Что было первым изделием сделанным из алюминия

Содержание
  1. ✅Литье из алюминия: виды, методы, область использования
  2. Производство алюминиевой посуды
  3. Штампованная посуда
  4. Литая посуда
  5. Судостроение
  6. Что было первым изделием сделанным из алюминия
  7. В небе и в космосе
  8. В автопроме и на транспорте
  9. В принтерах будущего
  10. В строительстве и освещении
  11. Что было первым изделием сделанным из алюминия?
  12. Преимущества алюминия
  13. Применение алюминия
  14. Производство алюминия
  15. Где оформить заказ
  16. Алюминиевые смартфоны: Apple и другие
  17. Где алюминий Статьи про металлолом
  18. Что представляет собой
  19. Как был открыт
  20. Мировой опыт
  21. Металл в России
  22. Новое «золото»
  23. История названия
  24. Как производят первичный алюминий?
  25. Металл в природе
  26. История получения и применения алюминия
  27. Совершенствование свойств алюминия
  28. Области применения алюминия и его соединений: в строительстве, в промышленности, в быту
  29. Авиация
  30. Эволюция
  31. Гибридный подход

✅Литье из алюминия: виды, методы, область использования

Что было первым изделием сделанным из алюминия

Одним из видов металлической посуды является посуда, изготовленная из алюминия. На протяжении многих лет хозяйки с удовольствием пользуются этими кухонными предметами.

Сегодня такая посуда изменила внешний облик и свойства. Это уже не те серенькие кастрюльки и сковороды, знакомые нам с советских времен.

Изготовители посуды из алюминия увеличивают ассортимент, так как спрос на продукцию не уменьшается, а, наоборот, увеличивается с каждым годом.

Многообразие изделий, необходимых на кухне, выполненных из алюминия, велико. Чего только не изготавливает производитель:

  • кастрюли, сковороды;
  • миски, кружки;
  • котлы, казаны;
  • ложки, вилки;
  • дуршлаги, утятницы и многое другое.

Неудивительно, почему данная посуда так популярна среди хозяек.

Она легкая, блюдо готовится быстрее, так как материал хорошо проводит тепло. Пища не подгорает.

Производитель наращивает производство алюминиевой посуды и расширяет ассортимент, так как материал не слишком дорогой, устойчив к коррозии, легкий, имеет невысокую температуру плавления. Эти свойства металла обеспечивают выпуск недорогой продукции.

Производство алюминиевой посуды

В зависимости от технологии изготовления посуда бывает:

Изготовление кухонных предметов из штампованного алюминия.

  1. Все начинается с круглой заготовки, которая станет дном будущего изделия. На нем проставляют объем и название производителя.
  2. Заготовка помещается в токарный станок напротив болванки. На ней пластиковый валик, который вступает в работу. Болванка крутится со скоростью 1000 оборотов в минуту. Работой валика управляет компьютер. Все это напоминает труд гончара на гончарном станке. Только вращение происходит не вокруг вертикальной, а горизонтальной оси.
  3. Аппарат срезает лишний алюминий и заправляет края.
  4. После финишной подгонки под нужный размер другой резец срезает острые края с обода будущего изделия.

Штампованная посуда

Штампованные предметы для кухни делают из целых листов чистого алюминия путем механического воздействия прессов, молотов. Формуют изделия незамысловатой формы.

Под влиянием выдавливания, вытягивания структура металла нарушается. Такая посуда получается легкой, с тонкими стенками и дном. Поэтому она подвержена деформации от высоких температур и незначительных ударов.

Себестоимость таких изделий невысока.

Антипригарное покрытие наносится накатом на алюминиевую заготовку, а не на готовое изделие. Поэтому в процессе формования нарушается целостность структуры не только металла, но и антипригарного покрытия. Оно получается менее прочным.

Производство литой посуды более дорогостоящее. Никаких механических воздействий металл не испытывает, в результате чего структура его целостная.

  1. Алюминий заливают в литейную форму, где он застывает за 3 минуты.
  2. Застывшее изделие выпадает из формы. Гидравлический пресс обрезает излишки.
  3. После обрезания излишков внутренние стенки с помощью 6 форсунок покрывают белым оксидом алюминия. Он улучшает сцепление с антипригарным покрытием, которое нанесут позже.

Литая посуда

Она изготавливается из алюминия высокого качества, который заливается в литейные формы. При застывании получаются прочные изделия с толстыми стенками и дном. Металл не испытывает на себе никакого механического воздействия, поэтому целостность структуры не нарушается. Изделия из него более прочные и крепкие. Не подвержены деформации от высоких температур и механического воздействия.

Антипригарное покрытие тоже более стойкое, так как наносится на готовое изделие путем разбрызгивания.

Такая посуда долго хранит тепло, пища в ней томится, и вкус блюд получается другим, более насыщенным и выраженным.

Сегодня некоторые производители делают алюминиевую посуду из чистого металла, а другие – добавляют различные сплавы; наносят внутренние и наружные покрытия.

Судостроение

Алюминий и сплавы на его основе находят все более широкое применение в судостроении. Из алюминиевых сплавов изготовляют корпусы судов, палубные надстройки, коммуникацию и различного рода судовое оборудование.

Основное преимущество при внедрении алюминия и его сплавов по сравнению со сталью – снижение массы судов, которая может достигать 50 – 60 %. В результате представляется возможность повысить грузоподъемность судна или улучшить его тактико-технические характеристики (маневренность, скорость и т.д.).

Наиболее широкое применение среди алюминиевых сплавов для изготовления конструкций речного и морского флота находят магналиевые сплавы АМгЗ, АМг5, АМг61, а также сплавы АМц и Д16.

Корпус судна повышенной грузоподъемности изготовляют из стали, тогда как надстройки и другое вспомогательное оборудование из алюминиевых сплавов.

Имеет место изготовление рыболовецких баркасов из сплава АМг5 (обшивка).

Широкое применение в судостроении США находят свариваемые сплавы серии 5ххх и 6ххх. Там, где необходима высокая прочность (500 МПа), используются полуфабрикаты из сплавов серии 2xxx и 7ххх.

Что было первым изделием сделанным из алюминия

Что было первым изделием сделанным из алюминия

25 апреля 2017 г. в 16:01

О том, где еще может использоваться алюминий, рассказывает Life.ru.

В небе и в космосе

Впервые алюминий «полетел» в 1900 году — в виде каркаса и винтов огромного дирижабля LZ-1 Фердинанда Цеппелина. Но мягкий чистый металл годился только для медлительных летательных аппаратов легче воздуха.

По-настоящему «крылатый» алюминий  был уже прочнее в пять раз, поскольку содержал в своём составе марганец, медь, магний, цинк в разных процентных соотношениях — небо и космос покоряли разновидности дюралюминия, сплава, изобретённого ещё в начале ХХ века немецким инженером Альфредом Вильмом.

Материал был перспективным, но имел и немало ограничений — требовал так называемого старения, то есть набирал заложенную в него прочность не сразу, а лишь со временем. Да и сварке не поддавался… И тем не менее покорение космоса началось именно с дюраля, из которого в том числе выполнен и шар знаменитого первого искусственного спутника Земли.

Гораздо позже, в разгар космической эпохи, начали появляться сплавы и материалы на основе алюминия с куда более замечательными свойствами.

К примеру, дружба алюминия с литием позволила сделать детали самолётов и ракет значительно легче, не снижая прочности, а сплавы с титаном и никелем обладают свойством «криогенного упрочнения»: в космическом холоде пластичность и прочность их только возрастают.

Из тандема алюминия и скандия была выполнена обшивка космического челнока «Буран»: алюминиево-магниевые пластины стали гораздо прочнее на разрыв, сохранив при этом гибкость и вдвое повысив температуру плавления.

Более современные материалы — не сплавы, а композиты. Но и в них основой чаще всего является алюминий.

Один из современных и перспективных авиакосмических материалов называется «бороалюминиевый композит», где волокна бора прокатываются сэндвичем со слоями алюминиевой фольги, образуя под высокими давлениями и температурами крайне прочный и лёгкий материал. К примеру, лопатки турбин продвинутых авиационных двигателей представляют собой бороалюминиевые несущие стержни, одетые в титановую «рубашку».

В автопроме и на транспорте

Сегодня у новых моделей Range Rover и Jaguar доля алюминия в конструкции кузова составляет 81%. Первые же эксперименты с алюминиевыми кузовами принято приписывать компании Audi, презентовавшей A8 из лёгких сплавов в 1994 году.

Однако ещё в начале ХХ века этот лёгкий металл на деревянном каркасе был фирменным стилем кузовов знаменитых британских спорткаров Morgan.

Настоящее «алюминиевое вторжение» в автопром началось в 1970-е, когда заводы массово принялись использовать этот металл для блоков цилиндров двигателей и картеров коробок передач вместо привычного чугуна; чуть позже распространение получили легкосплавные колёса вместо штампованных стальных.

В наши дни ключевой тренд автопрома — электричество. И лёгкие сплавы на основе алюминия приобретают особую актуальность в кузовостроении: «энергосберегающий» металл делает электромобиль легче, а значит, увеличивает пробег на одном заряде батарей. Алюминиевые кузова использует марка Tesla — законодатель мод на рынке автомобилей будущего, и этим, собственно, всё сказано!

Отечественных автомобилей с алюминиевыми кузовами пока нет. Но нержавеющий и лёгкий материал уже начинает проникать в российскую транспортную сферу.

Характерный пример — ультрасовременные скоростные трамваи «Витязь-М», чьи салоны полностью выполнены из алюминиевых сплавов, практически вечных и не нуждающихся в постоянной подкраске.

Стоит отметить, что на создание одного трамвайного интерьера требуется до 1,7 тонны алюминия, который поставляет Красноярский алюминиевый завод «Русала».

«Потолок, стены, стойки — всё алюминиевое.

И это не просто обшивка листами, детали сложные, совмещающие в себе и отделочные, и несущие элементы, и туннели для вентиляции и проводки, — рассказывает Виталий Деньгаев, гендиректор компании «Красноярские машиностроительные компоненты», где были созданы алюминиевые салоны «Витязя». — Плюс помимо эстетики мы получаем ещё и высочайшую безопасность: в отличие от пластиков и синтетики алюминиевый салон не выделяет вредных веществ, если возникло возгорание!»

С 17 марта этого года 13 трамваев «Витязь-М» начали ходить по Москве и к 5 апреля уже перевезли первую сотню тысяч пассажиров! Этот быстрый и бесшумный городской транспорт с салонами на 260 человек, с Wi-Fi, климат-контролем, местами для инвалидов и детских колясок и прочими элементами комфорта, рассчитан на срок службы в 30 лет, что вдвое больше, чем у составов прошлых моделей. В ближайшие три года столица получит 300 «Витязей», 100 из которых встанут на рельсы уже в этом сезоне.

В принтерах будущего

Элементарными любительскими 3D-принтерами, печатающими из пластиковой нити, уже никого не удивишь. Сегодня начинается эра полноценной серийной 3D-печати деталей из металла.

Алюминиевый порошок — едва ли не самый распространённый материал для технологии, называемой AF (от Additive Fabrication, «аддитивное производство»).

Additive по-английски — «добавка», и в этом глубокий смысл названия технологии: деталь производится не из болванки, от которой в процессе обработки отрезается лишний материал, а наоборот — добавлением материала в рабочую зону инструмента.

Металлический порошок выходит из дозатора AF-машины и послойно спекается лазером в единую прочную массу монолитного алюминия.

Детали, которые делаются цельными по методу AF, поражают воображение своей пространственной сложностью; выполнить их классическими методами даже на самых современных металлообрабатывающих станках — невозможно! За счёт ажурной конструкции детали, созданные на машинах аддитивной печати из порошков алюминиевых сплавов, имеют прочность, как у монолита, будучи при этом в несколько раз легче. Производятся они безотходно и быстро — такие металлические «кружева» незаменимы в биомедицине, авиации и космонавтике, в точной механике, при изготовлении пресс-форм и так далее.

Ещё недавно все технологии, связанные с Additive Fabrication, были иностранными. Но сейчас активно развиваются отечественные аналоги.

Например, в Уральском федеральном университете (УрФУ) готовится к запуску экспериментальная установка по производству металлических порошков для AF-3D-печати.

Установка работает на принципе распыления расплавленного алюминия струёй инертного газа, такой метод позволит получать металлические порошки с любыми заданными параметрами размерности зерна.

В строительстве и освещении

Алюминий может быть также фасадным и кровельным материалом, срок службы которого не ограничивается парой лет и который крайне удобен для дизайнеров и монтажников! Для строительства разработаны особые патентованные сплавы и композиты с самыми разными свойствами — Alclad, Kal-Alloy, Kalzip, Dwall Iridium. Из алюминия можно штамповать детали, в которых кровельная плоскость составляет единое целое с несущими элементами. Это необходимо, к примеру, для создания раздвижных крыш стадионов.

Что было первым изделием сделанным из алюминия?

Что было первым изделием сделанным из алюминия

Производство изделий из алюминия сегодня очень популярно. Для конструкций из данного материала свойственна надежность и высокая прочность. Кроме этого, изделия из алюминия реализуются по низким ценам и обладают эстетической красотой.

Основное преимущество алюминия – устойчивость к атмосферным воздействиям. Это позволяет изготавливать различные конструкции, предназначенные для установки на открытом воздухе.

Элементы алюминиевых конструкций очень легкие. Покраска изделий из алюминия не требует такой периодичности, как, например, деревянные изделия.

Данный материал очень эластичен, что позволяет изделию принимать различную форму.

Преимущества алюминия

К основным свойствам и характеристикам алюминия относят:

  • высокую стойкость к коррозийному воздействию;
  • металлоизделия из алюминия можно устанавливать в комнатах и зданиях с повышенным уровнем влажности;
  • любые изделия из алюминия обладают высокими декоративными и эстетическими свойствами;
  • широкий выбор оттенков и тонов;
  • долговечность;
  • выбор различной поверхности, например, матовой или зеркальной;
  • устойчивость к царапинам, трещинам, потертостям и иным механическим повреждениям.

Применение алюминия

Первое изделие, сделанное из алюминия еще в 19 веке – погремушка. С тех пор металл применяют в различных областях жизнедеятельности. Алюминий часто применяется в качестве материала для производства конструкций.

Изделия из алюминиевых листов применяются в качестве кровельных и облицовывающих материалов. Не ядовитость металла обусловили популярность производства алюминиевой посуды и фольги, применяемой в пищевой промышленности. Единственный минус материала – достаточная хрупкость.

Поэтому в его состав добавляют некоторое количество цинка или меди для упрочнения конструкции.

Одно из свойств алюминия – электропроводность. Она сопоставима с медью, однако, алюминий как материал для изготовления дешевле. Этим обусловлено применение материала в электротехнической промышленности при изготовлении проводов и кабелей.

Также алюминий применяют для производства чипов для электротехники. Правда, структурные особенности металла мешают его пайке.

Алюминий успешно применяется для производства теплового оборудования.

Транспортная промышленность также не обходится без применения данного материала.

Алюминиевые детали используют в авиастроении, судостроении. Алюминиевые сплавы отлично подходят для изготовления корпуса кораблей, надстроек, специального оборудования и механизмов. Сварные изделия из алюминия также пользуются большой популярностью в строительстве.

Производство алюминия

Алюминий в чистом виде не встречается в природе. Метод его производства был открыт в конце 19 столетия и с тех пор практически не изменился. Металл получают обработкой бокситов – специальной горной породы, залежи которой расположены в тропиках.

Оборудование для алюминиевого производства включает в себя специальные дробилки, с помощью которых происходит измельчение бокситов. Бокситный песок высушивают и размалывают в мельницах с небольшим количеством воды. Полученная густая масса собирается в сосуды и нагревается воздействием пара. Таким образом из массы выводится кремний.

Первичный алюминий после гидролиза отливается в формы. Он либо отправляется на реализацию, либо следует дальше для производства конкретных деталей и изделий. В конце жизненного цикла алюминиевое изделие может быть переработано для создания новой детали.

Где оформить заказ

Заслуживает упоминания тот факт, что стоимость на изделия из алюминия значительно ниже, чем на изделия из большинства других материалов. При этом низкая стоимость никоим образом не влияет на качество материала.

Сегодня изделия из алюминия на заказ реализуются во многих магазинах, в том числе через сеть интернет. Наибольшей популярностью пользуется обращение за услугами в частные мастерские. Это помогает в полной мере контролировать процесс производства изделия. Частные мастерские выполняют заказы по оригинальным эскизам и чертежам, которые предоставляют сами заказчики.

В частных мастерских также можно оформить заявку на изделие через электронную почту или официальный сайт предприятия. Это очень удобно, так как экономит время клиента.

Также можно обсудить все нюансы заказа и заранее определится со стоимостью работы.

Возврат к списку

Алюминиевые смартфоны: Apple и другие

Не важно, какой у вас смартфон – iPhone, Samsung или Lenovo, никто не станет возражать против того, что металлические — алюминиевые — айфоны компании Apple – самые «крутые».

Справедливости ради надо признать, что еще в конце 1990-х годов компания Motorola первая применила алюминиевые профили в конструкции металлического корпуса своих мобильных телефонов Razr.

Где алюминий Статьи про металлолом

Что было первым изделием сделанным из алюминия

Сравнительно недавно (немногим больше века назад) алюминий считался одним из самых дорогих металлов. И связано это было не с малыми запасами сырья, а со сложным процессом производства этого металла.

Сегодня алюминий стал одним из самых дешевых металлов благодаря и большим сырьевым запасам, и усовершенствованному производству.

Он занимает лидирующие позиции в производстве цветных металлов и весьма широко используется во многих промышленных отраслях как в чистом виде, так и в виде сплавов. Как получают алюминий сегодня? Давайте разберемся.

Что представляет собой

Алюминий – это металл, элемент периодической системы Д. И. Менделеева №13. Простое вещество с формулой из одного символа – Al.
Международное обозначение – Al (Aluminium).

Структура решетки – куб, центрированный по граням.

Цвет изначально белый, но на воздухе создается серебристо-матовая пленка-оксид.

По классификации цветных металлов причислен к группе легких (вместе с титаном и магнием).

Алюминий – самый распространенный в земной коре среди металлов и третий среди химических элементов, вслед за кислородом и кремнием.

Как был открыт

Бокситы и глинозем известны людям веками. С алюминием как металлом они познакомились только к середине XIX века.

Мировой опыт

История открытия – это опыты ученых-одиночек:

  • Первую попытку предпринял Парацельс (XVI век). Он выделил из квасцов «квасцовую землю», содержащую оксид неизвестного металла (алюминия).
  • Два века спустя процесс повторил немецкий химик Андреас Маргграф. Тоже получил оксид металла, которому присвоил название alumina («вяжущий»).
  • Первые миллиграммы металла выделил датчанин Ганс Эрстед. Физик-практик выбрал исходником хлорид алюминия. Нагревая и воздействуя калийной амальгамой, получил чистый металл.
  • Чистый калий, а не амальгаму использовал Фридрих Велер. Восстановив металл (получилось несколько крупинок), описал его свойства.
  • Еще дальше пошел француз Сент-Клер Девиль. Он изготовил слиток металла, использовав метод Велера. Но вместо калия взял натрий. Девиль предъявил слиток публике на Всемирной выставке в Париже (1855 год), сотворив сенсацию. Спустя год получил металл методом электролиза. Такой успех объясним: ученого спонсировал сам Наполеон III, рассчитывавший приспособить металл для военных нужд.

Получение металла промышленными партиями – заслуга американца Чарльза Холла и француза Поля Эру. Независимо друг от друга они к 1886 году разработали методику расплава глинозема в криолите электролизом.

Металл в России

С глиноземом экспериментировали и русские ученые. Метод, предложенный К.И.Байером, стал классическим для алюминиевой промышленности мира.

Первый алюминиевый завод – Волховский – ввели в строй во времена СССР (1932 год).

Производство сырья исчислялось тысячами тонн. Эта отрасль была на особом счету: ее продукт обеспечивал обороноспособность государства.

Сегодня монополист по добыче и переработке сырья – («Русский Алюминий»).

Новое «золото»

Первый алюминий был дороже золота:

  • Европейская знать использовала алюминиевые столовые приборы (гостям попроще выдавались серебряные или золотые). Моду задал своим указом император Франции Наполеон III.
  • Ювелиры изготавливали украшения класса люкс.
  • Бесценный подарок сделали англичане русскому гению Дмитрию Менделееву – весы с чашами из золота и алюминия.

Дешевый метод появился к началу ХХ века. В 1911 году во французском Дюрене выпустили первую партию металла. Его назвали в честь этого города. А алюминий перешел в разряд бижутерии.

История названия

Латинский термин восходит к корню alumen. Так назывались квасцы, издревле используемые лекарями.

В России металл именовали «серебром из глины», поскольку глинозем – главный компонент глины.

Как производят первичный алюминий?

Первичный алюминий получают методом, который называется «электролиз глиноземного расплава в криолите». Рудное производство алюминия является многоэтапным технологическим процессом, который включает получение промежуточного сырья: глинозема – криолита и фтористых солей – угольных изделий – электролитического алюминия.

Главные звенья этой технологической цепи – глинозем и электролитический алюминий. Основное устройство производства – электролизер или алюминиевая ванна. Плотность алюминия выше плотности криолита.

Поэтому процессе электролиза он отделяется от криолитглиноземного расплава. Отделившись, металл оседает на дно ванны, откуда его собирают вакуумными ковшами.

Затем собранный металл очищают методом хлорирования и отливают из него слитки.

Металл в природе

7,4-8,1% земной коры – это алюминий. В природе представлен горными породами и минералами, формирующими земную кору.

История получения и применения алюминия

В середине XIX века в Западной Европе ученые отчаянно пытались получить алюминий в чистом виде. В 1825 году датский исследователь Х.К. Эрстед первым осуществил подобный опыт, используя калий в виде амальгамы. К сожалению, тогда не удалось точно определить полученное вещество.

Однако спустя два года получением алюминия заинтересовался немецкий ученый Велер. Он использовал для восстановления металла чистый калий.

Через 20 лет упорных поисков ему удалось получить чистый алюминий в виде гранул размером со спичечную головку. Алюминий оказался красивым и легким металлом, похожим на серебро.

  Эти свойства алюминия и определили его высокую стоимость на тот период истории: он оценивался дороже золота. 

В 1855 г. на выставке в Париже алюминий являлся главной достопримечательностью. Ювелирные изделия из алюминия располагались по соседству с бриллиантами французской короны. Алюминий стал очень модным металлом. Его считали благородным элементом, созданным природой для создания шедевров искусства.

Поскольку физические и химические свойства алюминия были изучены слабо, ювелиры самостоятельно изобретали способы его обработки. Мягкость и податливость металла позволяла создавать им изделия любой формы, делать отпечатки замысловатых узоров, наносить разнообразные рисунки. Алюминий покрывали золотом, полировали, матировали.

Однако со временем алюминий стал выходить из моды. В середине 1860-х годов килограмм этого металла уже стоил всего около ста старых франков, по сравнению с 3 тысячами в 1854-1856 гг.

В настоящее время первые алюминиевые изделия представляют огромную ценность. К сожалению, большую часть из них почитатели моды заменили золотом, серебром и другими драгоценными сплавами и металлами.

Однако ученых изменчивая мода не остановила. В 1886 году химик Чарльз Мартин Холл стал автором дешевого способа получения алюминия в больших количествах. Он добавил и растворил в расплавленном криолите (соединении алюминия с натрием и фтором) небольшую часть окиси алюминия. Затем, поместив смесь в гранитный сосуд, пропустил через нее электрический ток.

После нескольких часов ожидания на дне сосуда он увидел блестящие «пуговицы» чистого алюминия. Работавший в то время в России австрийский инженер Карл Жозеф Байер не остался в стороне и предложил технологию получения глинозема, которая помогла сделать новый способ еще дешевле.

В результате вариант получения алюминия, разработанный Байером и Холлом, до сих пор используется в современном производстве.

Совершенствование свойств алюминия

Новый материал, который теперь можно было применять в промышленности, был всем хорош. Однако отмечалось, что чистый алюминий недостаточно прочен для некоторых областей применения.

В борьбу с этой проблемой вступил немецкий химик Альфред Вильм, который сплавил его с небольшим количеством магния, меди и марганца. Полученный сплав был настолько прочен, что в 1911 году в городке Дюрене была выпущена партия материала, названного в его честь дюралюминием. Чуть позже в 1919 году из него был выполнен первый самолет. Так алюминий с триумфом завоевал весь мир.

В настоящее время трудно назвать отрасль промышленности, обходящуюся без этого легкого серебристого металла.

Алюминий, занимающий 3 место по концентрации в земной коре после кислорода и кремния, с новой силой притягивает к себе внимание специалистов как металл будущего.

Совокупность таких его достоинств, как малая плотность, высокая тепло- и электропроводность, прочностные характеристики, а также высокая устойчивость к коррозии и технологичность, позволяют отнести алюминий к числу самых ценных материалов планеты.

Области применения алюминия и его соединений: в строительстве, в промышленности, в быту

Алюминий, как наиболее легкий и пластичный металл, обладает широкой сферой использования. Он отличается устойчивостью к коррозии, имеет высокую электропроводность, а также легко переносит резкие температурные колебания. Еще одной особенностью является при контакте с воздухом появление на его поверхности особой пленки, которая защищает металл.

Все эти, а также другие особенности послужили его активному использованию. Итак, давайте узнаем подробнее, каковы области применения алюминия.

Авиация

На современном этапе развития дозвуковой и сверхзвуковой авиации алюминиевые сплавы являются основными конструкционными материалами в самолетостроении.

В авиации США широко применяются сплавы серии 2ххх, Зххх, 5ххх, 6ххх и 7ххх. Серия 2ххх рекомендована для работы при высоких рабочих температурах и с повышенными значениями коэффициента вязкости разрушения.

Сплавы серии 7ххх — для работы при более низких температурах значительно нагруженных деталей и для деталей с высокой сопротивляемостью к коррозии под напряжением. Для малонагруженных узлов применяются сплавы серии Зххх, 5ххх и 6xxx.

Они же используются в гидро-, масло-и топливных системах.

В России при изготовлении авиационной техники успешно используются упрочняемые термической обработкой высокопрочные алюминиевые сплавы Al-Zn-Mg-Cu и сплавы средней и повышенной прочности Al-Mg-Cu.

Они являются конструкционным материалом для обшивки и внутреннего сплавного набора элементов планера самолета (фюзеляж, крыло, киль и др.). Сплав 1420, принадлежащий системе Al-Zn-Mg, используют при конструировании сварного фюзеляжа пассажирского самолета.

При изготовлении гидросамолетов предусмотрено применение свариваемых коррозионностойких магнолиевых сплавов (AМг5, АМг6) и сплавов Al-Zn-Mg (1915, В92, 1420).

Рисунок 1 – Гражданский самолет

Бесспорное преимущество имеется у свариваемых алюминиевых сплавов при создании объектов космической техники. Высокие значения удельной прочности, удельной жесткости материала позволили обеспечить изготовление баков, межбаковых и носовых частей ракеты с высокой про-дольной устойчивостью.

К достоинствам алюминиевых сплавов (2219 и др.) следует отнести их работоспособность при криогенных температурах в контакте с жидким кислородом, водородом и гелием. У этих сплавов происходит так называемое криогенное упрочнение, т.е.

прочность и пластичность параллельно растут с понижением температуры.

Сплав 1460 принадлежит системе Al-Cu-Li и является более перспективным для проектирования и изготовления баковых конструкций применительно к криогенному типу топлива – сжатому кислороду, водороду или природному газу.

Эволюция

Первая серийная модель с алюминиевым несущим кузовом встала на конвейер шесть лет спустя — в 1994 году появился Audi A8 первого поколения. Кузов весил всего 249 кг (в стальном исполнении он был бы тяжелее на 40%). Уровень пассивной безопасности удовлетворял всем требованиям того времени.

Чтобы компенсировать низкий модуль упругости листового алюминия, в силовой структуре рамы использовали многокамерные профили и крупные детали сложной формы с толстыми стенками, изготовленные литьем под давлением. На их долю приходилось 29% из 334 отдельных компонентов. Остальную часть составляли алюминиевые панели, добавлявшие конструкции жесткости.

Примерно 75% сборочных операций выполнялось вручную.

Материалы по теме

Следующим шагом стало упрощение структуры рамы ASF с целью использовать ее для более массовых моделей и повысить уровень автоматизации производства.

В 1999 году идея воплотилась в хэтч­беке Audi A2. Количество деталей кузова сократили до 225. Некоторые из них, к примеру, центральные стойки, изготавливали из единых отливок. Доля листовых элементов была еще высока — 81%. При сборке кузова использовали преимущественно клепку, сварку в среде инертного газа (MIG) и лазерную сварку, а уровень автоматизации вырос до 80%.

Технология ASF полностью удовлетворяла новому тренду снижения массы и одновременного повышения жесткости кузова. Алюминиевый кузов Audi A8 второго поколения (2002 год) стал жестче на 61%, а весил на 29 кг меньше.

Доля крупных отливок возросла с 22 до 31%, а число отдельных деталей сократилось на 20%.

В сборочный процесс включили новую технологию — гибридную лазерную сварку, которая снизила до минимума деформацию элементов в местах соединений, обеспечила эффективное заполнение зазоров и высокую скорость сборки.

Типы соединений, используемые при изготовлении кузова автомобиля Audi A8 нового поколения.

Типы соединений, используемые при изготовлении кузова автомобиля Audi A8 нового поколения.

Комбинированную структуру рамы ASF реализовали в Audi TT второго поколения (2006 год); цель — добиться оптимальной развесовки по осям. Передний модуль кузова, средняя часть днища и верхняя часть каркаса были алюминиевыми (доля крылатого металла составила 68%), задняя часть днища и кузова, а также перегородки моторного отсека — стальными.

Машина стала легче предшественницы на 90 кг, при этом жесткость кузова на кручение возросла в полтора раза. Однако пара алюминий-сталь оказалась довольно капризной.

Чтобы обеспечить необходимую прочность и исключить контактную коррозию, вместо термических применили так называ­емые холодные методы соединения (заклепки, болты и клей) и изолирующий герметик.

Материалы по теме

Адаптация концепции ASF для спортивных автомобилей потребовала очередного увеличения жесткости и снижения массы. Усилия инженеров воплотились в купе Audi R8 первой генерации (2007 год).

Основу каркаса составили алюминиевые профили (70%), на отливки пришлось 8%, на листовые элементы — 22%. Вдобавок применили сверхлегкие материалы. Магниевая распорка моторного отсека добавила жесткости заднему модулю кузова.

Для открытой версии Spyder некоторые несущие элементы, например задние боковины и крышку моторного отсека, изготовили из углепластика.

Ужесточение требований к уровню пассивной безопасности подвигло на новые решения. Силовой каркас кузова сделали из стали, использовав высокопрочные сплавы, которые предпочтительнее алюминия в деле защиты седоков при аварии. Новую концепцию реализовали в Audi A8 третьего поколения (2010 год).

Из высокопрочной стали изготовили, например, центральные стойки кузова. Вдобавок использовали алюминий тринадцати различных сортов и вакуумную отливку алюминиевых деталей, которая обес­печивает высокие механические свойства, пластичность и надежность соединений.

Прочность деталей повысилась на 35%, а толщина стенок и масса уменьшились на 25%.

В дальнейшем высокопрочные стали постепенно вытесняли алюминий из силовой структуры: они обеспечивают необходимые прочностные характеристики даже при небольшой толщине стенок.

Благодаря этому удалось существенно снизить снаряженную массу Audi TT нового поколения (2014 год) и одновременно увеличить жесткость кузова. Еще больше места заняла высокопрочная сталь в «клетке безопасности» Audi Q7 второй генерации (2015 год), а доля алюминия в пространственной раме упала до 41%.

Вместо алюминия все чаще применяют углепластик: силовая структура кузова Audi R8 нынешнего поколения на 13% состоит из карбона.

Гибридный подход

В середине лета выйдет А8 четвертого поколения. Его пространственная рама оказалась тяжелее предыдущей — 282 кг против 231.

Прирост связан с более жесткими требованиями по пассивной безопасности и изначальной заточкой под альтернативный привод — в частности, гибридный.

Зоны для батарей должны иметь высокую жесткость, поэтому в структуре рамы стало больше стальных компонентов. В основном это высокопрочные сплавы, использованные в «клетке безопасности» салона. Доля алюминия снизилась до 58%.

Инженеры упростили технологию изготовления углепластиковых панелей ради снижения себестоимости. В будущем подобные элементы появятся и на менее дорогих Audi, а пока для A8 по этой технологии делают, например, заднюю карбоновую панель, которую фиксируют двухкомпонентным клеем и заклепками.

Сделай своими руками
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: