Pracovní list

VY_32_INOVACE_41_06

www.zlinskedumy.cz

Škola Střední průmyslová škola Zlín

Název projektu, reg. č. Inovace výuky prostřednictvím ICT v SPŠ Zlín, CZ.1.07/1.5.00/34.0333

Vzdělávací oblast Odborné vzdělávání

Vzdělávací obor Základy výroby

Tematický okruh Přehled technických materiálů

Téma Přehled technických materiálů

Tematická oblast Přehled technických materiálů

Název Hliník

Autor Ing. Renata Nesvadbová

Vytvořeno, pro obor, roč. Srpen 2012, strojírenství 1. ročník

AnotaceHliník, výroba hliníku, použití hliníku, tvářené slitiny hliníku, slitiny na odlitky

Přínos/cílové kompetence Názorné vysvětlení učiva o hliníku

HLINÍK

Téma: Přehled technických materiálůUrčeno pro žáky středních průmyslových škol

• Výroba hliníku• Použití hliníku• Tvářené slitiny hliníku• Slitiny hliníku na odlitky

Jaké vlastnosti a použití má hliník a jeho slitiny?

VÝROBA HLINÍKUHliník je třetím nejvíce zastoupeným prvkem v zemské kůře. Podle posledních dostupných údajů tvoří hliník 7,5–8,3 % zemské kůry. Nejběžnější horninou na bázi hliníku je bauxit, Al2O3 · 2 H2O. Obvykle bývá doprovázen dalšími příměsemi na bázi oxidů křemíku, titanu , železa a dalších.Jiným významným minerálem je kryolit, hexafluorohlinitan sodný Na3AlF6, používaný především jako tavidlo pro snížení teploty tání oxidu hlinitého při elektrolytické výrobě hliníku.Při elektrolýze se z taveniny směsi předem přečištěného bauxitu a kryolitu o teplotě asi 950 °C na katodě vylučuje elementární hliník, na grafitové anodě vzniká kyslík, který ihned reaguje s materiálem elektrody za vzniku toxického plynného oxidu uhelnatého CO.

POUŽITÍ HLINÍKU

• Elektrotechnika:

kabely, dráty

• Potravinářský průmysl:

obalová technika - alobal

• Stavebnictví:fasádní profily, profily pro výrobu dveří a oken, atd.)

• Strojírenství:odlitky, konstrukční součástky, různé profily, letecký průmysl

SLITINY HLINÍKUTvářené:

• S vysokou pevností: DURAL,SUPERDURAL (Al-Cu4-Mg1) Použití:ojnice, písty motorů, části letadel…

• S dobrou odolností proti korozi: HYDRONALIUM, PANTAL Hliník + hořčík, křemík,mangan Použití: potravinářský a chemický průmysl

Na odlitky:

SILUMINYtenkostěnné odlitky, houževnaté, odolné mořské vodě

Použití:letecký průmysl, automobilový průmysl

TVÁŘENÉ SLITINY

Mají obsah legujících prvků obvykle do 10%.

Mn - zvyšuje pevnost, tvárnost i odolnost proti korozi, slitiny tohoto složení se používají náhradou za čistý hliník tam, kde jsou požadavky vyšší pevnosti i dobré chemické odolnosti

Slitiny AlMg – tyto slitiny se nevytvrzují, protože i při velmi rychlém ochlazení se dosáhne malého stupně přesycení a při stárnutí se pevnost jen málo zvýší, tyto slitiny mají výbornou odolnost proti korozi, zejména v mořské vodě a jsou významným konstrukčním materiálem i ve strojírenství a chemii

Slitiny AlMgSi - na rozdíl od slitin AlMg je lze vytvrdit, jsou dobře tvárné a svařitelné, mají dobrou korozní odolnost a schopnost povrchových úprav, používají se zejména v letectví a stavebnictví

SLITINY NA ODLITKY

Jsou určeny k výrobě tvarových odlitků litím do písku, do kovových forem nebo tlakovým litím.

Mechanické hodnoty odlitků značně závisí na způsobu odlévání, max. pevnost bývá asi 250 MPa.

Slitiny typu AlSi - patří k nejvýznamnějším slitinám, v kapalném stavu je Si v Al neomezeně rozpustný, v tuhém stavu je však rozpustnost malá, slitiny s vyšším obsahem Si je nutno modifikovat, tj. do roztavené slitiny přidat kovový sodík nebo sodné sole těsně před odléváním. Tím vznikne jemná krystalizace křemíku a zlepší se mechanické vlastnosti. Tyto slitiny se používají pro složité, tenkostěnné odlitky.

Slitiny s malou přísadou Mg a Mn - jsou vhodné k vytvrzování.

Slitiny AlMg – mají nejvyšší měrnou pevnost a rázovou houževnatost, lepší obrobitelnost, mají horší slévárenské vlastnosti, větší pórovitost snížené těsnosti odlitku, přísada Si zlepšuje zabíhavost, zvyšuje hustotu odlitků, s přísadou Zn mají slitiny lepší odolnost proti korozi.

Slitiny AlCuMg – dosahují značné pevnosti po vytvrzení, jejich předností je přirozené stárnutí, nevýhodou je malá odolnost proti korozi.

Ni - ve slitinách zvyšuje pevnost, zejména i za zvýšených teplot, obsah bývá 1 až 2 % v kombinaci s Cu, popř Mg, tvoří slitiny používané na výkovky pracující za tepla.

Slitiny AlZnMgCu – jsou to nejpevnější slitiny hliníku, mají velmi dobré mechanické vlastnosti i ve svarech a dobrou stálost na vzduchu, nedostatkem je sklon ke korozi pod napětím, nižší lomová houževnatost a vyšší vrubová citlivost.

Slitiny AlLi – Li je vysoce radioaktivní prvek, snadno oxidující na vzduchu, proto jsou tyto slitiny tavena a odlévány v ochranné atmosféře argonu nebo ve vakuu, hlavní přínos spočívá v jejich o 5 až 10 procent nižší hmotnosti a zvýšeném modulu pružnosti v tahu, pevnost v tahu je srovnatelná s pevností duralů.

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ HLINÍKOVÝCH SLITIN

Účelem tepelného zpracování je získat určitý nerovnovážný stav struktury, který zajišťuje požadované vlastnosti výrobku.

Skládá se z: a) rozpouštěcího žíháníb) rychlého ochlazeníc) vytvrzování (stárnutí)

Rozpouštěcí žíhání: Tímto pojmem rozumíme ohřev a dostatečnou výdrž na takové teplotě, při které

dojde k maximálnímu převedení přísady do tuhého roztoku hliníku. Při homogenizačním ohřevu nesmí dojít k překročení teploty solidu, aby nedošlo k natavení hranic zrn slitiny. V takovém případě dochází k degradaci mechanických vlastností materiálu. Nejčastěji se používá žíhání rekrystalizační.

Rychlé ochlazení: Provádí se nejčastěji do vody. Cílem je vznik přesyceného tuhého roztoku při

teplotě okolí, u kterého je obsah rozpuštěné příměsi vyšší než odpovídá její rovnovážné rozpustnosti při dané teplotě. Veškerá manipulace se slitinou se musí provádět co nejrychleji, aby nedocházelo k částečnému rozpadu tuhého roztoku hliníku. U masivnějších součástí, kde hrozí nebezpečí deformací se používají jiná, méně razantnější ochlazovací média.

Vytvrzování:

Přesycený tuhý roztok je termodynamicky nestabilní, dochází k jeho rozpadu. U některých slitin dochází k rozpadu přesyceného tuhého roztoku již při teplotě okolí - pochod označujeme jako přirozené stárnutí. Při umělém stárnutí se proces urychlí ohřevem. 

Při delší výdrži na teplotě stárnutí dochází k nežádoucímu hrubnutí rovnovážného precipitátu, klesá tvrdost. Toto stádium označujeme jako přestárnutí.

POUŽITÉ ZDROJE

• UNKNOWN. Soubor:Aluminium-4.jpg. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2010 [cit. 2012-08-13]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Aluminium-4.jpg

• JOANJOC. Soubor:Eros-piccadilly-circus.jpg. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2005 [cit. 2012-08-13]. Dostupné z: Soubor:Eros-piccadilly-circus.jpg. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2012-07-13]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Eros-piccadilly-circus.jpg

• Hliník. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2012-08-13]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Hlin%C3%ADk

• FISCHER, Ulrich. Základy strojnictví. 1. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2004, 290 s. ISBN 80-867-0609-5.• HLUCHÝ, Miroslav a Jan KOLOUCH. Strojírenská technologie 1. 3., přeprac. vyd. Praha: Scientia, 2002,

266 s. ISBN 80-718-3262-6.