Технология производства алюминиевого листа

Обновлено: 19.09.2024

Изобретение относится к области металлургии сплавов на основе алюминия, а именно к способам изготовления листов из алюминиевых термически упрочняемых сплавов различных систем легирования, например, Al-Mg-Li, Al-Zn-Mg, Al-Mg-Si, Al-Cu-Li, Al-Cu-Mg (с различными легирующими добавками), используемых в качестве конструкционных и обшивочных листов в авиакосмической технике, судостроении и транспортном машиностроении, в том числе и в сварных конструкциях.

Высокие требования к комплексу свойств и структуре, предъявляемые к конструкционным и обшивочным листам, определяют сложность проблемы их получения. Листы должны иметь высокие характеристики вязкости разрушения и отличаться изотропностью свойств. Изотропность свойств может быть достигнута получением в листах полностью или преимущественно рекристаллизованной структуры.

Известен способ получения листов из алюминиевых сплавов системы Al-Mg-Li, включающий гомогенизацию слитка, горячую прокатку, закалку, гетерогенизационный отжиг и холодную прокатку с промежуточными отжигами, в котором гомогенизационный отжиг проводят при температуре 475-520°С в течение 3-8 ч, закалку проводят при температуре 490-520°С, гетерогенизационный отжиг проводят при температуре 385-410°С в течение 1-2 ч, холодную прокатку с промежуточными отжигами при температуре 385-410°С в течение 5-30 мин через каждые 30-55% деформации, причем охлаждение после гетерогенизационного отжига и промежуточных отжигов проводят со скоростью, равной 350-750°С/с (патент РФ №1529750).

Для обшивки современных транспортных средств необходимы листы шириной более 1500 мм (2000-3000 мм). Недостатком известного способа является то, что способ позволяет изготавливать только узкие листы шириной не более 1200 мм из-за растрескивания боковых кромок. При прокатке листов из современных сильнолегированных сплавов после гетерогенизационного отжига возможно выделение грубых интерметаллидов, что приводит к понижению технологической пластичности.

Известен способ получения листов из алюминиевых сплавов, содержащих литий, включающий нагрев сплава до температуры горячей прокатки, горячую прокатку до промежуточной толщины заготовки, затем холодную прокатку до второй промежуточной толщины заготовки, нагрев и горячую прокатку до окончательной толщины листа, избегая при этом прохождение рекристаллизации, обработку на твердый раствор, закалку и старение, в котором горячую прокатку проводят при температуре не более 495°С, холодную и горячую прокатку проводят со степенью деформацией не более 50% (патент США №4921548).

Однако этот способ в результате получения нерекристаллизованной волокнистой структуры в листах не обеспечивает изотропность их механических свойств.

Известен также способ получения плакированных листов из алюминиевых сплавов, включающий операцию получения биметаллической заготовки путем многократного соединения прокаткой материалов покрытия и подложки, в котором соединение материалов покрытия и подложки осуществляют многократным горячим привариванием плакирующего материала с одновременной калибровкой заплакированной подложки по толщине (патент РФ №2025238).

Недостатком этого способа являются низкие механические свойства листов из-за повышенной толщины плакировки, а также большие энергозатраты при многократной горячей прокатке.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ изготовления листов из алюминиевых сплавов, включающий гомогенизацию слитка, горячую прокатку, отжиг горячекатаной заготовки, холодную прокатку и окончательную термическую обработку, в котором после гомогенизации слиток охлаждают со скоростью 5-50°С/ч до температуры 100-150°С и нагревают до температуры горячей прокатки 360-450°С, перед холодной прокаткой листовую заготовку отжигают при температуре минимальной устойчивости пересыщенного твердого раствора в течение 1-6 ч и охлаждают со скоростью 20-750°С/ч до температуры 100-150°С, причем горячую и холодную прокатку осуществляют в один или несколько этапов, при этом прокатку проводят в продольном и/или в поперечном направлении по отношению к оси слитка, причем перед вторым и каждым последующим этапом горячей прокатки листы нагревают до 360-450°С, холодную прокатку проводят со степенью деформации 15-40% на каждом этапе, а окончательную термическую обработку на твердый раствор проводят при 450-540°С с последующим охлаждением со скоростью 0,3-1000°С/с до 20-40°С и искусственным старением, или окончательная термическая обработка включает отжиг при 280-395°С с последующим охлаждением со скоростью 20-750°С/ч до 100-150°С (патент РФ №2158783).

Недостатком этого способа является формирование в листах полигонизованной, как правило, волокнистой структуры, которая не всегда обеспечивает минимальную анизотропию и соответственно высокие прочностные свойства. Наиболее надежный способ обеспечения максимальной изотропности свойств является способ изготовления листов с мелкозернистой рекристаллизованной структурой.

Технической задачей изобретения является разработка способа изготовления листов из термически упрочняемых алюминиевых сплавов с мелкозернистой рекристаллизованной структурой, с изотропностью свойств, с повышенными прочностными свойствами при сохранении высокой вязкости разрушения.

Холодная прокатка со степенью деформации 45-70% и промежуточный отжиг создают большое количество центров рекристаллизации, которые при обработке на твердый раствор обеспечивают формирование мелкозернистой рекристаллизованной структуры. Такая структура в термоупрочненном состоянии обеспечивает изотропность свойств.

Применение многоступенчатых режимов искусственного старения позволяет в сложнолегированных сплавах, в которых при старении выделяются упрочняющие фазы в различных температурно-временных интервалах, выбрать оптимальную температуру каждой ступени многоступенчатого старения, что обеспечивает комплексное суммарное упрочнение за счет высокой плотности, дисперсности и однородности распределения в матрице сплава различных метастабильных фаз. Высокая плотность и однородность распределения упрочняющих фаз позволяет повысить прочностные свойства при сохранении высоких характеристик вязкости разрушения.

Гомогенизацию слитка проводят по двухступенчатому режиму: первая ступень при температуре на 50-110°С выше температуры наименьшей устойчивости твердого раствора в течение 5-15 ч, вторая ступень при температуре на 15-75°С ниже температуры солидуса в течение 10-25 час.

Предложенный режим двухступенчатой гомогенизации позволяет на первой ступени растворить легкоплавкие неравновесные эвтектики и избежать пережога, а на второй ступени при высокой температуре, близкой к температуре солидуса сплавов, более полно растворить избыточные фазы. При этом выравнивается химический состав по сечению слитка и повышается технологичность при последующей пластической деформации в процессе горячей прокатки.

Перед нагревом под горячую прокатку на слиток, по крайней мере с одной стороны, накладывают плакировочный планшет толщиной 6-10% от толщины слитка. Толщина плакировочных планшет 6-10% от толщины слитка обеспечивает толщину плакировки на листах не более 1,5-2,5% от толщины листа, что является достаточным для улучшения декоративного вида листов, особенно из сплавов с магнием и литием, и защиты от коррозии при сохранении достаточно высокой прочности. Большая толщина планшетов приведет к увеличению толщины плакировки на листах и к снижению прочностных свойств и характеристик малоцикловой усталости. Меньшая толщина плакировки не будет обеспечивать коррозионной защиты при эксплуатации в условиях морского и субтропического климата.

Из сплавов 1424 системы Al-Mg-Li было отлито по пять слитков. Из одного слитка изготавливали листы по технологии прототипа (№1), а из четырех слитков (№2-5) - по заявленному способу (таблица 1). Слитки после гомогенизации, горячей и холодной прокатки подвергали закалке и искусственному старению. Для сплава 1424 температура солидуса составляет 590°С, температура минимальной устойчивости твердого раствора - 300°С, температура нагрева под закалку листов - 530°С.

При изготовлении листов по технологии прототипа перед холодной прокаткой листы отжигали при температуре минимальной устойчивости твердого раствора сплава и прокатывали в холодную со степенью деформации 40%.

При изготовлении листов по заявленному способу листы не подвергали отжигу перед холодной прокаткой, а подвергали промежуточному отжигу при температуре 300°С. Из полученных листов изготавливали образцы и проводили испытания с определением механических свойств при растяжении и ударную вязкость в продольном (Д, ДП) и поперечном (П, ПД) направлениях (таблица 2).

Из сплава 1913 системы Al-Zn-Mg-Si изготавливали листы по аналогичной технологической схеме, используемой при изготовлении листов из сплава 1370 (таблица 3). Для сплава 1913 температура солидуса составляла 595°С, температура минимальной устойчивости твердого раствора - 275°С, температура нагрева под закалку - 465°С. Результаты испытаний приведены в таблице 4.

Из сплава 6013 системы Al-Mg-Si-Cu изготавливали листы по аналогичной технологической схеме (таблица 5). Для данного сплава температура солидуса составляла 569°С, температура минимальной устойчивости твердого раствора - 325°С, температура нагрева под закалку листов - 560°С. Результаты испытаний приведены в таблице 6.

Из сплава 1461 системы Al-Cu-Li изготавливали листы по аналогичной технологической схеме (таблица 7). Для данного сплава температура солидуса составляла 580°С, температура минимальной устойчивости твердого раствора - 380°С, температура нагрева под закалку листов - 530°С. Результаты испытаний приведены в таблице 8.

Из сплава 1190 системы Al-Cu-Mg изготавливали листы по аналогичной технологической схеме (таблица 9). Для данного сплава температура солидуса составляла 515°С, температура минимальной устойчивости твердого раствора - 320°С, температура нагрева под закалку листов - 500°С. Результаты испытаний приведены в таблице 10.

Из данных таблиц видно, что применение предложенного способа изготовления листов из всех сплавов обеспечило получение полностью или преимущественно рекристаллизованной структуры (фиг.1), повышение уровня прочностных свойств, особенно предела текучести, и характеристик вязкости разрушения.

Рекристаллизованная структура формируется при обработке на твердый раствор в результате создания большого количества центров рекристаллизации в результате холодной прокатки со степенью деформации 45-70%, что обеспечило изотропность свойств.

Повышение уровня прочностных свойств, особенно в поперечном направлении на 10-30%, и характеристик вязкости на 22-40%, обеспечило комплексное суммарное упрочнение упрочняющими фазами, выделяющимися в различных температурно-временных интервалах, регулированием их дисперсности и равномерности распределения в матрице.

Применение предлагаемой технологии позволит получать катаные полуфабрикаты с повышенными эксплуатационными свойствами и изотропностью свойств, что обеспечит повышение ресурса и надежности элементов конструкции авиакосмической техники.

2. Способ изготовления листов из термически упрочняемых алюминиевых сплавов по п.1, отличающийся тем, что гомогенизацию слитка проводят по двухступенчатому режиму: первая ступень при температуре на 50-110°С выше температуры наименьшей устойчивости твердого раствора в течение 5-15 ч, вторая ступень при температуре на 15-75°С ниже температуры солидуса в течение 10-25 ч.

3. Способ изготовления листов из термически упрочняемых алюминиевых сплавов по п.1, отличающийся тем, что перед нагревом под горячую прокатку на слиток, по крайней мере, с одной стороны, накладывают плакировочный планшет толщиной 6-10% от толщины слитка.

Изобретение относится к алюминиевым сплавам, в частности к тем, из которых получают высокопрочный алюминиевый полуфабрикат, а также к способу получения таких алюминиевых полуфабрикатов.

Изобретение относится к алюминиевоцинкомагниевым сплавам и к продуктам, выполненным из таких сплавов, которые могут быть использованы для изготовления литейных форм для производимых литьем под давлением пластмасс.

Изобретение относится к способу изготовления слоистой плиты на основе алюминия для противопульной сварной брони. .

Изобретение относится к сплаву серии АА7000 и к способу изготовления продуктов из этого алюминиевого сплава, а именно к алюминиевым деформированным продуктам относительно большой толщины, в частности от 30 до 300 мм.

Изобретение относится к сплавам на основе алюминия, а именно к Аl-Zn-Cu-Mg сплавам на основе алюминия, а также способу изготовления катаного или кованого деформированного продукта из него и к самому катаному или кованому деформированному продукту.

Изобретение относится к продукту из свариваемого деформируемого алюминиевого сплава и способу его получения. .

Изобретение относится к деформированному продукту из высокопрочного, высоковязкого Al-Zn сплава и к способу изготовления такого продукта. .

Изобретение относится к области металлургии и машиностроения, а именно к способу получения изделий из высокопрочных, особенно сверхпрочных алюминиевых сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu-Zr, применяемых в качестве обшивок крыла и других силовых элементов планера самолетов, а также наземных транспортных средств.

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к термической обработке полуфабрикатов и деталей из алюминиевых сплавов Al-Zn-Mg-Cu-Zr, используемых в качестве конструкционного материала для силовых элементов в авиакосмической технике, а также в транспортном машиностроении.

Изобретение относится к области получения алюминиевых сплавов и может быть использовано для изготовления изделий электротехнического назначения. .

Изобретение относится к способу изготовления изделия и изделию, полученному указанным способом, из деформируемого алюминиевого сплава серии АА2000, обладающего повышенными прочностью и вязкостью разрушения и пониженной скоростью роста усталостных трещин и имеющего состав в мас.%: Cu от 4,4 до 5,5, Mg от 0,3 до 1,0, Fe

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при термической стабилизации размеров высокоточных деталей. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым материалам на основе алюминия, и может быть использовано при получении изделий, работающих при повышенных температурах до 350°С.

Изобретение относится к области термической обработки и может быть применено при термической стабилизации размеров высокоточных деталей из сплава АК4-1 ч. .

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в точном приборостроении и машиностроении, в частности при термической обработке листовых заготовок из алюминиевого сплава Д16 перед дальнейшим изготовлением из них деталей высокоточных приборов, например рам, корпусов, крышек, стенок, плат и др

Изобретение относится к области металлургии сплавов на основе алюминия, в частности сплавов систем Al-Mg-Si и Al-Zn-Mg, используемых в качестве конструкционных и обшивочных листов в авиакосмической технике, судостроении и транспортном машиностроении, в том числе и в сварных конструкциях

Алюминий является одним из самых распространенных химических элементов на Земле, используется в машиностроении, энергетике и строительстве. Ежегодно добыча и потребление этого металла увеличивается на 7%. Производство алюминия является сложным техническим процессом и требует большого количества энергетических, транспортных, трудовых и сырьевых ресурсов.

Производство алюминия в России и мире

Объем производства алюминия в 2019 году составляет 72 млн тонн. Международный алюминиевый рынок находится в дефиците, составляющем 277 тыс. тонн.Крупнейшими странами-изготовителями данного металла являются Китай, Россия, США, Австралия, Бразилия и Индия. Страны Северной и Южной Америки активно сокращают добычу бокситов. Рост производства чистого алюминия обеспечивается государствами Ближнего Востока и Азии. В этих регионах содержится свыше 73% мировых запасов алюминиевых руд, залегающих на земной поверхности. В них отсутствует большое число металлических и газообразных веществ. Крупнейшими производителями алюминия в мире являются следующие транснациональные компании:

UCRUSAL: российский концерн, производящий 13% всех алюминиевых сплавов в мире. Объем производства компании составляет 3,75 млн тонн в год. РУСАЛ обладает собственной инженерно-технической базой и экспортирует свою продукцию в страны Европы, Северной Америки и Юго-Восточной Азии.
Chalco: китайская государственная корпорация, являющаяся вторым крупнейшим производителем алюминиевых материалов в мире. Объем производства составляет 3,4 млн тонн в год.
RioTinto: австралийско-британская горно-металлургическая компания, производящая глинозем. Объем производства концерна составляет 3,1 млн тонн в год. RioTinto образует с канадской организацией Alcan совместное предприятие по добыче бокситов.

На рынке стран-лидеров по производству чистого алюминия наблюдается переизбыток мощностей. Это обусловлено циклическим характером спроса и большим количеством конкурентоспособных предприятий. Для снижения переизбытка мощностей многие предприятия стали экспортировать алюминиевые полуфабрикаты. С 2015 г. продажи этой продукции ежегодно растут на 20%.

В Российской Федерации присутствует 17 заводов по изготовлению глинозема и алюминиевых листов. Большая часть предприятий располагается на Урале в и в Сибири. Высокая эффективность российских алюминиевых заводов обуславливается следующими факторами размещения производства:

Сырьевой: предприятия расположены рядом с основными месторождениями алюминия. Это позволяет снизить затраты на транспортировку сырья и снизить стоимость готовой продукции
Энергетический: чистый алюминий изготавливается посредством электролиза, поэтому заводы расположены рядом с крупными гидроэлектростанциями, вырабатывающими большое количество электрической энергии.
Потребительский фактор: продукция российский компаний, производящих алюминий, покупается странами Южной и Северной Америки, Азии, Ближнего Востока, Европы и Африки.
Транспортный: заводы располагаются рядом с крупными транспортными узлами, позволяющими эффективно перевозить сырье и готовую продукцию на большие расстояния. Для транспортировки металла чаще всего используются железнодорожные поезда.

В настоящее время производство алюминия в России снижается и составляет 7,3 млн тонн в год. Это связано с разрушением межотраслевых и хозяйственных связей со странами бывшего СССР.

Технология производства

Технология производства алюминия включает в себя 3 основных этапа:

Добыча боксита.
Переработка алюминийсодержащих руд в глинозем.
Выделение чистого металла из глинозема посредством электролиза и его очистка от лишних примесей.

Производство данного химического элемента осуществляется в электролизном цехе. Он состоит из нескольких корпусов протяженностью 1000 м. В нем располагаются электролизные ванны с большими проводами, подключенными к источнику питания. Ванны оборудованы электродами, находящимися под напряжением 6 В.

Большая часть процессов в электролизном цехе автоматизированы. Перед началом электролиза емкость ванн наполняется расплавленным криолитом. Это вещество предназначено для создания токопроводящей среды при высоких температурах. Дно ванны выступает в качестве катода. Анодом являются угольные блоки, погруженные в криолит.

В промышленности алюминий получают методом пирометаллургии, разработанного немецким химиком Карлом Иосифом Байером. Этот способ представляется собой восстановление металла с помощью углекислого газа или оксида углерода. Все работы на предприятии выполняются в соответствии со схемами производства алюминия, где подробно расписан процесс электролиза глинозема. Изначально в ванну загружается порция глинозема. Под воздействием электричества вещество разлагается. В результате связь между частицами алюминия и кислорода разрывается.

После электролиза на дне электролитических ванне остается чистый алюминий, находящийся в расплавленном состоянии. Кислород, вступая в реакцию углеродом, образуется углекислый газ. Полученный материал разливают по вакуумным ковшам и доставляют в литейный цех. Здесь металл подвергается термической обработке. С помощью переплавки из сплава удаляются лишние примеси. В результате вещество приобретает твердую форму и сортируется по блокам весом до 22 кг.

Алюминий сохраняет свои свойства при длительной эксплуатации. Поэтому часть алюминиевой продукции перерабатывается и повторно используется для создания чистых металлов, что оказывает положительное влияние на экологию. Объем затрат на охрану окружающей среды в этой сфере промышленности составляет 4%. Власти используют множество экономических мер в области ООС, предоставляя льготы предпринимателям, соблюдающим экологические нормы и государственные стандарты в процессе хозяйственной деятельности.

Производство глинозема

Глинозем представляет собой порошок белого цвета, образованный в результате взаимодействия алюминия с кислородом. Технологический процесс производства этого вещества был разработан Байером в конце XIXстолетия. С помощью этой технологии изготавливается 90% глинозема в мире.

При получении порошкообразного оксида алюминия методом Байера можно использовать высококачественные бокситы с низким содержанием примесей. В процессе изготовления глинозема кристаллическая гидроокись алюминия растворяется в каустической щелочи высокой концентрации. Химическая реакция осуществляется при высоких температурах. Посторонние вещества, входящие в состав боксита, при взаимодействии с раствором едкого натра выпадают в осадок. Примеси, отделенные от гидроокиси алюминия, называются красным шламом. В процессе переработки из них можно извлечь соединения кремния, железа, титана и иных химических элементов.

Крупные алюминиевые частицы с помощью фильтрации отделяются от гидроокиси алюминия. Полученное вещество промывают, высушивают и нагревают до температуры кипения воды. В результате образуется глинозем. У него отсутствует срок годности. Хранить глинозем необходимо в сухих местах. Транспортировка вещества осуществляется в железнодорожных вагонах.

Получение алюминия из глинозема

Производители активно совершенствуют технологию производства алюминия из глинозема, стараясь изготавливать металл с минимальными затратами электроэнергии и наименьшим воздействием на окружающую среду. В современных электролитических цехах используются инертные аноды, что позволяет отказаться от использования угля. Их можно использовать в течение нескольких десятилетий.

В результате использования инновационных технологий при электролизе глинозема в атмосферу не выделяется углекислый газ. В электролизных ваннах вырабатывается чистый кислород. Это позволяет снизить траты на вентиляционные механизмы, предназначенные для своевременного удаления углекислого газа из помещения. При электролизе используется не менее 2 Т глинозема, 0,1 Т криолита и небольшое количество фторидов.

Рафинирование алюминия

Образованный в результате электролиза металл содержит небольшое количество металлических и газообразных веществ:

кремний;
железо;
цинк;
углерод;
водород;
азот;
озон;
углекислый газ.

Примеси ухудшают свойства металла. Поэтому во время производства их удаляют при помощи рафинирования. Эта процедура осуществляется 2 методами:

Хлорирование: осуществляется при температуре 750°С. Алюминий подвергается продувке хлористым раствором. Хлорирование производится в специальных ковшах в течение 12 мин.
Электролитический способ: осуществляется с применением фтористых и хлористых солей. Металл подвергается термической обработке и анодному растворению. В результате из расплавленного вещества удаляются лишние примеси.

После процедуры рафинирования чистота металла составляет 99,5 – 99,9%. При этой процедуры также из рафинируемого вещества также удаляется 1% алюминия.

Сырье

В естественной среде алюминий встречается только в виде руд – бокситов. Эти вещества представлены виде гидроксидов, корунда и каолинита. В них содержится свыше 40 химических элементов. Содержание глинозема в бокситах составляет 45%. Одним из важнейших параметров алюминиевых руд является кремниевый модуль, характеризующий отношение содержаний оксидов алюминия и кремния. Он должен составляет не менее 2,6. В недрах Земли находится свыше 18 млрд тонн бокситов. При нынешних темпах производства из этого сырья можно производить алюминий до 2122 г.

Необходимое оборудование

Для добычи бокситов, преобразования руд в глинозем и извлечения чистого металла требуется следующее оборудование:

Механизмы раздачи глинозема: предназначены для транспортировки порошкообразного оксида алюминия внутри цеха и дозированной подачи глинозема к электролизным машинам.
Катодная ошиновка: представляет собой гибкие ленты катодных спусков, прикрепленных к стержням катодных шин, выполненных из стальных материалов.
Газоочистительные установки: используются для очистки помещения от газов, образующихся во время производства фторида алюминия сухим способом.
Монтажное оборудование: краны линейного и технического предназначения.
Электролизер: прибор для разделения основных компонентов глинозема при помощи электрического тока во время электролиза.

В зависимости от технологических особенностей производства требуется большое количество барабанных вращающихся печей. Они используются при сухих методах производства. При организации предприятия важно обеспечить оборудование для электролиза глинозема электроэнергией.

Рифленый алюминиевый лист изготавливают горячей или холодной прокаткой, в результате которой на его поверхности выдавливается рисунок. Прокатка - один из основных способов обработки металлов давлением, позволяющий получать изделия различной формы, включая тонкие и толстые листы. Кроме того, она способствует улучшению механических свойств металлов.

Методом холодного деформирования изготавливают прочные тонкие листы с высококачественной поверхностью. Методом горячей прокатки - рифленый алюминиевый лист большей толщины.

Схема производства листов из алюминия и его сплавов состоит из нескольких этапов:

отливка слитков (для прокатки листов и плит применяют слитки массой в несколько тонн);
подготовительные операции;
горячая прокатка;
холодная прокатка;
термическая обработка;
отделочные операции.

Производители алюминиевых рифленых листов ссылаются на различные нормативно-технические документы. Вот только часть из них:

Наряду с отечественной на рынке представлена продукция зарубежного производства, изготовленная в соответствии с нормативами EN, ASTM и другими.

Какие марки алюминия и его сплавов применяются для изготовления рифленого алюминиевого листа

Свойства алюминия и его сплавов во многом предопределяют характеристики рифленых алюминиевых листов. Значительную их часть производят из сплавов алюминия с магнием. Это пластичные, хорошо свариваемые, стойкие к коррозии, обладающие достойными (особенно на фоне в несколько раз меньшего, чем у стали, веса алюминия) механическими показателями. К таким сплавам относятся АМг2 (АМг2Р, АМг2М, АМг2Н2, АМг2НР, АМг2Н2Р) и АМг3 (АМг3М, АМг3Н, АМг3Н2, АМг3НР АМг3Н2Р). А также их зарубежные аналоги - EN AW 5251 и EN AW 5754 соответственно.

Поскольку алюминиево-магниевые сплавы не упрочняются термической обработкой, улучшить механические свойства выполненных из них рифленых листов помогает нагартовка (холодная обработка давлением). Она заметно повышает прочностные характеристики - твердость и прочность. Правда, за это приходится расплачиваться некоторым снижением пластичности.

Листы из алюминиевого деформируемого сплава 1105 (1105АТ, 1105АМ, 1105АН) отличаются легкостью механической обработки, хорошей переносимостью низких температур и вязкостью разрушения. Благодаря плакированию до требуемого уровня удается довести проблемную для дюралей невысокую коррозионную стойкость. Добиться повышения пластичности листов 1105 помогают различные методы термической обработки.

Для изготовления рифленых листов применяются и другие алюминиевые деформируемые сплавы с высоким содержанием меди и магния – ВД1 (ВД1НР, ВД1АМ, ВД1АН) и Д1 (Д1АМР, Д1НР).

В алюминии для листовых заготовок марки АД0 (АД0Н2, АД0НР) массовая доля алюминия составляет не менее 99,50%; допускается введение титана до 0,15%; в небольших количествах содержатся железо и кремний.

В статье мы расскажем о том, как изготавливается в настоящее время алюминиевый лист, признаваемый одним из самых практичных типов цветного проката, дадим полное описание такой продукции и сферы ее использования.

1 Общая информация об алюминии и алюминиевых сплавах

Алюминий – это серебристо-белый металл, характеризуемый высокой стойкостью против коррозии, малым показателем плотности, отличной пластичностью, хорошей электропроводностью, достаточно высокой теплопроводностью (ее показатель уступает только теплопроводности меди, золота и серебра). Механизм защиты металла от коррозионных явлений обусловлен тем, что он очень быстро окисляется на воздухе с формированием Al2O3 – оксидной пленки, способной впоследствии эффективно защищать алюминиевые изделия от ржавчины, причем в самых разных средах.

При контакте с продуктами питания металл сохраняет нейтральные свойства, он обладает устойчивостью к большинству кислот органического происхождения и даже к азотной концентрированной кислоте. Кроме того, он великолепно обрабатывается давлением, что дает возможность изготавливать широкий ассортимент разнообразных конструкций из алюминиевого проката. Чтобы придать материалу те или иные специальные характеристики, а также усилить первоначальные свойства, его легируют разными элементами (магнием, медью, цинком, кремнием, марганцем).

Все алюминиевые сплавы принято подразделять на деформируемые (из них изготавливают поковки и прокат) и литейные (изготовление отливок). Так как мы описываемым алюминиевый прокат (а горячекатаный лист является именно прокатом), нас интересуют композиции первого вида. Их химический состав регламентируется Государственными стандартами 1131 и 4784–97.
По типу упрочнения такие сплавы делят на термоупрочняемые и упрочняемые давлением. Однако чаще применяется другая их классификация, которая базируется на основных характеристиках сплавов. Термоупрочняемые, согласно таковой, могут быть:

жаропрочными: АК4, АК4–1, Д20, 1201;
высокопрочными: В93 и В95;
высокопластичными средней прочности: АД33, АД31 и АД35 (их называют – авиали, они легируются системой "алюминий-магний-кремний");
свариваемыми со стандартным показателем прочности: 1925 и 1915;
нормальной прочности (дюрали): Д16, Д1 и Д18 (система легирования – "алюминий-медь-магний");
ковочными: АК8 и АК6.

Нетермонеупрочняемые же, характеризующиеся стойкостью против коррозии и хорошей свариваемостью, бывают двух видов:

высокопластичными со средней прочностью (магналии): АМг1, АМг6, АМг2 и другие;
высокопластичными с низкой прочностью: Д12 и АМц – легированы алюминием и магнием; АД1 и АД0 – без легирования (так называемый "технический алюминий").

2 Плоский алюминиевый лист – ГОСТ, виды изделий

В настоящее время такие листы изготавливают в соответствии с ГОСТ 21631–76 и делят по сферам использования и свойствам на несколько типов:

Кислотостойкие: применяются для производства баков для топлива, сварных емкостей и некоторых иных элементов самолетов, что обусловлено их хорошей свариваемостью и отличной коррозионной стойкостью. Изготавливается кислотостойкий лист алюминиевый плоский из сплавов марок АМг (2, 3, 5 и 6), которые легируются марганцем и магнием. Также подобные легкодеформируемые и повышеннопластичные изделия применяются для выпуска заклепок, рам и радиаторов транспортных средств.
Технические: превосходный отделочный и изоляционный материал, использование которого считается экономически выгодным за счет высокой гибкости и малой массы листов.
Гладкие перфорированные: предназначены для строительной области (решетки воздуховодов, декоративные интерьерные детали, усиление гипсокартонных углов бытовых конструкций). Перфорированные изделия могут иметь прямоугольные, круглые или ромбовидные отверстия, получаемые на специальных прессах координатно-пробивного типа.
Пищевые: для производства листа используются отожженные, полунагартованные и нагартованные (холоднодеформированные с целью упрочнения материала) сплавы (А5М, А5Н2, А5Н), а также первичный алюминий А7 либо АД0, который не подвергается термической обработке. Подобные листы обладают повышенной гигиеничностью, в них отсутствуют любые примеси и легирующие элементы.

Толщина готового проката варьируется от 0,3–2 мм (тонкий алюминиевый лист) до 10,5 мм (алюминиевые плиты), ширина – от 500 до 2000 мм, длина – от 2 до 7,2 м.

3 Гофрированные и анодированные изделия для специальных целей

Отдельно стоит сказать о гофрированных листах из алюминия (их еще именуют профилированными), с помощью которых обустраивают кровли, отличающиеся замечательными эксплуатационными свойствами и долговечностью. Достоинства профилированных изделий:

Малый вес листов подходит для тех случаев, когда производится реконструкция сооружений старых годов постройки. Подобные здания не всегда способны выдержать серьезные нагрузки, поэтому замены легким гофрированным листам для них просто-напросто нет.
Возможность использования конструкций для крыш многоэтажных домов и одноэтажных частных зданий.
Гибкость. Это свойство изделий из алюминиевых сплавов дает возможность проводить работы на кровлях, отличающихся особо сложным дизайном.
Простота монтажа. Определенные профессиональные навыки для работы с листами, конечно же, необходимы, но освоить их совсем не сложно.

Сейчас также применяются анодированные листы из алюминия, которые могут иметь матовую, зеркальную либо полуматовую поверхность. Для выпуска различных бытовых приборов, жалюзи для окон, растровых осветительных приборов, деталей декора жилых помещений, солнечных батарей обычно используется аланод – лист с зеркальной поверхностью. Он характеризуется большими светоотражающими возможностями, что и обуславливает сферу его применения.

Под анодированием понимают относительно простую электрохимическую процедуру формирования на алюминиевой поверхности оксидной защитной пленки кристаллической структуры. Необходимость в создании такой дополнительной пленки вызвана тем, что образовывающаяся самопроизвольно "защита" алюминия при комнатной температуре обладает достаточно аморфной структурой и малой толщиной. По этой причине указанные выше алюминиевые изделия не получается изготовить из материала со стандартными свойствами.

4 Лист алюминиевый – производство и его тонкости

Процесс изготовления листов из алюминиевых сплавов разного вида состоит из нескольких этапов: горячая деформация; холодная деформация (прокатка либо волочение).
Требуемую форму и заданные размеры листа получить легко, так как алюминий за счет своей пластичности превосходно обрабатывается в процессе холодной деформации. Конечный продукт не должен содержать надрывов, пузырей, трещин, коррозионных отметин, а делится он на следующие виды:

плакированные листы (плакировка бывает утолщенной и нормальной) и неплакированные;
естественно или искусственно состаренные и закаленные нагартованные;
без термообработки;
отожженные;
полунагартованные;
нагартованные, прошедшие закалку, а также старение (естественное).

Читайте также: