Дюраль что за металл

Дюраль: технология производства и применения

Дюраль — это прочный и легкий сплав алюминия, разработанный в 1910 году немецким металлургом Альфредом Вильмом. Он относительно мягкий, пластичный и легко обрабатывается при нормальной температуре. Сплав можно прокатывать, ковать и прессовать в различные формы и изделия. Предел прочности дюралюминия выше, чем у алюминия, хотя его устойчивость к коррозии низкая. Электрическая и теплопроводность дюрали меньше, чем у чистого алюминия, и больше, чем у стали. Первоначально он использовался в жестких рамах дирижабля, и его методы и состав термической обработки были в то время военным секретом. С внедрением новых методов строительства монококов в начале 1930-х годов дюраль широко использовался в авиационной промышленности.

Общие сведения

Дюраль — это сплав, торговое название, данное самому раннему варианту упрочняемого алюминия. Он, состоит из 90% алюминия, 4% меди, 1% магния и от 0,5% до 1% марганца. Поскольку он очень твердый его используются в местах, где требуются особенные защитные свойства, например, в броне транспортного средства, в оборонной промышленности. Дюраль — имеет предел текучести 450 МПа, и есть некоторые другие вариации, которые зависят от состава, типа и характера сплава. Он становится прочным, после термической обработке и может быть отпущен, заклепан, приварен или подвержен другому типу обработки. Он устойчивым против коррозии, может нести тяжелые нагрузки, при этом является пластичным.

Это ковкий металл, который легко поддается формовке, очень хороший проводник тепла и электричества. Когда медь добавляется в сплав, ее прочность увеличивается, но в то же время она также становится более подверженной коррозии. Для листовых изделий из дюралюминия металлургическое соединение высокочистого металлического слоя повышает коррозионную стойкость. Эти листы обычно используются в авиационной промышленности.

Основные виды дюралевых сплавов и их свойства

Классификация дюралевых сплавов, список типичных областей применения деформируемых сплавов Al-Cu 2000 серия по ГОСТ и ISO:

АК8/2014: Поковки, плиты и экструзии для тяжелых условий эксплуатации для авиационной арматуры, колес и основных конструктивных элементов, резервуара и конструкции космического усилителя, рамы грузового автомобиля и компонентов подвески. Применения, требующие высокой прочности и твердости, включая обслуживание при повышенных температурах.
Д16/2024: Авиационные конструкции, заклепки, скобяные изделия, колеса для грузовых автомобилей, изделия для винтовых машин и другие различные конструктивные применения. Первый когда-либо обнаруженный закаленный сплав.
1201/2219: Сварные космические ускорители окислителя и топливные баки, сверхзвуковая обшивка самолета и элементы конструкции. Сварка дюрали выполняется легко, сплав полезен для применения в температурном диапазоне от -270 до 300 C (от -450 до 600 F). Обладает высокой вязкостью разрушения, а закалка Т8 обладает высокой устойчивостью к коррозионному растрескиванию под напряжением.
АК4 1/2618: штамповка и ручная ковка. Поршни и вращающиеся детали авиационных двигателей для работы при повышенных температурах. Пресс-формы для шин. Высокая статическая прочность сплава, что определяет его стойкость при разовых нагрузках, в связи, с чем его используют при выпуске ответственных узлов. Проведенные испытания доказали, что разрушить подобные изделия довольно сложно.

Температура плавления и плотность

Дюраль относится к алюминиевым сплавам группы AlCuMg материал с номерами от 2000 до 2999 по ISO и в основном используется для холодной закалки. Он не очень устойчив к коррозии, только частично анодируется и сваривается.
Плотность дюралюминия находится в пределах 2500.0—2800.0 кг/м3, а температура при которой он плавится 655.0 C.

Как правило, характеристики дюралюминия — мягкий, пластичный и пригодный для обработки, когда он находится в нормальном состоянии. Его можно легко свернуть, сложить или подделать. Он также может быть вылит в различных формах и кузницах.
Сегодня сплавы AlCuMg — реализуются с общим названием дюралюмины по ГОСТу: Д1, В65, Д16, В17, Д18, Д19, 1201, ВАД1, АК4 1 и другие.

Технология производства и применение дюраля

Дюраль можно легко выковать, отлить и обработать в связи с его низкой температурой плавления. Он отжигается при температуре от 350 до 380 C, с последующим охлаждением воздухом. После этого сплав становится пластичным и может быть легко обработан и сформирован в желаемых формах. Затем сплав подвергают термической обработке при температуре от 490 до 510 C для улучшения его свойств растяжения. После этого дюраль гасится и затвердевает.

Дюраль имеет следующие области применения:

Для изготовления проволоки, прутка и стержней, в местах, где требуется хорошая прочность и обрабатываемость.
В тяжелых поковках, колесах, плитах, авиационной арматуре, резервуаре космического усилителя и в компонентах подвески, то есть в местах, где требуется высокая прочность, в рабочих зонах при повышенных температурах.
Для изготовления конструкций самолетов, колес грузовых автомобилей, изделий винтовых станков, заклепок и других конструкционных изделий.
В качестве листов для панелей кузова.
В поковках, в поршнях авиационного двигателя, рабочих колесах реактивных двигателей и кольцах компрессора.
Для изготовления штамповок и листовой продукции.

Метод, который используется для превращения дюралюминия в слитки:

Сплав подвергается высокому давлению, прежде чем превратится в слитки.
Процесс включает в себя прокатку, прессование и другие обязательные этапы.
Затем он преобразуется в пластины, листы, трубы и провода и гасится в воде в течение примерно четырех дней, этот процесс называется естественным старением.
Иногда он подвергается искусственному старению при температуре около 190 Свтечение нескольких часов.

Отличие дюраля от алюминия

Металлы очень похожи между собой, перед тем как отличить их, нужно ознакомиться с их свойствам. Алюминий — серебристый металл, легкий, относительно мягкий, плавится при температуре – 660.4 C. Он хорошо растворим в сильных щелочах, устойчив к кислоте, поскольку на его поверхности образуется защитная пленка. Алюминий характеризуется высокой теплопроводностью и электрической проводимостью. Этот металл очень пластичный, что позволяет свернуть его в очень тонкую фольгу. Он также имеет низкую прочность: чистый алюминий легко режется ножом. Этот металл очень устойчив к коррозии — на поверхности Al образуется самая тонкая пленка, которая защищает его от повреждений.

В сплавах дюралюминия основным легирующим элементом является Cu, иногда также добавляется Mg. Характеристики этой серии: хорошее соотношение твердости и веса и низкая коррозионная стойкость. Что касается первой характеристики, она демонстрирует механические свойства, которые на порядок и выше, чем у низкоуглеродистых сталей. Чаще всего этот сплав используется в местах, где необходимо высокое отношение твердости к массе при температуре выше 150 oC.

Марганец, добавленный в алюминий, повышает его прочность и дает металл с превосходной обрабатываемостью и коррозионной стойкостью.

Цена дюрали за 1кг

Свойства дюрали позволяет выпускать из этого сплава заготовки любых конфигураций. Так, шестигранники по ГОСТ 21488/97 стоят в районе 100-160 руб. за килограмм. Круглая арматура до 230 руб. за кг. Дюраль цена за кг в основном зависит от марки сплава и сечения изделий. Листовая дюраль толщиной 0.5 мм стоит 300 руб. за кг. Дюралевые трубы имеют цену 130 руб. за кг в Москве.

Ожидается, что рынок алюминия столкнется с дефицитом к 2022 году. Российский алюминиевый гигант Объединённая компания «РУСАЛ» имеющий порядка 5.6% мирового производства снижает экспорт из-за санкционной политики запада. Сегодня американские покупатели алюминия вынуждены защищать российскую компанию, справедливо опасаясь резкого роста цен на данную продукцию. Таким образом сколько стоит дюраль, будет в будущем, будет зависеть исключительно от действий западных стран.

Круглая арматура дюрали стоит до 230 руб. за кг

В целях борьбы с санкциями против Rusal Plc профильное министерство запустило в 2018 году нескольких проектов, способствующих росту внутреннего потреблению алюминия. В результате в России оно выросло сразу на 7.6% в 2018 году по сравнению с прошлым периодом, а меди увеличилось на 1.8% за тот же период. В 2018 году из России было импортировано свыше 200 000 тонн алюминиевой продукции на сумму порядка 730 млн. долларов США.

Дюраль. Свойства дюрали. Применение дюрали

Дюраль – сокращение от дюралюминия. Это сплав. Его основа, как видно из названия, 13-ый элемент таблице Менделеева . На алюминий приходится 93% массы сплава. 5% занимает медь. Остальное – марганец и, иногда, железо и магний. Причем же здесь приставка «дюр»? Такого элемента нет. Зато, есть город в Германии.

На фото деталь из дюрали

Именно в Дюрене в 1906-ом году химик Альфред Вильм создал новый сплав . Он стал прорывом в металлургии. Более столетия ее спецы не знали, как применить алюминий, растворимый даже в кофе, чае и, вообще любых жидкостях, содержащих хотя бы слабые кислоты и щелочи. Смущала промышленников, так же, мягкость 13-го элемента. Однако, в дюрали его было не узнать.

Свойства дюрали

Сплав дюрали – удача в череде разочарований. Альфред Вильм подобрал состав, как говориться, наугад. Возглавив сектор металлургии в научно-исследовательском институте, химик задался целью создать высокопрочный сплав алюминия . В отчете были уже десятки неудачных попыток.

Дюраль – состав, сформированный в одну из пятниц. Получив сплав, Вильм и его коллеги замерили твердость сырья. Показатель в 70 условных единицу показался ученым фантастическим. Возможно, устали к концу недели, подумали немцы и ушли отдыхать, решив перепроверить расчеты в понедельник. Однако, в начале недели твердость была уже 100.

Самопроизвольное упрочнение с течением времени – отличительная черта сплава дюраль. Листовой, в проволоке или слитках , состав активно укрепляется еще несколько дней после выплавки.

Потом, темпы усовершенствования снижаются, но не сходят на нет. С годами эксплуатационные параметры дюралюминия не ухудшаются, как у других сплавов, а улучшаются. Ученые назвали это эффектном старения.

В лабораториях института Альфреда Вильяма старение проходило естественным путем при температуре 20-25 градусов. В военные годы, когда дюралюминий стал стратегически важным сырьем, придумали искусственный способ закалки. Сократить ее до 3-4 часов удалось нагревом до 500-от градусов и резким охлаждением в воде или селитре в течение 1-2 минут.

На фото лодка из дюрали

До старения алюминий дюраль мягок и податлив, как и чистый металл. После закалки сплав становится жестким и твердым, уплотняясь до 2 800 килограммов на кубический метр. Будучи прочным, лист дюрали остается легким. Масса – заслуга алюминия, чей удельный вес в 3 раза меньше меди . Прочность – следствие взаимодействие с 7% лигатуры .

Состав устойчив к высоким температурам, размягчается при 650-ти градусах. Устойчивостью же к коррозии дюраль алюминиевый не отличается. Приходится плакировать детали, то есть покрывать слоем 100-процентного алюминия. В исходном виде он защищен оксидной пленкой. Она блокирует доступ кислорода, спасая металл от его разрушающего воздействия и попадания влаги.

Применение дюрали

В 21-ом веке дюраль – основа самолетостроения. Интересно, что первое применение сплава тоже было связано с воздушными судами. В 1911-ом из дюралюминия сделали каркас для дирижабля. Это комбинация силовой установки и аэростата. Для передвижения по воздуху требовалось облегчить конструкцию не в ущерб ее надежности.

Для дирижаблей начала 20-го века предлагался лишь один вид дюралюминия. За прошедшее столетие разработали около 10-ти марок , разнящихся по составу и назначению. Так, на детали для самолетов идет дюраль Д16т.

На фото дюралевые изделия для промышленных целей

В состав входит не 3-4 стандартных металла, а 9. В лигатуру включены: медь, железо, кремний, магний. Присутствуют, так же, никель , титан , марганец и цинк. При этом, количество алюминия не снижено – те же 93%.

Сварка дюрали в самолетостроении не ведется. Конструкции держатся на заклепках и других креплениях. В их роли может выступать все тот же 16-ый дюралюминий. Соединения из него прочны на срез, то есть противостоят смятию стыкующихся поверхностей и, наоборот, их расхождению при повышенных нагрузках.

16-ый сплав закупают не только для авиатехники, но и автомобилей. Материал позволяет облегчить их, а значит, улучшить динамику, плавность хода, удешевить. Д16 идет не только на корпуса, кузова, но и внутренние узлы, к примеру, трубы дюралевые. Их помещение внутрь авто возможно благодаря устойчивости сплава к высоким температурам.

Из сплава Д16 может получиться и лодка дюралевая. При правильном уходе она служит около 20-ти лет. Изделие клепается, поэтому бывает шероховатым внешне, с острыми кромками. Подводит и ржавление судна. Зато, оно надежнее деревянного.

Некоторые модели выполняют дюрали Д18. В ней понижена процентовка меди и магния. Это делает сплав исключительно пластичным. Такому составу легко предать любую форму.

На фото дюралевая блесна для рыбной ловли

Высокой пластичностью отличается и В95 дюраль. Профиль из нее легко соединяется точечной сваркой. Материал идет на оформление фасадов, металлоконструкции зданий, навесные карнизы и детали декора в архитектуре. Изготавливают их в среде инертных газов. Это условие сварочных работ с дюралюминием, исключающие образование пор на стыках деталей.

Лом дюрали марок Д17 и Д19 – материалы повышенной жаропрочности. В 17-ом сплаве меньше меди и больше магния , в 19-ом – наоборот. Оба состава – сырье для заклепок. Иногда, после цифрового обозначения марки ставят дополнительную букву. Так, «Т» — свидетельство термической обработки, то есть закалки сплава.

«М» говорит о наличии плакировки, то есть, устойчивости к коррозии. Нюансы изготовления дюралей не меняют основной принцип их производства. Все началось с марки Д1. Это состав 1908-го года, изготавливаемый и сейчас. Углубимся в процесс производства.

Добыча дюрали

Дюраль не добывают, ведь это сплав, а не чистый металл. Из недр извлекают его компоненты, главным образом, алюминий. Он встречается лишь в соединениях – рудах и минералах.

Поэтому, промышленники проводят электролиз оксида 13-го элемента в присутствии криолита . Итог работ – осадок чистого алюминия. Остается добавить к нему легирующие металлы, необходимые для получение дюрали.

Купить правильную дюраль, соответствующую ГОСТу 21631, значит приобрести сплав, добавки в который вводили последовательно. Легирующие металлы засыпаются в расплавленный алюминий не все сразу. Порядок зависит от марки дюрали. Как правило, первой с алюминием соединяется медь. Расплавы делают в электрических печах.

На фото дюралевый карабин для альпинистов

Процесс закалки – тоже часть производства дюрали. Время ее выдержки в селитровых ванных или емкостях с водой зависит от толщины и количества размещаемых в них деталей. 1-2 минуты – лишь примерная планка. Варьируется и температура. Если закаляют в воде, ее не нагревают более, чем до 30-ти градусов. Допустимый нагрев селитры – 51 по шкале Цельсия.

Цена дюрали

Сколько стоит дюраль зависит от вида изделий и их размерных параметров. Из сплава делают пруты, диски, проволоку. Наиболее востребован листовой дюралюминий. Образцы в 1,2 метра шириной, 3 длиной и 0,5 сантиметра толщиной, к примеру, стоят 200-250 рублей.

Это цена дюрали за кг при оптовых закупках. В розницу продукцию берут редко. Поэтому, большинство поставщиков просят уточнять стоимость при штучных заказах.

Существует и рынок дюралевого лома. Здесь ценник тоже устанавливается за килограмм. В среднем, удается выручить 50-60 рублей. Ценник колеблется в зависимости от принимающей фирмы и региона ее расположения.

Дюралюминий: состав, свойства и применение

Дюралюминий — сплав, состоящий из основы в виде алюминия с медью и добавками других металлов. Открытие технологии его изготовления произошло в самом начале девятнадцатого века работником немецкого металлургического завода. После многочисленных экспериментов он установил, что при добавлении к алюминию меди в соотношении 96% на 4% получается сплав, который при выдержке в помещении с комнатной температурой сохраняет пластичность основного элемента с повышением показателей прочности.

Дюралюминий: особенности

Само наименование сплава пошло от торговой марки Dural, под которой был начат его выпуск. В русский язык оно пришло в начале двадцатого века и обозначает целую группу сплавов с алюминием в основе. Могут встречаться различные формы, например «дуралюминий» и «дюраль».

Области применения дюралюминия

Формула успеха дюралюминия была проста. Лёгкий вес и прочность нового продукта способствовали его быстрому распространению. Первым большим его применением стали конструкции каркаса дирижабля. Показал он себя отлично, и со временем ему находили место во всё больших отраслях машиностроения.

Авиастроители по достоинству оценили дюраль, и она быстро стала основой самолётостроения, а также в будущем основным конструкционным материалом в производстве космической техники.

Её применяют в производстве поездов. Дюралюминий в наши дни можно встретить даже на кухне в виде многочисленных бытовых предметов. А также активно используется дюралюминиевая фольга, в которой продают кондитерские изделия.

Активно используется сплав и в строительстве. Различные трубы, листы являются частями конструкций зданий.

Используется дюраль и в автомобилестроении, помогая инженерам уменьшить вес машины, улучшая технические показатели автомобиля. Благодаря устойчивости к высоким температурам, её можно использовать и для внутренних механизмов двигателя.

Дюралюминий лучше переносит вибрацию, чем сталь, что позволило применять его в буровых работах.

Можно заметить, что не все сплавы дюралюминия пригодны для сварки. Например, при строительстве самолётов для создания конструкций из деталей дюралюминия используются заклёпки. Они могут делаться из того же сплава дюралюминия, только пригодного для сварочных работ.

Дюраль: состав сплава

С течением времени состав сплава дюрали совершенствовался, появилось множество новых видов, их различия как в составе примесей, так и способе последующей обработки.

Al+Mg+Si. Такой тип называется «авиаль». Добавление к алюминию частей магния и кремния повысило коррозионную стойкость сплава. Для получения своих свойств сплав проходит термообработку при температуре около пятисот градусов по Цельсию и охлаждается в воде с температурой двадцать градусов с естественным старением около суток. Такая обработка позволяет эксплуатировать сплав в условиях повышенной влажности и под напряжением.
Al+Mg, Al+Mn. Этот сплав имеет название «магналии». При его производстве не используется термическая обработка. Основными его плюсами является повышенная устойчивость к коррозии и хорошая пригодность к сварочным и паяльным работам.

Состав дюралюминия в процентах можно рассмотреть на примере состава сплава дюралюминий д16:

Cu (Медь): 3.7−4.9%.
Fe (Железо): 0.5%.
Si (Кремний): 0.5%.
Zn (Цинк): 0.25%.
Mg (Магний): 1.1 — 1.8%.
Cr (Хром): 0.1%.
Mn (Марганец): 0.4% – 0.9%.
Ti (Титан): 0.15%.

Могут добавляться маркировки, зависящие от форм выпуска сплава:

«Т» — закалка в естественных условиях.
«Т1» — после процесса искусственного старения.
«А» — после покрытия специальными лаками и анодирования.

Свойства дюралюминия

Не смотря на попытки борьбы с коррозией путём добавления марганца и магния, дюралюминий все же ей подвержен и подвержен достаточно, чтобы на это обратить внимание. Потому, при эксплуатации необходимо защитить его при помощи какого-либо покрытия. Защита должна быть настолько тщательной, насколько это возможно.

Дюраль отличается небольшим весом при большой прочности. Благодаря этому её и используют как основной конструкционный материал в космонавтике и авиации. Используется также в авиастроении, при производстве скоростных поездов и различных других областях машиностроения.

Средняя плотность дюралюминия 2500−2800 килограмм на кубический метр.

Дюралюминиевый сплав, в отличие от алюминия чистого, хорошо подходит к сварочным работам.

Обладает высокой устойчивостью воздействиям среды и низкой уязвимостью к разрушению.

Появление такого лёгкого и прочного материала позволило поднять машиностроение на новый уровень и построить такие технические проекты, которые ранее казались неосуществимыми.