Сплав алюминия АК12 широко используется в промышленности благодаря уникальному сочетанию легкости, прочности и коррозионной стойкости. Он находит применение в авиастроении, машиностроении, пищевой промышленности. Давайте разберемся, из чего состоит этот удивительный материал и какие свойства делают его незаменимым во многих отраслях.
Химический состав сплава АК12
Сплав АК12 относится к категории силуминов. Основу его составляют алюминий (до 90%) и кремний (10-13%). Кроме того, в состав входят небольшие добавки марганца, титана, никеля и других элементов.
Высокое содержание кремния обеспечивает сплаву АК12 отличную жидкотекучесть и литейные качества. Добавки других металлов позволяют улучшить эксплуатационные характеристики материала.
- Марганец повышает прочность и препятствует прилипанию расплава к форме.
- Титан уменьшает размер зерна и улучшает обрабатываемость.
- Никель увеличивает коррозионную стойкость.
Для модифицирования сплава используют соединения натрия, лития, калия или стронция. Они связывают кремний в расплаве, улучшая свойства АК12.
Состав сплава АК12 регламентируется ГОСТ 1583-93. Он включает до 13% Si, 0,8% Mn, 0,5% Mg, 0,1% Ti и 0,1% Ni.
Варьируя состав добавок, можно получать разные модификации сплава АК12 с улучшенными характеристиками под конкретные задачи.
Физические свойства сплава АК12
Благодаря наличию легких элементов, плотность сплава АК12 составляет всего 2,66 г/см3. Это значительно меньше, чем у чистого алюминия.
При литье сплав АК12 дает небольшую усадку - около 0,8%. Кроме того, он обладает высокой жидкотекучестью и малой склонностью к образованию трещин. Это обеспечивает высокое качество отливок из АК12.
В то же время сплав плохо поддается механической обработке. Его сложно резать, сверлить и полировать. Поэтому чаще всего детали из АК12 изготавливают методом литья.
Другая особенность сплава - ограниченная свариваемость из-за склонности к разупрочнению и коррозии в зоне шва.
| Свойство | АК12 | Алюминий |
| Плотность, г/см3 | 2.66 | 2.7 |
| Твердость по Бринеллю | 45 | 25 |
| Предел прочности, МПа | 140 | 90 |
Как видно из сравнения, АК12 превосходит чистый алюминий по многим показателям, оставаясь легким сплавом.
Механические свойства АК12
Предел прочности при растяжении у сплава АК12 составляет 140-220 МПа. Это достаточно высокий показатель для алюминиевого сплава.
По твердости сплав АК12 уступает некоторым более прочным алюминиевым сплавам, например дуралюминам. Его твердость по Бринеллю - 40-50 единиц.
Сплав обладает невысокой ударной вязкостью - около 15 кДж/м2. Это связано с хрупкостью алюминиевого твердого раствора.
АК12 имеет высокий предел выносливости при циклических нагрузках - порядка 100 МПа. Это важно для деталей, работающих в условиях усталостного разрушения.
К сожалению, термическая обработка практически не повышает прочностные характеристики сплава АК12. Поэтому для упрочнения используют легирование и модифицирование.
Технологичность сплава АК12
Благодаря отличной жидкотекучести, сплав АК12 широко применяется для литья. Используют различные методы:
- Литье в песчаные формы
- Литье в металлические формы (кокиль)
- Литье под давлением
Литье в песчаные формы - самый распространенный способ. Он позволяет получать сложные детали, но требует большого расхода металла.
При литье в кокиль расходуется меньше материала, но возможно изготовление только простых деталей. Литье под давлением обеспечивает высокую точность, но требует дорогостоящей оснастки.
Из-за плохой обрабатываемости, механическая обработка отливок из АК12 ограничена. Используют только сверление и полирование неответственных поверхностей.
Коррозионная стойкость
Сплав АК12 обладает довольно высокой коррозионной стойкостью. В пресной воде и нейтральных средах он практически не подвержен коррозии.
Однако в морской воде и кислых средах скорость коррозии сплава АК12 возрастает. Это связано с влиянием легирующих элементов, в первую очередь меди.
Для защиты от коррозии к отливкам из сплава АК12 часто применяют различные покрытия - краски, лаки, анодирование. Это позволяет использовать его в агрессивных средах.
В целом коррозионная стойкость у сплава АК12 выше, чем у технического алюминия. Это делает его предпочтительнее для ответственных деталей, работающих в условиях воздействия влаги и агрессивных сред.
Области применения АК12
Благодаря своим уникальным свойствам, сплав АК12 находит широкое применение в различных отраслях промышленности:
- Авиастроение - корпусные детали самолетов и вертолетов, обтекатели, элементы шасси.
- Ракетостроение - корпуса ракет, обтекатели, узлы крепления.
- Судостроение - корпусные конструкции морских судов, элементы надстройки.
- Автомобилестроение - кузовные панели, облицовки, детали интерьера.
- Электротехническая промышленность - корпуса электроприборов, радиаторы, кожухи.
В пищевой промышленности из сплава АК12 повышенной чистоты изготавливают различную кухонную утварь - кастрюли, сковородки, ложки и вилки.
В строительстве АК12 используется для изготовления архитектурных деталей - панелей, профилей, украшений фасадов.
Благодаря сочетанию прочности, пластичности и коррозионной стойкости, сплав АК12 широко применяется для отливки заготовок самых разных деталей в машиностроении.
Аналоги и заменители АК12
Основными аналогами сплава АК12 являются:
- АК7 - силумин с 7% Si, лучшая жидкотекучесть
- АК9 - силумин с 9% Si, более высокая прочность
- АК15 - силумин с 15% Si, повышенная износостойкость
При выборе аналога необходимо учитывать требования по прочности, пластичности, коррозионной стойкости и технологичности конкретного изделия.
В ответственных деталях авиакосмической техники АК12 часто заменяют на более прочные дуралюмины - В95, 1914, Д16.
Перспективы применения АК12
В ближайшие годы ожидается расширение использования сплава АК12 в автомобилестроении - для производства элементов кузова, узлов подвески, колесных дисков.
Активно ведутся работы по модифицированию АК12 углеродными нанотрубками и графеном. Это позволит увеличить прочностные характеристики сплава практически вдвое при сохранении низкого веса.
Развитие аддитивных технологий открывает новые возможности использования порошков АК12 в 3D-печати. Это упростит и удешевит производство сложных деталей из сплава.
Выводы
Сплав алюминия АК12 занимает важное место в промышленности благодаря оптимальному сочетанию физико-механических и технологических свойств. Широкий спектр областей применения и перспективы модификации сплава говорят о его высоком потенциале и востребованности в будущем.
