LAMINAREA MATERIALELOR METALICE .prof. dr. ing. eugen cazimirovici dr. ing. marcel valeriu suciu laminarea materialelor metalice speciale partea a v-a: bazele lamin Ării aliajelor

  • View
    220

  • Download
    3

Embed Size (px)

Text of LAMINAREA MATERIALELOR METALICE .prof. dr. ing. eugen cazimirovici dr. ing. marcel valeriu suciu...

  • Prof. dr. ing. EUGEN CAZIMIROVICI Dr. ing. MARCEL VALERIU SUCIU

    LAMINAREA MATERIALELOR METALICE SPECIALE

    Partea a V-a:

    BAZELE LAMIN RII ALIAJELOR SPECIALE ALE UNOR METALE NEFEROASE U OARE

    Capitolul 15 Laminarea aliajelor neferoase speciale cu baz de aluminiu.. 195

    15.1 Proprieti fizico-mecanice i tehnologice ale metalului de baz... 196 15.2 Principalele proprieti ale aliajelor speciale cu baz de aluminiu

    destinate laminrii....................................................................... 201 15.3 Influena elementelor de aliere n aliajele speciale cu baz de

    aluminiu...................................................................................... 209 15.4 Parametrii tehnologici de laminare a aliajelor speciale cu baz de

    aluminiu.................................................................................. 213 15.5 Prelucrarea termomecanic a aliajelor speciale cu baz de

    aluminiu...................................................................... 220

    Capitolul 16 Laminarea aliajelor neferoase speciale cu baz de magneziu... 225 16.1 Proprieti fizico-mecanice i tehnologice ale metalului de baz.. 226 16.2 Principalele proprieti ale aliajelor speciale cu baz de magneziu

    destinate laminrii....................................................... 227 16.3 Influena elementelor de aliere n aliajele speciale cu baz de

    magneziu.................................................................... 228 16.4 Parametrii tehnologici de laminare a aliajelor speciale cu baz de

    magneziu................................................................................. 230

    Capitolul 17 Laminarea aliajelor neferoase speciale cu baz de titan........... 235 17.1 Proprieti fizico-mecanice i tehnologice ale metalului de baz.. 236 17.2 Principalele proprieti ale aliajelor speciale cu baz de titan

    destinate laminrii....................................................................... 238 17.3 Influena elementelor de aliere n aliajele speciale cu baz de

    titan............................................................................. 242 17.4 Parametrii tehnologici de deformare a aliajelor speciale cu baz de

    titan.......................................................................... 243 Bibliografie........................................................................................................... 253

    http://marcel.suciu.eu/

  • Partea a V-a: BAZELE LAMIN RII ALIAJELOR SPECIALE ALE

    UNOR METALE NEFEROASE UOARE

    Capitolul 15

    LAMINAREA ALIAJELOR NEFEROASE SPECIALE CU BAZ DE ALUMINIU

    Proprietile deosebite ale aluminiului i aliajelor de aluminiu (greutate

    specific redus, plasticitate mare, proprieti mecanice foarte bune n cazul aliajelor, conductibilitate termic i electric mare, rezisten bun la coroziune, aspectul deosebit de agreabil al produselor) au determinat extinderea folosirii produselor obinute prin deformare plastic n toate domeniile industriei i vieii moderne.

    Industria transporturilor navale, aeriene i terestre, industria electrotehnic i electronic, industria ambalajelor, industria alimentar, arhitectur i construcii, industria chimic i textil, industria bunurilor de consum reprezint principalii consumatori ai semifabricatelor i produselor finite obinute prin deformare plastic din aluminiu i aliaje de aluminiu.

    n domeniul aviaiei aliajele speciale de aluminiu de nalt rezisten sau impus n mod deosebit prin greutatea specific redus, rezistena mare la oboseal, rezisten la temperatur, proprieti magnetice i conductibilitate electric bune. Aliat cu litiu, aluminiul i conserv proprietile mecanice pn la temperatura de 220C, iar prin aliere cu cupru, mangan, zinc, titan i zirconiu, pn la 255C.

    Utilizarea aluminiului i aliajelor speciale de aluminiu n construcia vagoanelor i a caroseriilor auto (camioane, izoterme etc.) a condus la reducerea substanial a greutii acestora, concomitent cu creterea capacitii utile de transport. n construirea vagoanelor pentru metrouri, aliajele speciale de aluminiu sunt folosite pe scar larg ca urmare a specificului acestui trafic caracterizat prin demaraje frecvente i acceleraii mari.

    Conductibilitatea electric foarte bun (61% din cea a cuprului) alturi de greutatea specific de peste trei ori mai mic dect a cuprului, fac din aluminiu nlocuitorul ideal al cuprului n domeniul electrotehnicii (cabluri electrice, bare de conexiuni, condensatori, radiatoare pentru piese electronice etc.).

    Sub form de table laminate sau profiluri extrudate, aceste aliaje sunt din ce n ce mai mult folosite n construcii, datorit aspectului decorativ deosebit prin forme i colorit divers i datorit rezistenei deosebite la agenii atmosferici. n industria chimic, folosirea aluminiului se explic prin rezisten la coroziune, conductibilitate termic ridicat i rezisten bun la temperaturi sczute.

    195

  • 15.1. PROPRIETI FIZICO-MECANICE I TEHNOLOGICE ALE METALULUI DE BAZ

    Aluminiul aparine subgrupei III A a sistemului periodic al elementelor.

    Este metalul cel mai rspndit n scoara pmntului constituind 7,5% din litosfer i, respectiv, 8,2% din rocile vulcanice, iar dintre toate elementele este al treilea ca rspndire, dup oxigen i siliciu.

    Temperatura de topire a aluminiului crete cu gradul de puritate; pentru aluminiul cu puritatea de 99,996% temperatura de topire este de 660,24C, pentru aluminiul tehnic (99,2 %) este de 657C, iar pentru aluminiul rafinat (99,9 %) este de 659,8C.

    Sistemul de cristalizare a aluminiului este cubic cu fee centrate (C.F.C.); pn la topire (660C) nu prezint nici o transformare alotropic. Parametrul de reea are valoarea a = 4,04958 i se micoreaz cu scderea puriti (impuritile produc contracia reelei).

    Greutatea specific a aluminiului prezint interes n tehnic datorit valorilor mici. Aceasta crete de la 2,6989 g/cm3 pentru puritatea de 99,996 %, la 2,71 g/cm3 pentru puritatea 99,000 %. Pentru o anumit valoare a puritii, greutatea specific scade cu creterea temperaturii. De exemplu, pentru puritatea de 99,75%, greutatea specific scade cu temperatura de la 2,705 g/cm3 la 20C, la 2,55 g/cm3 la 660C i, de asemenea, scade la trecerea n stare de ecruisare cu circa 0,13 % .

    Coeficientul de dilatare liniar, la temperatura ambiant, are valoarea de 23,4.10 - 6 / C i variaz neesenial cu gradul de puritate.

    Conductibilitatea termic scade cu creterea puritii i crete cu creterea temperaturii. Pentru aluminiul de puritate 99,996 % conductibilitatea electric are valoarea de 237 W/m. K la temperatura de 100C. Aluminiul de puritate 99,99 %, la temperatura de 100C are conductibilitatea de 217 W/m.K, iar la temperatura de 500C are conductibilitatea de 209 W/m.K.

    Cldura masic, la temperatura ambiant, este C = 24,37 J/mol. grd, respectiv C = 0,215 cal/g. grad, iar la anumite temperaturi se determin cu relaia:

    C = 20,68 + 12,39.10-3. T [J / mol.grd] (15.1)

    Rezistivitatea electric a aluminiului variaz sensibil n funcie de gradul de puritate, de starea materialului (turnat, ecruisat, recopt) i n funcie de structur i de temperatur.

    Astfel, rezistivitatea scade cu creterea puritii, de exemplu de la 2,992 cm2/cm pentru puritatea de 99,000 %, la 2,63 cm2/cm pentru puritatea de 99,996 %, crete cu creterea temperaturii de la 2,63 cm2/cm la 20oC, la 9,774 cm2/cm la 600C, iar cu gradul de ecruisare creterea de rezistivitate are valoarea 0,005 cm2/cm la = 60 % i = 0,023 cm2/cm la = 90. Principalele proprieti fizice ale aluminiului sunt prezentate n tabelul 15.1.

    Proprietile mecanice ale aluminiului variaz mult cu gradul de puritate, cu natura i coninutul impuritilor, precum i cu prelucrarea plastic i termic. 196

  • Tabelul 15.1 Proprietile fizice ale aluminiului

    Nr. crt.

    Proprietatea Unitatea de

    msur Valoarea

    1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

    11.

    12. 13.

    Numrul atomic Masa atomic Volumul atomic(20C) Configuraie electronic Reeaua cristalin Parametrul reelei (20C) Densitatea (20C) Temperatura de topire Temperatura de fierbere Cldura specific (20C) Conductibilitatea termic Coeficientul de dilatare termic liniar (25C) Rezistivitatea electric (0C)

    - -

    cm3/atom g - -

    kgdm-3

    C C

    J/kg k (cal/ggrd)

    W/mK (cal/,cmgrds)

    grd-1

    Ohmm

    13 26,9815

    10,0 [Ne] 3s2p1

    c.f.c 4,0414

    2,7 660,2 2450 859,5

    (0,214) 225,2

    (0,538) 23,410-6

    2,6310-8

    Rezistena la rupere Rm i limita de curgere RP02 scad cu creterea

    temperaturii i a puritii aluminiului, iar alungirea A5 crete cu temperatura. Variaia caracteristicilor mecanice ale aluminiului n funcie de gradul de

    puritate se prezint n tabelul 15.2 i n funcie de temperatur, n tabelul 15.3.

    Tabelul 15.2 Varia ia proprietilor mecanice ale aluminiului n funcie de puritate

    Simbolizare conform

    SR EN 573-3:1995

    Rezistena la rupere, Rm

    [MPa]

    Limita de curgere, RP02

    [MPa]

    Alungire relativ A5, [%]

    Duritatea HB

    EN AW - Al 99,7 EN AW - Al 99,5 EN AW - Al 99,0

    60 65 75

    15 20 25

    20 20 20

    18 20 23

    Tabelul 15.3

    Varia ia proprietilor mecanice ale aluminiului Al 99,5 laminat i recopt n funcie de temperatur

    Temperatura [C]

    Rezistena la rupere, Rm

    [MPa]

    Limita de curgere, RP02