ODLEWY

ZE STOPÓW ALUMINIUM 

 

 

Cechy odlewów ze stopów Al

 

Odlewy ze stopów aluminium są szeroko stosowane 
ponieważ:

      posiadają małą gęstość
      posiadają dobrą wytrzymałość względną w 

temperaturze 

otoczenia (  R

m

 /  ),

      są odporne na korozję atmosferyczną i w wodzie,
      są nietoksyczne ( mogą być stosowane w 

kontakcie z  produktami  spożywczymi ),

      cechują się dobrym przewodnictwem 

elektrycznym,

      cechują się dobrą obrabialnością,
      posiadają dobre właściwości odlewnicze (niska 

temperatura    

topnienia – łatwe topienie, dobra 

lejność 

itp. ) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Odlewnicze stopy aluminium

Podział odlewniczych stopów aluminium:

 

    I grupa 

– stopy Al - Si

  II grupa

- stopy Al – Si - Cu

 III grupa

- stopy Al - Cu

 IV grupa

- stopy Al - Mg

 V grupa

- stopy Al wieloskładnikowe

 

 

STOPY Al-Si

Zakres zastosowania:

    przemysł lotniczy,
    przemysł motoryzacyjny,
    przemysł budowy maszyn,
    przemysł stoczniowy,
    przemysł elektromaszynowy.

 

 

 

 

PODZIAŁ STOPÓW Al-Si

Stopy Al – Si dzielimy na :

 

1.       stopy podeutektyczne,

2.       stopy eutektyczne,

3.       stopy nadeutektyczne

 

 

Cechy charakterystyczne 

odlewów ze stopów Al-Si 

( grupa 1 i grupa 2 )

Cechy charakterystyczne stopów wchodzących 

 w skład 1 i 2 grupy :

•    mała  odległość  między    liniami  T

likwidus

  - 

T

solidus,

•  niewielki skurcz odlewniczy liniowy,
•  dobra lejność
• mała skłonność do tworzenia pęknięć 
podczas procesu 

hamowania skurczu,

•  tworzą rozproszoną jamę skurczową,

 

 

 

STOPY NADETEKTYCZNE

( 14- 26% Si )- grupa 3

Cechy charakterystyczne :

 

    cechują się żarowytrzymałością,
    posiadają małą wartość współczynnika 

rozszerzalności cieplnej,

    zbudowane z kryształów fazy  i eutektyki 

(  )

 

 

Podstawowe składniki 

struktury odlewów

 faza    -  pierwotne  kryształy 

roztworu  stałego  krzemu  w 
aluminium,

   podwójna  eutektyka  złożona  z 

fazy 

()

 faza    - zbudowana z kryształów 

krzemu 

 

 

Zanieczyszczenia w stopach 

aluminium

żelazo  –  tworzy  gruboiglaste  fazy 

Al

x

Fe

y

Si

z

- obniżające 

plastyczność 

stopów  (zapobieganie – dodatek Mn i 
berylu oraz  niewielkiej ilości Mg ),

  tlen  –  tworzy  tlenki  Al

2

O

3

,(zabiegi 

rafinacyjne )

  wodór  –  rozpuszcza  się  w  stopie 

( zabiegi 

rafinacyjne )

 

 

Modyfikacja stopów 

aluminium 

 

Cel zabiegu modyfikacji :

 rozdrobnienie 

fazy 

 

wchodzącej w  skład eutektyki,

    rozdrobnienie makroziarna,
     rozdrobnienie  pierwotnych 

faz,

     zmiana  wydzieleń  kruchych 

faz.

 

 

 

Rozdrobnienie ziarna

Rozdrobnienie  ziarna  uzyskujemy 
przez

wprowadzenie  Ti,  Zr,  B,  V  oraz 

Ti+B- 

wymienione 

pierwiastki 

tworzą  fazy  międzymetaliczne  – 
nowe zarodki krystalizacji,

 

 

Rozdrobnienie fazy  - 

modyfikacja

 

Rozdrobnienie  fazy    (  modyfikację 

struktury ) uzyskujemy poprzez  :

-  dodatek  do  stopów  eutektycznych  i 
podeutektycznych  (  do  6%Si  )  sodu 
(Na)  w  ilości  0,05  –  0,1  %  lub  strontu 
(Sr).
-  stopy  nadeutektyczne-  modyfikujemy 
poprzez wprowadzenie fosforu w ilości 
0,05 – 0,1% w postaci zaprawy Al-P

.

 

 

STOPY Al-Si-Cu

 

Cechy charakterystyczne :

    wyższa  wytrzymałość  i  twardość  od 

typowych siliminów,

  dobra lejność,
  mały skurcz liniowy,
 bardziej skłonne niż typowe siluminy( stopy 

Al-Si)    do  tworzenia  porowatości  skurczowej 
i  pęknięć  na  gorąco  podczas  procesu 
hamowania skurczu,

  zachowują  stabilne  wymiary  w  trakcie 
eksploatacji

.

 

 

 

Zakres zastosowania stopów

Al-Si-Cu

         

korpusy przyrządów,

       tłoki silników spalinowych,
 części silników samochodowych 

       

chłodzonych powietrzem.

 

 

Struktura pierwotna stopów

Al-Si-Cu

 

    

Kryształy roztworu stałego ( faza  ),

    Podwójna eutektyka (  ),
    Potrójna eutektyka ( CuAl

2

 )

    W zależności od zawartości Fe:

- związek międzymetaliczny typu

Al

x

Mn

y

Fe

z

Si

n

 ,

- iglaste wydzielenia typu Al

x

Fe

y

Si

z

 

 

STOPY Al-Cu ( grupa III )

Cechy charakterystyczne :

   wysokie właściwości mechaniczne,
   mała odporność na korozję,
   bardzo dobra obrabialność,
 skłonność do tworzenia pęknięć na gorąco 

( duży 

zakres krystalizacji ),

 skłonność do tworzenia rozproszonej jamy 

skurczowej,

    gorsza lejność niż stopów z grupy I i II

 

 







 

 

Struktura stopów Al-Cu

    faza  - roztwór stały miedzi w aluminium ,
    eutektyka ( CuAl

2

)- 

 zanieczyszczenia których źródłem jest żelazo- 

 fazy międzymetaliczne Al

x

Mn

y

Fe

z

Si

n

,

 

 

Obróbka stopów Al-Cu

1. 

W 

celu 

rozdrobnienia 

ziarna 

 

wprowadzamy : Mn, Ti       lub Zr.

 2.  Umacnianie  stopu  na  drodze  obróbki 
cieplnej

 

 

Stopy Al-Mg ( IV grupa)

Cechy charakterystyczne :

     mała gęstość,
     dobre właściwości wytrzymałościowe,
     bardzo dobra odporność na korozję,
 

Przeznaczenie :

- 

odlewy 

pracujące 

w 

warunkach 

wibracyjnych obciążeń.

 

 

Mg

 

 

Cechy charakterystyczne 

stopów

Al-Mg

     dobre właściwości odlewnicze,
     duża skłonność do utleniania,
      duża  skłonność  do  tworzenia  pęknięć  i 

porowatości,

     niska lejność,
    skłonność do wchodzenia w reakcję z parą 

wodną na  granicy metal – forma,

 

 

 

Struktura stopów Al-Mg

 

faza   - roztwór stały magnezu w 

aluminium,

  eutektyka podwójna ( Al

8

Mg ).

      

 

 

Obróbka stopów Al-Mg

Umocnienie osnowy :

     - dodatek Zr w ilości 0,05-0,2% 
      - tytanu ( 0,05-0,15% ).
 

Ochrona przed zapaleniem stopu w 
podwyższonych temperaturach:

-        -  niewielkie ilości berylu- 0,05-0.15%.

 

 

STOPY WIELOSKŁADNIKOWE

(grupa V )

Cechy charakterystyczne:

•podwyższona stabilność wymiarowa w 

podwyższonych temperaturach,

•mogą  być  stosowane  na  konstrukcje 
spawane,

•skłonność do tworzenia w odlewach pęknięć 
na gorąco,

 Struktura:

•      wielofazowa-  fazy  Al

2

CuMg

2

,  Al

3

(Ni,Cu)

2

 

oraz Al

6

Cu

3

Ni,

      związki  międzymetaliczne  zawierające 

żelazo.

 

 

Topienie stopów aluminium



 Prowadzimy w piecach :
- piece tyglowe,
- piece trzonowe ( opalane ropą lub gazem )
- piece z łukowe z łukiem pośrednim
- piece indukcyjne ( tyglowe )

 

 

Metalowe materiały wsadowe 



 Wsad metalowy składa się:
- gąski stopów aluminium,
- złom stopów aluminium.

 

 

Inne materiały wsadowe



 Topniki ochronne posiadające zdolność 

absorbowania tlenków.



 Topniki te składają się:
- kriolitu 

- 3NaF. AlF

3

- fluorku sodu

- NaF

- chlorek magnezu- MgCl

2

  ( w przypadku stopów Al-Mg )
- chlorki - KCl i NaCl

 

 

PROCES TOPIENIA - ETAPY

Roztapianie wsadu

RAFINACJA

Usuwani

e

tlenków

Usuwani

e

wodoru

Wprowadzani

e

dodatków

MODYFIKACJA

SPUST

 

 

USUWANIE WODORU



 Przedmuchiwanie gazami obojętnymi
( azot lub argon )



 Przedmuchiwanie gazami aktywnymi ( Cl )



 Rafinowanie żużlami musującymi
- sześciochloroetan

- C

2

Cl

6

- fluorek krzemu

- Na

2

SiF

6



 Odgazowanie w próżni

 

 

Usuwanie tlenków



 Usuwanie metodą ekstrakcji żużlowej
Proces polega na mieszaniu ciekłego metalu 

z upłynnionym na jego powierzchni 

specjalnym żużlem naprowadzonym na 

powierzchnię,



 Filtrowanie stopów aluminium
- filtry ceramiczne,
- filtry aktywne ( w stosunku do tlenków )

 

 

Wprowadzanie dodatków – 

korekta składu chemicznego



 Polega na wprowadzeniu składników stopowych 

w celu doprowadzenia składu chemicznego  do 

założonej zawartości 

 

 

Modyfikacja

• Siluminy eutektyczne lub 
podeutektyczne

 poprzez wprowadzenie sodu do 
ciekłego metalu w ilości 0.02 % Mg

• Sód może być wprowadzony w postaci 
:

- sodu metalicznego,

- w postaci soli zawierających sód

• Stopy nadeutektyczne  
( modyfikujemy fosforem w postaci 
CuP10 albo PCl

5

 )

 

 

OZNACZENIA STOPÓW 

ZGODNIE

 z PN

AK – stopy aluminium z krzemem oraz z 
miedzią

AK20

AK64

AK12

AK51

AK11

AK51

AK9

AK7

 

 

OZNACZENIA STOPÓW 

ZGODNIE

 z PN



 Stopy aluminium miedź

- AM5
- AM4

 

 

OZNACZENIA STOPÓW 

ZGODNIE

 z PN



 Stopy aluminium magnez

AG10
AG51