КРЫЛАТЫЙ МЕТАЛЛ

СВОЙСТВА ПО ЗАКАЗУ

О своему химическому составу и свойствам алюминие­вые сплавы очень разнообразны. Самые простые из них состоят из алюминия с добавкой какого-нибудь одного металла, а более сложные содержат дополнительно три и более элемента. Составляя различные составы, комбини­руя характер добавок и их количество, металлурги нау­чились выплавлять сплавы, обладающие самыми разно­образными свойствами. По заказу конструкторов машин и технологов сплаву удаётся придавать именно те каче­ства, в которых нуждаются детали машин в зависимости от своего назначения и характера работы.

Детали изготовляются различными путями. Некото - рые из них отливаются в заранее приготовленные формы, другие куются, прессуются, штампуются, прокатываются.

В соответствии со способами обработки металлурги соз­дали две большие группы алюминиевых сплавов — литей­ных, обозначаемых «Ал», и ковочных — «Ак».

В наше время нет ни одного авиационного, автомо­бильного и тракторного мотора, в котором не было бы де­талей из ковочных алюминиевых сплавов. Современный поршневой авиадвигатель [21]) имеет до двух десятков ци­линдров, в которых сгорает горючая смесь. Поршни этих цилиндров нельзя изготовить из стали или другого тя­жёлого сплава потому, что условия работы их в высшей степени своеобразны. Вследствие огромного давления рас­калённых газов поршень быстро движется в цилиндре. Изготавливая эту деталь из алюминиевых сплавов, можно значительно уменьшить её вес, массу и этим уменьшить вредные силы, возникающие при движении поршня; они будут в несколько раз меньше тех, которые могли бы поя­виться, если бы поршень был изготовлен из тяжёлого ма­териала, например из стали или меди.

Замечательная особенность этой группы сплавов за­ключается ещё и в том, что они прекрасно отводят тепло, не позволяя поршням нагреваться выше 250—270°, а также великолепно обрабатываются в нагретом состоянии ковкой и штамповкой.

При горячей штамповке поршневые сплавы пластичны, как воск; они могут изменять свою форму как угодно без появления трещин. А такое полезное свойство весьма важно, так как оно отсутствует у многих других сплавов.

Широкое распространение во многих отраслях техники получили сплавы типа дуралюмин. Подобный сплав — кольчугалюминий — был получен в 1922 году на Кольчу - гинском заводе. В состав дуралюмина, кроме алюминия, входят: медь (не более 5,2%), магний (не более 1,7%), марганец (не более 1,2%). В некоторые марки таких спла­вов добавляют никель и титан. Все эти металлы, введён­ные в алюминий в небольшом количестве, увеличивают его прочность в 7—8 раз.

Из дуралюмина разных марок изготовляют самые раз­личные детали самолётов (рис. 7). Это объясняется заме­чательными качествами сплава. Дуралюмин хорошо про - катьгвается в листы, ленты, вытягивается в трубы, прес­суется в виде балок, имеющих в сечении самые различные формы. Но важнейшее его свойство, присущее, правда, и многим другим алюминиевым сплавам, заключается в том, что дуралюмин обладает способностью к старению,—■ постепенно вылёживаясь в условиях комнатной темпера­туры, он становится более прочным и твёрдым.

Используется для корпуса колёс

Рис. 7. Из алюминиевых сплавов изготовляются самые различные части самолёта.

В первые часы после закалки дуралюмин имеет весьма низкую прочность, зато обладает высокой пластич­ностью. Затем он начинает постепенно упрочняться и че­рез семь суток после закалки становится в три раза проч­нее и твёрже. Этой особенностью дуралюмина широко пользуются технологи при изготовлении из него сложных деталей. Пока сплав пластичен, его можно растягивать, гнуть, ковать, но через семь суток деталь становится прочной, твёрдой и при работе хорошо сохраняет свою форму.

Чтобы самолёт долгое время мог лететь без посадки, нужен большой запас горючего; его хранят во вмести­тельных баках, установленных в - крыльях и фюзеляже. Для изготовления баков сталь не годна. Она тяжела и не­стойка против ржавчины. Правда, есть нержавеющие стали, но они втрое тяжелее и значительно дороже алю­миния, поэтому на самолёте, где идёт борьба за каждый грамм веса, лучший материал для баков — сплавы алю­миния с небольшой добавкой магния или марганца. Такие сплавы отличаются стойкостью против ржавения и легко соединяются друг с другом при помощи газовой сварки.

При постройке современного самолёта средних разме­ров расходуется около полумиллиона заклёпок, соединяю­щих алюминиевые листы, балки и другие детали. Место соединения — заклёпочный шов — должно быть не менее прочным, чем сами детали. Заклёпки изготовляют из спе­циальных алюминиевых сплавов, весьма пластичных в момент установки заклёпочной головки, но прочных и твёрдых после того, как прошёл процесс старения.

Советский металловед, лауреат Сталинской премии профессор С. М. Воронов в годы Великой Отечественной войны создал новые промышленные марки алюминиевых сплавов. Новые сплавы С. М. Воронова имеют высокую пластичность и отлично обрабатываются давлением.

Но несмотря на свою большую распространённость, обработка металла давлением и резанием не всегда спо­собна конкурировать с литьём. Литьё — наиболее эконо­мичный и совершенный вид производства деталей машин. Представьте себе, что нужно изготовить какую-нибудь коробку с внутренней полостью. Внутри коробки не­сколько отсеков, а в стенках — пазы и отверстия. Подоб­ные коробки имеются, например, в поршневом авиадвига­теле. Если по модели изготовлена форма, то после заливки её расплавленным металлом получается почти готовая деталь. Достаточно небольшой зачистки неровно­стей, и она готова для использования. Не случайно по­этому около половины всех алюминиевых деталей авиа­двигателя изготовляется литьём.

В настоящее время у нас производится свыше полу­тора десятков разнообразных по своему составу марок литейных алюминиевых сплавов. Эти сплавы обладают хорошей жидкотекучестью, то-есть способны полностью заполнять при литье все извилины формы. Вместе с этим они имеют небольшую усадку — так называют уменьшение объёма металла в момент затвердевания. Усадка — вредное явление. Если она велика, то при за­стывании образуются внутренние пустоты — раковины, бич многих чёрных и цветных литейных сплавов.

В зависимости от того, какая из добавок к алюминие­вой основе является главной, все литейные сплавы де­лятся на три группы: алюминиево-кремниевые, алюми­ниево-медные и алюминиево-магниевые.

Самое большое распространение получили литейные сплавы алюминий-кремний. Кремний часто называют ещё силицием. Отсюда и название сплавов — силумины. Помимо кремния силумины часто содержат медь, магний и марганец. Перед другими литейными сплавами силу­мины имеют ряд преимуществ: они обладают небольшим удельным весом, незначительной усадкой, большой жидкотекучестью, высокой стойкостью против окисления. Из сплавов этой группы отливаются сложные по форме де­тали, например корпусы и внешние стенки цилиндров двигателя, а также части самолётных колёс, детали при­боров и т. д.

Но наибольшей прочностью среди литейных алюми­ниевых сплавов обладают те, где алюминий выступает в содружестве с магнием. Именно из них отливают наи­более прочные детали самолёта. Из таких сплавов делают колёса шасси, испытывающие при посадке машины силь­ные удары. Особенно хороши эти сплавы для поплавков гидросамолётов, так как, кроме высокой прочности, они не боятся и действия солёной морской воды, разъедаю­щей многие металлы.

Лучшей стойкостью против воздействия высоких тем­ператур обладают литейные сплавы, в состав которых вводится 10—14% меди. Но зато у них есть и слабая сто­рона — такие сплавы менее устойчивы против коррозии, о которой мы и поговорим сейчас поподробнее.