легированные, баланс прочности и литейности для ответственных корпусов.
Свойства марок: сравнение
| Сплав | Si, % | Текучесть | Герметичность | Термообработка |
|---|---|---|---|---|
| АК12 (АЛ2) | 10–13 | отличная | отличная | нет |
| АК9ч (АЛ4) | 8–10,5 | хорошая | хорошая | Т6 |
| АК7ч (АЛ9) | 6–8 | хорошая | хорошая | Т4, Т6 |
| АМ5 (АЛ19) | <0,3 | слабая | средняя | Т4, Т5 |
| АК12М2 | 10–13 | отличная | хорошая | нет (ЛПД) |
Текучесть, герметичность и усадка
Для литейщика важнейшие технологические свойства сплава — жидкотекучесть, герметичность и склонность к усадке. Высококремнистые силумины (АК12) текут лучше всего и дают герметичные тонкостенные отливки без пор — поэтому именно их берут для корпусов, работающих под давлением жидкости или газа. Сплавы с медью (АМ5) текут хуже и склонны к усадочной рыхлоте, требуя усиленных прибылей и направленной кристаллизации.
Термообработка и модифицирование
Прочность многих силуминов поднимают термообработкой Т6: закалка с 535 °C и искусственное старение. Это повышает предел прочности АК9ч с ~160 до 230–280 МПа. Важно: литьё под давлением из-за газовой пористости обычно не закаливают — поры вскрываются. Структуру эвтектики измельчают модифицированием (натрий, стронций), что повышает пластичность и прочность.
Выбор литейного алюминиевого сплава — это всегда компромисс между текучестью и прочностью. Кремний даёт литейность, медь и магний дают прочность, но усложняют литьё.
Как выбрать сплав под деталь
Сначала определите способ литья (ЛПД, кокиль, песок, ЛВМ) и требования к детали (давление, нагрузка, коррозия, вес), затем подбирайте марку. Для большинства бытовых и общетехнических корпусов хватает АК12 или АК9ч. Не гонитесь за «высокопрочным» сплавом без необходимости — он часто хуже льётся и дороже в браке.
В МЕТГЕН инженеры помогут подобрать литейный сплав под способ литья и условия работы детали, согласуют марку с цехом по ГОСТ 1583 и заложат корректные припуски под механообработку. Пришлите чертёж и условия эксплуатации.