Aruanne MATB11 Juhendaja Liina Lind Tallinn 2011 Töö eesmärk Tutvuda alumiiniumisulami duralumiiniumi termilise töötlemisega ja sellega kaasnevate protsesside muutustega ning uurida termilise töötlemise mõju duralumiiniumi omadustele. Tutvuda ja aru saada duralumiiniumi karastamise ja vanandamisega ning tänu sellele aines toimuvate protsesside muutustega ning aru saada, miks aine omadused muutuvad. Duralumiiniumi keemilisi koostise iseloomustus ja faasidiagramm Duralumiinium sisaldab vaske 2,2- 5,5 %. Mangaani, räni ja magneesiumi sisaldab kuni 1%. Seega alumiiniumit sisaldab üle 90%. Termilise töötlemise ja toimuvate protsesside olemuse kirjeldus Et üldse materjali saaks termiliselt töödelda (karastada), tuleb seda kuumutada teatud
Deformeeritavatel vanandamise teel tugevdatud alumiiniumisulamitel on väikese tiheduse juures küllaltki suur tugevus, mistõttu sellised sulamid on masina- ja aparaadiehituses teraste järel üks põhilisemaid konstruktsioonimaterjale. Tugevuse tõstmise eesmärgil sulameid karastatakse ja seejärel vanandatakse kas loomulikult (s.o. toatemperatuuril) või kunstlikult (s.o. kõrgendatud temperatuuril). Seejuures saavutatakse tugevus mitte karastamisega nagu terastel, vaid vanandamisega. Alumiiniumi deformeeritavad sulamid Deformeeritavad alumiiniumisulamid liigitatakse termotöötluse põhjal järgmiselt: a) sulamid, mida termotöötlusega ei tugevdata (mittevanandatavad); b) termotöötlusega tugevdatavad sulamid (vanandatavad). Esimesse gruppi kuuluvad eelkõige Al-Mn-, Al-Mg-sulamid, teise Al-Cu-Mg-, Al-Mg-Si- sulamid. Deformeeritavatest, mittevanandatavatest sulamitest tuntumad Al-Mn- ja Al-Mg-sulamid sisaldavad 1..
valusulamid Termotöödeldavuse põhjal liigitatakse alumiiniumisulamid termotöödeldavad (karastatavad ja vanandatavad) mittetöödeldavad Enamik deformeeritavaid alumiiniumisulameid on ka termotöödeldavad, millega saab suurendada nende sulamite tugevust ja kõvadust. Tugevuse tõstmiseks sulameid karastatakse ja vanandatakse kas loomulikult või kunstlikult. Seejuures saavutatakse tugevus mitte karastamisega , nagu terastel, vaid vanandamisega. 7.1. Duralumiinium Duralumiinium (ladina keelest durus - kõva ; teistel andmetel esimese tootmiskoha järgi Saksamaal asuva Düreni linna järgi) on kõige tähtsam ja tuntum alumiiniumisulam. Tema valmistamise menetluse leiutas 1906. aastal saksa insener Alfred Wilm. Duralumiinium on deformeeritav ja termiliselt töödeldav. Ta on tugev, kerge, korrosioonikindel ja terasele lähedaste omadustega. Seepärast kasutatakse teda lennukites, kaatrites, allveelaevade ja auto keredes.
Al-sulamite termotöötlemisel rakendadakse: 1) karastamist- plastsuse suurendamine 2) vanandamist- tugevdamine 3) lõõmutamist- struktuuri ühtlustamine ja kalestumise kõrvaldamine Enamik deformeeritavaid alumiiniumisulameid on termotöödeldavad, misläbi saab suurendada nende tugevust ja kõvadust. Tugevuse tõstmiseks sulameid karastatakse ja vanandatakse kas loomulikult või kunstlikult. Seejuures saavutatakse tugevus mitte karastamisega, nagu terastel, vaid vanandamisega. 3. Cu ja tema sulamid: pronksid, messing, vaseniklisulamid. Cu tugevnemine külmdeformeerimisel. Vaske legeeritakse väga mitmesuguste elementidega. Saadakse palju kasulikke sulameid, millest peamised on: - Cu-Zn-sulamid ehk messingid (valgevased) - Cu-Sn-, Cu-Al- jt sulamid ehk pronksid -Cu-Ni-sulamid 4. Ni ja tema sulamid (ei pea teadma sulamite nimetusi, küll aga põhilisi Ni-sulamite legeerivaid elemente). Supersulamid.
Korrosiooni kindlus on väga hea, tihedus 2700kg/m3 ,plastne, sitke, tugevus näitajad suhteliselt madalad. Al sulamid jagunevad: 1. Deformeeritavad: (EN-AW...) Vanandatavad Mitte vanandatav 2. Valusulamid: (EN-AC....) Vanandatavad Mitte vanandatav Termotöötus · Tugevus saavutatakse mitte karastamise vaid vanandamisega · Pärast karastamist on tegemist üleküllastunud tardlahusega, mis on plastne. · Vanandamine seisneb karastamisele järgnevas seisutamises toa temperatuuril.. · Vanandamine -Loomulik 20°C ja madala temp kunstlik vanandamine 100-150°C. Toimub tardlahuses vaserikaste tsoonide teke. Kuumutamine temp 200-250°C . Tekib Cu Al 2 tõusevad kõvadus, tõmbetugevus ja voolavus piir. Vähem plastne Termotöötlus jaguneb:
alumiiniumi sulamid on tumehallid. [4] Al-Mg-sulamid (5xxx) Alumiiniumisse lisatakse kuni 10% Magneesiumi. Sulami tootmisel on tähtsal kohal puhta alumiiniumi kasutamine. Väga hea korrosioonikindlusega isegi merevees, seetõttu kasutatakse ka laevaehituses. Hea sitkus, keevitatavus ning mõõdukas tugevus. Kasutatakse ka ehituskonstruktsioonide valmistamiseks, autotööstuses ning krüomaterjalina. [3] Al-Mg-Si-sulamid (6xxx) on termotöödeldavad, suure tugevuse ning korrosioonikindlusega. Vanandamisega tõstetakse voolavuspiiri 3-5 korda, samas väheneb selle tulemusena sitkus. Neid sulameid kasutatakse nii auto-, lennukitööstuses kui ka konstruktsioonimaterjalidena ehituses. [3] Al-Zn-sulamites (7xxx) on põhilisteks legeerivateks elementideks Zn ning Mg. Need sulamid on termotöödeldavad ning väga suure tugevusega. Neil on eriti hea sitkusnäitaja. Need sulamid on mehaaniliselt liidetavad. [3] Al-Fe-sulamid (8xxx) väga suure jäikuse ja tugevusega. Kasutatakse näiteks kosmoses. [4]
Alumiiniumi sulameid kasutatakse palju konstruktsioonides. Enamik deformeeritavaid alumiiniumsulameid on ka termotöödeldavad, millega saab suurendada nende sulamite tugevust ja kõvadust. Tugevuse tõstmiseks sulameid karastatakse ja vanandatakse kas 8 loomulikult või kunstlikult. Seejuures saavutatakse tugevus mitte karastamisega, nagu terastel, vaid vanandamisega. [10] Alumiiniumi sulamite tugevus ja vastupidavus varieerub. Erinevused ei tulene ainult koostisest, vaid ka tootmisprotsessist ning töötlemiskuumusest. Teadmatusest valesti disainitud konstruktsioonid on loonud alumiiniumile halva maine. [10] Põhiline alumiiniumisulami puudus on tugevuse väsimine. Seetõttu määratakse alumiiniumkonstruktsioonidele eluiga, erinevalt näiteks terasest, mis võib olla igavene. [10]
Deformeeritavatel vanandamise teel tugevdatud alumiiniumisulamitel on väikese tiheduse juures küllaltki suur tugevus, mistõttu sellised sulamid on masina- ja aparaadiehituses teraste järel üks põhilisemaid konstruktsioonimaterjale. Tugevuse tõstmise eesmärgil sulameid karastatakse ja seejärel vanandatakse kas loomulikult (s.o. toatemperatuuril) või kunstlikult (s.o. kõrgendatud temperatuuril). Seejuures saavutatakse tugevus mitte karastamisega nagu terastel, vaid vanandamisega. Alumiiniumi deformeeritavad sulamid Deformeeritavad alumiiniumisulamid liigitatakse termotöötluse põhjal järgmiselt: a) sulamid, mida termotöötlusega ei tugevdata (mittevanandatavad); b) termotöötlusega tugevdatavad sulamid (vanandatavad). Esimesse gruppi kuuluvad eelkõige Al-Mn-, Al- Mg-sulamid, teise Al-Cu-Mg-, Al-Mg-Si-sulamid. Deformeeritavatest, mittevanandatavatest sulamitest tuntumad Al-Mn- ja Al-Mg-sulamid sisaldavad 1..
Sulatamiseks kasutatakse elektriahjusi. Sulatakase nii õhus kui ka kaitsegaasides ja vaakumis. MAGNEESIUM Magneesiumi (Mg) sulamid on kõige kergemad, sest ta tihedus on 1700kg/m3 ja sulamistemperatuur 650°C. Magneesiumi masinaehituses puhtal kujul ei kasutata, peamiselt legeeritakse Al, Mn, Zn. Alumiinium suurendab sulami kõvadust, Tsink plastsust ja valatavust, Mangaan korrosioonikindlust. Magneesiumi valussulami omadusi saab parandada karastamise ja vanandamisega. Magneesium sulamite valu iseärasused: 1. Halb vedelvoolavus ja suur kahanemine 1,3-2% 2. Oksüdeerub kergelt (ülekuumutusel süttib õhus), reageerib lämmastikuga. 3. Vesiniku neelduvus põhjustab poore 4. Reageerib liivvormvalu materjaliga 5. Kahanevad palju, kasutatakse kompensaatoreid 6. Kasutatakse laienevaid valukanaleid milles voolukiirus väheneb, lisatakse pidurdus elemente, näiteks filtreid. 7
10000 – puhas Al (min 99,0%) 20000 – Al-Cu-sulamid (näit. EN AC-44000) 40000-48000 – Al-Si-sulamid 50000 – Al-Mg-sulamid 70000 – Al-Zn-sulamid. Al-sulamite termotöötlus: Enamik deformeeritavaid alumiiniumisulameid on termotöödeldavad, misläbi saab suurendada nende tugevust ja kõvadust. Tugevuse tõstmiseks sulameid karastatakse ja vanandatakse kas loomulikult või kunstlikult. Seejuures saavutatakse tugevus mitte karastamisega, nagu terastel, vaid vanandamisega. lõõmutamine - struktuuri ühtlustamine ja kalestumise kõrvaldamine. Rakendatakse homogeniseerivat ja rekristalliseerivat lõõmutamist. Valandite homogeniseerivat lõõmutamist kasutatakse metallikristallide koostise ebaühtluse kõrvaldamiseks. Lõõmutatakse temperatuuril 450...520 °C kestusega 4...40 h, jahutatakse õhu käes või koos ahjuga. Rekrisalliseeriv lõõmutamine viiakse läbi temperatuuridel 350...500 °C kestusega 0,5..
T-ö seis-ga 1 ööpäevani. Van-ne ↑sulami kõvadust, Rm ja voolavuspiiri, ↓plastsust ja sitkust. Lõõmutamist rakend. metallikristallide koostise ebaühtluse kõrvaldamiseks pikema (<40 h) kuumutamisega 500˚C; ja kalestumise kõrvaldamiseks rekristall-se teel (<2 h) T 350-500˚C. Deformeeritavad Alsulamid liig. termotöödeldavuse järgi: a) mittetermotöödeldavad sul , Al-Mn ja Al-Mg süsteemi sul-d, b) termotöötlusega (vanandamisega) tugevdatud sul-d. (lennukiehituses kasutatavad Al.Cu sulamid) Valualumiiniumisulamite rühmade puhul kasutatakse nimetusi: 1) duralumiiniumid- s, kus põhiliseks legeerelemendiks on Cu, hea kuumutustugevusega, halvasti valatavad. 2) silumiinid- s, mille põhiliseks legeerelemendiks on Si, hästi valatavad, nõuavad str-ti peenendamist modifitseerimise teel Na-ga. 3) magnaaliumid- põhiliseks legeerelemendiks on Mg, suure tugevusega, amdalda kuumutustugevusega, halvasti valatavad.
Magneesiumit keemilise aktiivsuse tõttu masinaehituses puhtal kujul ei kasutata. Magneesium süttib sulamistemperatuuri juures kergesti ja põleb heleda silmipimestava leegiga. Magneesiumisulamite peamised legeerivad elemendid on Al, Mn ja Zn. Magneesiumisulamid on korrosioonikindlamad kuipuhas magneesium.Alumiinium suurendab sulami kõvadust, tsink suurendab sulami plastsust ning valatavust ja mangaan suurendab sulami korrosioonikindlust. Valusulamite omadusi saab parandada karastamise ja vanandamisega. Magneesiumisulamist detailid võivad töötlemisel kergesti süttida ja süttimisohu vähendamiseks lisatakse sulamitele berülliumi kuni 0,001%. Titaani sulamid Puhtal kujul titaani looduses ei esine. Puhas titaan on hõbevalge metall, mille sulamistemperatuur on 1665oC ja tihedus on 4500 kg/m3 . Puhas titaan on tugev võrdlemisi rabe. Treida ja puurida on raske kuid keevitatav. Hõõguvpunasena on sepistatav. Titaan ja
pikema (<40 h) kuumutamisega 450-500 °C . 2) Kalestumise kõrvaldamiseks rekristalliseerimise teel (kuni 2h kestel) temperatuuril 350-500 °C . Lõõmutamisega kaob ka karastamise ja vanandamise efekt. Deformeeritavad alumiiniumisulamid liigitatakse termotöödeldavuse põhjal: 1) Mittetermotöödeldavad sulamid, Al-Mn (1-2%Mn) ja Al-Mg (<10% Mg) süsteemi sulamid 2) Termotöötlusega (vanandamisega) tugevdatud sulamid. Termotöödeldavaist sulameist on vanimad, laialdaselt ehituskonstruktsioonides ja eriti lennukiehituses kasutatavad Al-Cu sulamid. Korrosioonikindluse tõstmiseks plakeeritakse neist sulameist lehtmetalli õhukese puhta alumiiniumi kihiga. Laialdasemalt kasutatakse ka mitmesuguseid kolmekomponentseid sulameid Al-Cu-Ni, Al-Mg-Si, Al-Zn-Cu, millel on suurem tugevus (eriti Al-Zn-Cu sulameil), parem termotöödeldavus.
nende tugevust ja kõvadust. Deformeeritavatel termotöötlusega tugevdatud alumiiniumsulamitel on väikese tiheduse juures küllaltki suur tugevus, mistõttu sellised sulamid on masina- ja aparaadiehituses teraste järel üks põhilisemaid konstruktsioonimaterjale. Tugevuse tõstmise eesmärgil peale karastamist vanandatakse sulameid kas loomulikult (toatemperatuuril) või kunstlikult (kõrgendatud temperatuuril). Seejuures saavutatakse tugevus mitte karastamisega nagu terastel, vaid vanandamisega. 2)Liigitus TT (termotöödeldavuse) järgi a) Termotöödeldavad (vanandatavad) sulamid b) Mittetermotöödeldavad (mittevanandatavad) sulamid 3)Põhilised esindajad (duralumiinium, silumiin) Alumiinium deformeeritavad sulamid Deformeeritavad alumiiniumisulamid liigitatakse termotöötluse põhjal järgmiselt: a) Sulamid, mida termotöötlusega ei tugevdata (mittetermotöödeldavad) b) Termotöötlusega tugevdatavad sulamid (termotöödeldavad)
Magneesiumit keemilise aktiivsuse tõttu masinaehituses puhtal kujul ei kasutata. Magneesium süttib sulamistemperatuuri juures kergesti ja põleb heleda silmipimestava leegiga. Magneesiumisulamite peamised legeerivad elemendid on Al, Mn ja Zn. Magneesiumisulamid on korrosioonikindlamad kuipuhas magneesium.Alumiinium suurendab sulami kõvadust, tsink suurendab sulami plastsust ning valatavust ja mangaan suurendab sulami korrosioonikindlust. Valusulamite omadusi saab parandada karastamise ja vanandamisega. Magneesiumisulamist detailid võivad töötlemisel kergesti süttida ja süttimisohu vähendamiseks lisatakse sulamitele berülliumi kuni 0,001%. Titaan ja selle sulamid Titaan ei ole haruldane metall, kuid seda leidub maakoores väga hajutatult. Kivimites ja savides leidub titaaniühendeid kuni 1%. Puhtal kuijul titaani looduses ei esine. Puhas titaan on hõbevalge metall, mille sulamistemperatuur on 1665oC ja tihedus on 4500 kg/m3 . Puhas titaan on tugev võrdlemisi rabe
Magneesiumit keemilise aktiivsuse tõttu masinaehituses puhtal kujul ei kasutata. Magneesium süttib sulamistemperatuuri juures kergesti ja põleb heleda silmipimestava leegiga. Magneesiumisulamite peamised legeerivad elemendid on Al, Mn ja Zn. Magneesiumisulamid on korrosioonikindlamad kuipuhas magneesium.Alumiinium suurendab sulami kõvadust, tsink suurendab sulami plastsust ning valatavust ja mangaan suurendab sulami korrosioonikindlust. Valusulamite omadusi saab parandada karastamise ja vanandamisega. Magneesiumisulamist detailid võivad töötlemisel kergesti süttida ja süttimisohu vähendamiseks lisatakse sulamitele berülliumi kuni 0,001%. Titaan ja selle sulamid Titaan ei ole haruldane metall, kuid seda leidub maakoores väga hajutatult. Kivimites ja savides leidub titaaniühendeid kuni 1%. Puhtal kuijul titaani looduses ei esine. Puhas titaan on hõbevalge metall, mille sulamistemperatuur on 1665oC ja tihedus on 4500 kg/m3 . Puhas titaan on tugev võrdlemisi rabe
annaabi.ee 
