Введение

Современный уровень техники предъявляется к оптико-электронным приборам требования обеспечения долгосрочной и надежной работы в различных условиях их эксплуатации. Поэтому применяемые для них изготовления комплектующие материалы должны обладать комплексом разнообразных свойств, физических и механических характеристик.

Основными материалами, которые применяются для изготовления корпусных деталей являются, следующие марки цветных и черных материалов: Сталь 35Л 45Л, электротехнические сплавы, серый чугун марки СЧ20, алюминиевые сплавы АК12, АК8М, АК9, магниевые сплавы МЛ3, МЛ5 и титановые сплавы. Это в основном литейные сплавы, используемые для отливки корпусных деталей прогрессивным методом литья под давлением.

Сплавы алюминия для холодной обработки:

Сочетание малой плотности с достаточно высокой прочностью, не магнитность, электропроводимость, коррозийная стойкость, хорошие технологические свойства и обрабатываемость резанием обуславливают широкое применение алюминиевых сплавов в приборостроении.

Сплавы алюминия делят на группы:

деформируемые для изготовления обработкой давлением полуфабрикатов (листов, прутков, труб и т.д.);

литейные – для изготовления фасонных отливок;

спеченные – для изготовления изделий из порошков.

Деформируемые сплавы делятся на не упрочняемые термической обработкой и упрочняемые.

По механическим свойствам деформируемые механические сплавы превосходят литейные.

Сплавы алюминиевые литейные

Сплавы алюминиевые литейные используется для получения отливок сложной конструкции, изготовление которых другими способами обработки нерационально. Наиболее распространенными являются силумины – сплавы алюминия с кремнием 10 –13%, сплавы алюминия с медью и марганцем 4,5 – 5,3% Cu и до 1% Mn, сплавы алюминия с магнием 9,5 – 11,5%.

Силумины наиболее широко используют для изготовления многих деталей в машиностроении и приборостроении: блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания, корпусов, арматуры и т.д.

Сплавы алюминия с медью, обладающие повышенной прочностью, применяют для литья деталей, работающих при нагрузках (арматура, кронштейнов и т.д.).

Сплавы алюминия с магнием обладает хорошей коррозионной стойкостью, и применяются для отливок, работающих во влажной атмосфере, например в судостроении. Многие отливки из алюминиевых сплавов подвергают термической обработкой для повышения их механических свойств, пластичности, а также снижения остаточных напряжений.

Высокая жидкотекучесть, малая усадка, отсутствие или низкая склонность к образованию горячих трещин и хорошая герметичность силуминов объясняются наличием большого количества эвтектики в структуре этих сплавов. В двойных сплавав алюминия с кремнием эвтектика состоит из твердого раствора и кристаллов практически чистого кремния, в легированных силуминах помимо двойной имеются тройные и более сложные эвтектики.

Плотность большинства силуминов 2650 кг/м – меньше плотности чистого алюминия (2700 кг/м). Они хорошо свариваются. Хорошо обрабатываются резанием только силумины, легированные медью.

Механические свойства зависят от химического состава, технологии изготовления (модифицирования, способа литья и др.) и термической обработки. В двойных силуминах с увеличением содержания кремния до эвтектического состава снижается пластичность и повышается прочность. Появление в структуре сплавов крупных кристаллов первичного кремния вызывает снижение прочности и пластичности. Несмотря на увеличение растворимости кремния в алюминии от 0,05% при 200º С до 1,65% при эвтектической температуре, двойные сплавы не упрочняются термической обработкой. Это объясняется высокой скоростью распада твердого раствора, который частично происходит уже при закалке, а также большой склонностью к коагуляции стабильных выделений кремния. Единственным способом повышения механических свойств этих сплавов является измельчение структуры путем модифицирования.

Силумины обычно модифицируют натрием, который в виде хлористых и фтористых солей вводят в жидкий сплав в количестве 2-3% от массы сплава. Помимо модифицирующего действия натрий сдвигает эвтектическую точку в системе Аl-Si в сторону большого содержания кремния. Благодаря этому эвтектический по составу сплав (АЛ2) становится доэвтектическим. В его структуре помимо мелко кристаллической эвтектики появляются первичные кристаллы мягкой пластической фазы – твердого раствора. Все это приводит увеличению пластичности и прочности. Модифицируют как двойные, так и легированные силумины, содержащие более 5-6% Si. Для легирования силуминов часто используют Mg, Cu, Mn, Ti; реже – Ni, Zr, Cr и др. Растворяясь в алюминии, они повышают прочность и твердость силуминов. Кроме того, медь улучшает обрабатываемость резанием, титан оказывает модифицирующее действие. Медь и магний, обладая переменной растворимостью в алюминии, способствуют упрочнению силуминов при термической обработке, как правило, состоящей из закалки и искусственного старения. Температура закалки различных силуминов находится пределах 515 535 оС, температура старения – в интервале 150-180 оС. Грубо-кристаллическая структура литейных сплавов требует больших выдержек при нагреве под закалку (5-10 ч) и при старении (10-20 ч). Переходные металлы, например, Mn, Ti, Zr, способствуют получению пересыщенных твердых растворов при кристаллизации в условиях больших скоростей охлаждения, что вызывает некоторое упрочнение сплавов при старении без предварительной закалки.

Ниже в таблице 1. 1. 1 приведены марки и краткая характеристика материалов, чаще всего применяемых при изготовлении корпусных деталей.

Таблица 1. 1. 1

Материал	Содержание элементов, %	Физико-механические свойства	Краткая характеристика и назначение
АК8М (АЛ32)	Al- основа Mg- 0,3-0,5 Si- 7,5-9,0 Mn- 0,3-0,5 Cu- 1,0-1,5 Примеси не более Ti- 0,1-0,3 Zn- 0,3 Fe- 0,7-0,9 Zr- 0,1	Литье под давлением с термо-обработкой по режиму Т1, предел прочности при растяжении не менее 240МПа, относительное удлинение 1,5%.	Алюминиевый сплав с магнием, кремнием, марганцем, медью, титаном. Коррозион- ная стойкость высокая. Применяется для отливок ответственного назначения, рабо- тающих при t0 до 150С, изготавливаемых преимущественно литьем под давлением.
АК12 (АЛ2)	Al- основа Mg- 0,17-0,3 Si- 8,0-10,5 Mn- 0,2-0,5 Примеси не более Mg- 0,1 Mn- 0,5 Cu- 0,6 Zn- 0,3 Ni- 0,1 Zr- 0,1 Fe- 0,7 для литья в землю Fe- 1,5 для литья под давлением	Литье по выплавляемым моделям и в землю с модифицированием: временное сопротивление -150МПа, относительное удлинение -4%, твердость по Бринелю НВ -50, с термообработкой по режиму Т2, соответственно: -140МПа, -4%, НВ -50; Литье под давлением: -150Мпа, -1%, НВ -50, с термообработкой по режиму Т2, -150МПа, -2%, НВ -50. Удельный вес 2,66.	Алюминиевый сплав с кремнием. Литейные свойство хорошие пригоден для всех видов литья. Герметичен. Обладает относительно высокой коррозионной стойкостью. Сваривается газовой и аргонно-дуговой сваркой. Обрабатыва-емость резанием плохая. Термической обработкой не упрочняется. Применяется для деталей сложной конфигурации, не подвергаемых воздействию больших нагрузок, высоких давлений и повышенной температуры.
АК9 (АЛ4)	Al- основа Mg- 0,17-0,3 Si- 8,0-10,5 Mn- 0,2-0,5 Примеси не более Fe- 0,6 Cu- 0,1 Zn- 0,2 Sn- 0,01 Pb- 0,05 Be- 0,1 Ti=Zr-0,15 Ni- 0,1	Литье в землю: временное сопроти-вление -150МПа, относительное удлинение -2%, твердость по Брине-лю НВ -50. Литье в землю с термообработкой по режиму ТБ соответственно: -230Мпа, -3%, НВ –70. Удельный вес – 2,65.	Алюминиевый сплав с кремнием, магнием и марганцем. Коррозионная стойкость удовлетворительная. Литейные свойства хорошие, пригоден для всех видов литья с обязательным модифицированием, герметичен. Обрабатываемость резанием пониженная. Упрочняется термической обработкой. Применяется для крупных, сложных деталей высокой и средней наружности.