Применение алюминиевых сплавов в строительстве и транспорте

В 1975 г. Мытищинский машиностроительный завод приступил к изготовлению опытной партии вагонов серии «И» для метрополитенов (рис. 3.4). В конструкции вагонов для нагруженных деталей применен сплав 1915 в виде профилей различной конфигурации, а сплав АМг6 — в виде листов для обшивки кузовов. Вагон серии «И» предназначен для скоростей движения до 100 км/ч. По техническим и эксплуатационным характеристикам вагон новой серии лучше всех ранее изготовленных. Некоторые сравнительные характеристики вагонов приведены в табл. 3.3.

Опытные вагоны из алюминиевых сплавов проходят эксплуатационную проверку на одной из линий Московского метрополитена.

Алюминиевые сплавы системы А1—Mg широко используют для отделки пассажирского салона вагонов (раскладки, оконные и дверные рамы и т. п.). Эти материалы нашли применение и для оформления и отделки станций метрополитенов вместо облицовки стен и несущих колонн мрамором и гранитом, при этом профильный листовой прокат перед монтажом подвергают декоративному анодированию. Отделка сводов наклонных эскалаторных тоннелей алюминиевыми конструкциями из гнутого профиля позволила одновременно решить проблему гидроизоляционной защиты этих сооружений.

Однако опыт эксплуатации алюминиевых конструкций в метрополитенах показал и неэффективность их применения. Так, наличие на наружной поверхности кузова вагона декоративной полосы из алюминиевого сплава приводит к развитию контактной коррозии на на этой поверхности; через 3 года эксплуатации на большинстве вагонов возникают сквозные коррозионные поражения в районе декоративных полос. Значительному коррозионному поражению подвержены и алюминиевые конструкции, использованные для декоративной отделки стен, колонн и др. даже при наличии на алюминиевой поверхности анодной или оксидной пленки. Наиболее характерный вид коррозионного поражения — питтинги и язвы.

В связи с этим был проведен дополнительный комплекс исследований по определению коррозионных свойств алюминиевых сплавов в воздушной и водной средах. Испытывали образцы из алюминиевых сплавов марок АМгЗ, АМг6, 1915 и 1935.

Результаты показали, что при полном погружении образцов в грунтовые воды коррозионные потери их по сравнению с потерями при испытаниях в атмосфере оказались более чем в 10 раз выше. На поверхности образцов из сплавов АМгЗ и АМг6 наблюдается образование точечной коррозии; глубина питтингов 0,1—0,25 мм. При этом происходит снижение прочностных характеристик образцов, особенно пластичности (до 40 %).

На поверхности образцов из сплава 1915 наблюдается образование глубокой местной коррозии с расслоением (до 1,5 мм), а на сплаве 1935 — послойная коррозия.

Опыт изготовления и эксплуатации вагонов и других транспортных конструкций из алюминиевых сплавов показал их высокую надежность в отношении коррозионной и абразивной стойкости. Однако накопленные данные свидетельствуют и о том, что при разработке конструкций новых алюминиевых вагонов и их узлов необходимо всесторонне учитывать свойства применяемых сплавов и их сварных соединений в условиях нагружений, характерных для разрабатываемого узла.

Освоенные металлургической промышленностью прогрессивные алюминиевые сплавы, обладающие высокими технологическими свойствами и позволяющие изготовлять профили и панели необходимой конфигурации и размеров, дают возможность получить дополнительный технико-экономический эффект от снижения массы грузовых и пассажирских вагонов.

2. АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ В АВТОМОБИЛЬНОМ ТРАНСПОРТЕ 1

Расширение применения алюминиевых сплавов в конструкциях автомобилей обусловлено стремлением повысить их технико-эксплуатационные характеристики путем реализации преимуществ алюминия перед такими традиционными материалами, как сталь и чугун.

Применение алюминиевых сплавов для изготовления ненагруженных элементов позволяет снизить их массу в 3 раза, а для несущих конструкций — в 1,5—2 раза. Уменьшение собственной массы автомобиля приводит к увеличению грузоподъемности, снижению расхода топлива, износа шин и эксплуатационных расходов.

Высокая коррозионная стойкость алюминиевых сплавов позволяет применять их для производства узлов и деталей, работающих в условиях воздействия агрессивных сред. Алюминиевый прокат получил широкое применение для изготовления кузовов, цистерн, обшивки автобусов и фургонов, а также значительной номенклатуры навесных деталей (панелей дверей, крышек багажников, бамперов и пр.). В ряде случаев такие детали применяют без предварительной окраски.

Алюминиевые сплавы обладают высокой теплопроводностью в (3— 4 раза выше стали), что позволяет применять их для изготовления таких теплонагруженных деталей, как поршни, головки и блоки цилиндров, тормозные колодки и др.

К одним из важнейших преимуществ алюминиевых сплавов следует отнести их технологичность. При производстве алюминиевого литья можно применять высокопроизводительное оборудование, обеспечивающее получение высокоточных отливок с минимальными припусками на механическую обработку (литье под низким и повышенным давлением, точное литье и литье в кокиль). Механическая обработка отливок не представляет значительных затруднений. Допускается транспортировка жидкого металла с металлургических на литейные заводы, что обеспечивает существенную экономию электроэнергии и топлива.

Автомобильная промышленность — один из основных потребителей алюминия и его сплавов. Объем потребления возрастает не только вследствие увеличения выпуска автомобилей, но и в результате повышения расхода сплавов на единицу продукции. Вместе с тем расширению применения алюминия в отечественном автомобилестроении препятствуют высокая стоимость (по сравнению со сталью и чугуном), конкурирующие отрасли промышленности и пр.

Расчеты показывают, что высокая стоимость алюминия и использование высокопроизводительного, но дорогого оборудования для литья полностью окупаются и дают значительный экономический эффект при организации крупносерийного производства на заводах автомобильной промышленности. Поэтому в настоящее время алюминиевые сплавы широко используют для изготовления деталей двигателей и автомобилей.

Существующий дефицит первичного алюминия вызывает необходимость подробного изучения возможных путей более рационального и экономного его использования. Наиболее эффективный путь решения этой задачи — расширение применения при производстве деталей из алюминиевых сплавов вторичного сырья. Прежде всего это относится к замене ряда первичных сплавов вторичными и непосредственному их применению для изготовления деталей. Представляется также целесообразным проведение работ по унификации литейных алюминиевых сплавов, применяемых в различных отраслях народного хозяйства, с целью установления оптимального легирующего комплекса, позволяющего снизить расход дефицитных цветных металлов.

Указанные направления, естественно, не исчерпывают весь перечень мероприятий, который позволит обеспечить эффективное снижение расхода первичного алюминия.

Выпускаемые заводами Вторцветмета серийные сплавы имеют широкие интервалы содержания основных компонентов, практически нерегламентированное содержание примесей, газов и неметаллических включений. Применение таких сплавов не может обеспечить требуемое качество литья. Разработка технологических процессов, позволяющих выплавлять вторичные сплавы в пределах первичных

аналогов по ГОСТ 2685—75, позволит организовать централизованное производство сплавов в чушках без разделения их на первичные и вторичные. Учитывая изложенное, в автомобильной промышленности проводят работы по созданию высококачественных литейных сплавов с оптимизированным легирующим комплексом и расширенными пределами содержания примесей, позволяющими использовать при выплавке сплавов сырьевые запасы заводов Вторцветмета, переплава стружки, низкосортных силуминов и алюминия.

Совместные работы предприятий Минавтопрома и Минцветмета СССР позволили создать ряд марок литейных алюминиевых сплавов (АК9С, АК12М2р, АК9М2а и переплавы алюминиевой стружки различных марок), которые по металлургическому качеству, уровню физико-механических свойств и технологичности приближаются к первичным аналогам. В структуре потребления литейных вторичных алюминиевых сплавов объем применения новых высококачественных сплавов достигает в настоящее время более 30 % (22 % в 1976 г.).

Применение в автомобильной промышленности алюминиевых деформируемых вторичных сплавов типа ВД1, ДМГ, АКМ, В95-2 также представляется перспективным с точки зрения экономии первичного алюминия. Так, при приготовлении 1 т вторичного сплава ВД1 экономится 460 кг чушкового первичного алюминия.

Вторичные алюминиевые деформируемые сплавы в основном в виде листа можно успешно применять в качестве обшивочного материала фургонов, рефрижераторов, автобусов и пр., т. е. там, где не применяют при изготовлении детали глубокую вытяжку. В то же время повышение пластических характеристик полуфабрикатов из этих сплавов позволило бы существенно увеличить объемы их применения.

Рассмотрим основные области применения алюминиевых сплавов в автомобильной технике.

Применение алюминиевых сплавов тех или иных марок для блоков цилиндров зависит от размеров двигателя и технологии литья. По зарубежным данным, вполне работоспособны блоки, отлитые из заэвтектических силуминов, однако в большинстве случаев применяют блоки с чугунными гильзами — сухими (залитыми или вставными) и мокрыми. Для карбюраторных двигателей сравнительно небольших размеров используют литье под давлением из сплавов типа AЛ4. Для более тяжелых двигателей, в том числе дизельных, алюминиевые сплавы в качестве материала блока не применяют, так как использование тонкостенного литья из высокопрочного чугуна обеспечивает требуемые весовые характеристики. Алюминиевые блоки применяют без термообработки или подвергают низкотемпературному отжигу.

Головки блоков цилиндров для двигателей с верхним расположением клапанов, получивших широкое распространение, отливают из алюминиевых сплавов и чугуна. Головки блоков обычно изготавли

Автор: Администрация Общая оценка статьи: Опубликовано: 2011.01.06 Обновлено: 2020.03.04

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Источник