Tento lehký kov se stříbřitým bílým nádechem moderní život nalézt téměř všude. Fyzikální a chemické vlastnosti hliníku umožňují jeho široké využití v průmyslu. Nejznámější naleziště jsou v Africe, Jižní Americe, v oblasti Karibiku. V Rusku se místa těžby bauxitu nacházejí na Uralu. Světovými lídry ve výrobě hliníku jsou Čína, Rusko, Kanada a USA.

Těžba Al

V přírodě se tento stříbřitý kov díky své vysoké chemické aktivitě vyskytuje pouze ve formě sloučenin. Nejznámějšími geologickými horninami obsahujícími hliník jsou bauxit, oxid hlinitý, korund a živce. Bauxit a oxid hlinitý mají průmyslový význam, právě ložiska těchto rud umožňují těžit hliník v čistá forma.

Vlastnosti

Fyzikální vlastnosti hliníku usnadňují tažení polotovarů tohoto kovu do drátu a válcování do tenkých plechů. Tento kov není odolný, pro zvýšení tohoto ukazatele během tavení je legován různými přísadami: mědí, křemíkem, hořčíkem, manganem, zinkem. Pro průmyslové účely je důležitá další fyzikální vlastnost hliníku – tou je jeho schopnost rychle oxidovat na vzduchu. Povrch hliníkového výrobku vivo obvykle pokryta tenkým oxidovým filmem, který účinně chrání kov a zabraňuje jeho korozi. Když je tento film zničen, stříbřitý kov rychle oxiduje, zatímco jeho teplota znatelně stoupá.

Vnitřní konstrukce z hliníku

Fyzikální a chemické vlastnosti hliníku do značné míry závisí na jeho vnitřní struktuře. Krystalová mřížka tohoto prvku je jakousi krychlí se středem obličeje.

Tento typ mřížky je vlastní mnoha kovům, jako je měď, brom, stříbro, zlato, kobalt a další. Vysoká tepelná vodivost a schopnost vést elektrický proud učinily tento kov jedním z nejžádanějších na světě. Odpočinek fyzikální vlastnosti hliník, jehož tabulka je uvedena níže, plně odhalují jeho vlastnosti a ukazují rozsah jejich použití.

Legování hliníku

Fyzikální vlastnosti mědi a hliníku jsou takové, že když se do hliníkové slitiny přidá určité množství mědi, její krystalová mřížka se ohne a pevnost samotné slitiny se zvýší. Legování lehkých slitin je založeno na této vlastnosti Al zvýšit jejich pevnost a odolnost vůči agresivnímu prostředí.

Vysvětlení procesu kalení spočívá v chování atomů mědi v krystalové mřížce hliníku. Částice Cu mají tendenci vypadávat z Al krystalové mřížky a jsou seskupeny v jejích speciálních oblastech.

Tam, kde atomy mědi tvoří shluky, vzniká krystalová mřížka smíšeného typu CuAl 2, ve které jsou částice stříbrného kovu současně součástí jak obecné krystalové mřížky hliníku, tak i složení mřížky smíšeného typu CuAl 2. Síly vnitřních vazeb v deformovaná mřížka je mnohem větší než u normálních. To znamená, že síla nově vytvořené látky je mnohem vyšší.

Chemické vlastnosti

Je známá interakce hliníku se zředěnou kyselinou sírovou a chlorovodíkovou. Při zahřátí se v nich tento kov snadno rozpouští. Studená koncentrovaná nebo vysoce zředěná kyselina dusičná tento prvek nerozpouští. Vodné roztoky alkálií aktivně ovlivňují látku, během reakce tvoří hlinitany - soli, které obsahují hliníkové ionty. Například:

Al203 + 3H2O + 2NaOH \u003d 2Na

Výsledná sloučenina se nazývá tetrahydroxoaluminát sodný.

Tenký film na povrchu hliníkových výrobků chrání tento kov nejen před vzduchem, ale také před vodou. Pokud je tato tenká bariéra odstraněna, prvek bude prudce interagovat s vodou a uvolňovat z ní vodík.

2 AL + 6 H 2 O \u003d 2 AL (OH) 3 + 3 H 2

Výsledná látka se nazývá hydroxid hlinitý.

AL (OH) 3 reaguje s alkálií za vzniku hydroxoaluminátových krystalů:

Al(OH)2+NaOH=2Na

Pokud tuto chemickou rovnici přidáme k předchozí, dostaneme vzorec pro rozpuštění prvku v alkalickém roztoku.

Al (OH) 3 + 2NaOH + 6H20 \u003d 2Na + 3H2

Hořící hliník

Fyzikální vlastnosti hliníku umožňují reagovat s kyslíkem. Pokud se prášek tohoto kovu nebo hliníkové fólie zahřeje, vzplane a hoří oslepujícím bílým plamenem. Na konci reakce se vytvoří oxid hlinitý Al 2 O 3.

Alumina

Výsledný oxid hlinitý má geologický název alumina. V přírodních podmínkách se vyskytuje ve formě korundu – pevných průhledných krystalů. Korund se vyznačuje vysokou tvrdostí, na stupnici pevných látek je jeho ukazatel 9. Samotný korund je bezbarvý, ale různé nečistoty jej mohou zbarvit do červena a Modrá barva, tak to dopadá drahokamy, které se ve špercích nazývají rubíny a safíry.

Fyzikální vlastnosti oxidu hlinitého umožňují pěstovat tyto drahé kameny v umělých podmínkách. Technické drahokamy se používají nejen na šperky, používají se v přesných přístrojích, k výrobě hodinek a dalších věcí. Umělé rubínové krystaly jsou také široce používány v laserových zařízeních.

Jemnozrnnou odrůdu korundu s velkým množstvím nečistot, usazenou na speciálním povrchu, každý zná jako smirek. Fyzikální vlastnosti oxidu hlinitého vysvětlují vysoké abrazivní vlastnosti korundu, stejně jako jeho tvrdost a odolnost proti tření.

hydroxid hlinitý

Al 2 (OH) 3 je typický amfoterní hydroxid. V kombinaci s kyselinou tvoří tato látka sůl obsahující kladně nabité ionty hliníku, v alkáliích tvoří hlinitany. Amfoterita látky se projevuje v tom, že se může chovat jako kyselina i jako zásada. Tato sloučenina může existovat jak v želé, tak v pevné formě.

Prakticky se nerozpouští ve vodě, ale reaguje s většinou aktivních kyselin a zásad. Fyzikálních vlastností hydroxidu hlinitého se využívá v lékařství, je oblíbený a bezpečný prostředek snížení kyselosti v těle, používá se při gastritidě, duodenitidě, vředech. V průmyslu se Al 2 (OH) 3 používá jako adsorbent, dokonale čistí vodu a sráží v ní rozpuštěné škodlivé prvky.

Průmyslové využití

Hliník byl objeven v roce 1825. Zpočátku byl tento kov ceněn nad zlato a stříbro. Bylo to kvůli obtížnosti získávání z rudy. Fyzikální vlastnosti hliníku a jeho schopnost rychle vytvořit na svém povrchu ochranný film znesnadňovaly studium tohoto prvku. Teprve na konci 19. století byl objeven pohodlný způsob tavení čistého prvku vhodný pro použití v průmyslovém měřítku.

Lehkost a schopnost odolávat korozi jsou jedinečné fyzikální vlastnosti hliníku. Slitiny tohoto stříbřitého kovu se používají v raketové technice, při výrobě automobilů, lodí, letadel a přístrojů, při výrobě příborů a náčiní.

Jako čistý kov se Al používá při výrobě dílů pro chemická zařízení, elektrických vodičů a kondenzátorů. Fyzikální vlastnosti hliníku jsou takové, že jeho elektrická vodivost není tak vysoká jako u mědi, ale tato nevýhoda je kompenzována lehkostí daného kovu, která umožňuje vytvořit hliníkové dráty silnější. Takže při stejné elektrické vodivosti váží hliníkový drát o polovinu méně než měděný drát.

Neméně důležité je použití Al v procesu hliníkování. Toto je název reakce nasycení povrchu litinového nebo ocelového výrobku hliníkem za účelem ochrany základního kovu před korozí při zahřátí.

V současnosti jsou prozkoumané zásoby hliníkových rud zcela srovnatelné s potřebami lidí v tomto stříbřitém kovu. Fyzikální vlastnosti hliníku mohou jeho výzkumníkům přinést mnohem více překvapení a rozsah tohoto kovu je mnohem širší, než by se dalo předpokládat.

VLASTNOSTI HLINÍKU

Obsah:

Třídy hliníku

Fyzikální vlastnosti

Korozní vlastnosti

Mechanické vlastnosti

Technologické vlastnosti

aplikace

třídy hliníku.

Hliník se vyznačuje vysokou elektrickou a tepelnou vodivostí, odolností proti korozi, tažností a mrazuvzdorností. Nejdůležitější vlastností hliníku je jeho nízká hustota (asi 2,70 g/cm3) Teplota tání hliníku je asi 660 C.

Fyzikálně-chemické, mechanické a technologické vlastnosti hliníku jsou velmi závislé na druhu a množství nečistot, zhoršují většinu vlastností čistého kovu Hlavními přírodními nečistotami v hliníku jsou železo a křemík. Železo je například přítomno jako nezávislá Fe-Al fáze, snižuje elektrickou vodivost a odolnost proti korozi, zhoršuje tažnost, ale mírně zvyšuje pevnost hliníku.

Podle stupně čištění se primární hliník dělí na hliník vysoké a technické čistoty (GOST 11069-2001). Technický hliník zahrnuje také jakosti označené AD, AD1, AD0, AD00 (GOST 4784-97). Technický hliník všech jakostí se získává elektrolýzou tavenin kryolit-oxid hlinitý. Vysoce čistý hliník se získává dodatečným čištěním technického hliníku. Vlastnosti vlastností hliníku vysoké a vysoké čistoty jsou diskutovány v knihách

Níže uvedená tabulka poskytuje souhrn většiny druhů hliníku. Uveden je i obsah jejích hlavních přírodních nečistot – křemíku a železa.

Hlavní praktický rozdíl mezi komerčním a vysoce čištěným hliníkem souvisí s rozdíly v odolnosti vůči korozi vůči určitým médiím. Přirozeně, čím vyšší je stupeň čištění hliníku, tím je dražší.

Pro speciální účely se používá vysoce čistý hliník. Pro výrobu hliníkových slitin, kabelových a drátěných výrobků a válcovaných výrobků se používá technický hliník. Dále si povíme něco o technickém hliníku.

Elektrická vodivost.

Nejdůležitější vlastností hliníku je jeho vysoká elektrická vodivost, ve které je na druhém místě za stříbrem, mědí a zlatem. Kombinace vysoké elektrické vodivosti s nízkou hustotou umožňuje hliníku konkurovat mědi v oblasti kabelových a drátěných výrobků.

Elektrická vodivost hliníku je kromě železa a křemíku silně ovlivněna chrómem, manganem a titanem. Proto je v hliníku určeném pro výrobu proudových vodičů regulován obsah několika dalších nečistot. Takže v hliníku třídy A5E s povoleným obsahem železa 0,35 % a křemíku 0,12 % by součet nečistot Cr + V + Ti + Mn neměl překročit pouze 0,01 %.

Elektrická vodivost závisí na stavu materiálu. Dlouhodobé žíhání při 350 C zlepšuje vodivost, zatímco kalení za studena vodivost zhoršuje.

Hodnota elektrického odporu při teplotě 20 C jeOhm*mm 2 /m nebo µOhm*m :

0,0277 - žíhaný hliníkový drát A7E

0,0280 - žíhaný hliníkový drát A5E

0,0290 - po lisování, bez tepelné úpravy z hliníku AD0

Měrný elektrický odpor hliníkových vodičů je tedy přibližně 1,5krát vyšší než elektrický odpor měděných vodičů. V souladu s tím je elektrická vodivost (převrácená hodnota měrného odporu) hliníku 60-65 % elektrické vodivosti mědi. Elektrická vodivost hliníku se zvyšuje s poklesem množství nečistot.

Teplotní koeficient elektrického odporu hliníku (0,004) je přibližně stejný jako u mědi.

Tepelná vodivost hliníku při 20 C je přibližně 0,50 cal/cm*s*C a roste se zvyšující se čistotou kovu. Pokud jde o tepelnou vodivost, hliník je na druhém místě za stříbrem a mědí (asi 0,90), třikrát vyšší než tepelná vodivost měkké oceli. Tato vlastnost určuje použití hliníku v chladicích radiátorech a výměnících tepla.

Jiné fyzikální vlastnosti.

Hliník má velmi vysokou specifické teplo(přibližně 0,22 cal / g * C). To je mnohem vyšší než u většiny kovů (0,09 pro měď). Měrné teplo tání je také velmi vysoká (asi 93 cal/g). Pro srovnání, pro měď a železo je tato hodnota přibližně 41-49 cal / g.

Odrazivost hliník je velmi závislý na jeho čistotě. Pro hliníková fólie Při čistotě 99,2 % je odrazivost bílého světla 75 % a u fólie s obsahem hliníku 99,5 % je odrazivost již 84 %.

Hliník sám o sobě je velmi reaktivní kov. S tím souvisí jeho využití v aluminotermii a při výrobě výbušnin. Na vzduchu je však hliník pokryt tenkým (asi mikronovým) filmem oxidu hlinitého. Díky vysoké pevnosti a chemické inertnosti chrání hliník před další oxidací a určuje jeho vysoké antikorozní vlastnosti v mnoha prostředích.

U vysoce čistého hliníku je oxidový film souvislý a neporézní a má velmi silnou adhezi k hliníku. Proto je hliník vysoké a zvláštní čistoty velmi odolný vůči působení anorganických kyselin, zásad, mořské vody a vzduchu. Přilnavost oxidového filmu k hliníku v místech, kde se nacházejí nečistoty, se výrazně zhoršuje a tato místa se stávají zranitelnými vůči korozi. Proto má hliník technické čistoty nižší odolnost. Například ve vztahu ke slabé kyselině chlorovodíkové se odolnost rafinovaného a technického hliníku liší 10krát.

Hliník (a jeho slitiny) obvykle vykazuje důlkovou korozi. Proto stabilita hliníku a jeho slitin v mnoha médiích není určena změnou hmotnosti vzorků a ne rychlostí pronikání koroze, ale změnou mechanických vlastností.

Obsah železa má hlavní vliv na korozní vlastnosti komerčního hliníku. Rychlost koroze v 5% roztoku HCl pro různé stupně je tedy (v):

Přítomnost železa také snižuje odolnost hliníku vůči alkáliím, ale neovlivňuje odolnost vůči kyselině sírové a dusičné. Obecně se korozní odolnost technického hliníku v závislosti na čistotě zhoršuje v tomto pořadí: A8 a AD000, A7 a AD00, A6, A5 a AD0, AD1, A0 a AD.

Při teplotách nad 100 C hliník interaguje s chlórem. Hliník s vodíkem neinteraguje, ale dobře ho rozpouští, takže je hlavní složkou plynů přítomných v hliníku. Vodní pára disociující při 500 C působí na hliník škodlivě, při nižších teplotách je vliv páry nevýznamný.

Hliník je stabilní v následujících prostředích:

průmyslová atmosféra

Přírodní sladká voda do teplot 180 C. Rychlost koroze se zvyšuje s provzdušňováním,

nečistoty louhu sodného, ​​kyseliny chlorovodíkové a sody.

Mořská voda

Koncentrovaná kyselina dusičná

Kyselé soli sodíku, hořčíku, amonia, siřičitanu.

slabé (do 10%) roztoky kyseliny sírové,

100% kyselina sírová

Slabé roztoky fosforečné (do 1 %), chromu (do 10 %)

Kyselina boritá v jakékoli koncentraci

Ocet, citron, víno. kyselina jablečná, kyselé ovocné šťávy, víno

Roztok amoniaku

Hliník je v takovém prostředí nestabilní:

Zředěná kyselina dusičná

Kyselina chlorovodíková

Zředěná kyselina sírová

Kyselina fluorovodíková a kyselina bromovodíková

Kyselina šťavelová, kyselina mravenčí

Roztoky žíravých alkálií

Voda obsahující soli rtuti, mědi, chloridové ionty, které ničí oxidový film.

Při kontaktu s většinou technických kovů a slitin hliník slouží jako anoda a jeho koroze se zvýší.

Modul pružnosti E \u003d 7000-7100 kgf / mm 2 pro technický hliník při 20 C. Se zvýšením čistoty hliníku jeho hodnota klesá (6700 pro A99).

Tažný modul G \u003d 2700 kgf/mm 2.

Hlavní parametry mechanických vlastností technického hliníku jsou uvedeny níže:

Uvedené údaje jsou velmi orientační:

1) U žíhaného a litého hliníku tyto hodnoty závisí na kvalitě technického hliníku. Čím více nečistot, tím větší pevnost a tvrdost a nižší tažnost. Například tvrdost litého hliníku je: pro A0 - 25HB, pro A5 - 20HB a pro vysoce čistý hliník A995 - 15HB. Pevnost v tahu pro tyto případy je: 8,5; 7,5 a 5 kgf/mm2 a prodloužení 20; 30 a 45 %.

2) U deformovaného hliníku závisí mechanické vlastnosti na stupni deformace, typu válcovaného výrobku a jeho rozměrech. Například pevnost v tahu je alespoň 15-16 kgf / mm 2 pro drát a 8 - 11 kgf / mm 2 pro trubky.

Technický hliník je však v každém případě měkký a křehký kov. Nízká mez kluzu (ani u těžce opracované oceli nepřesahuje 12 kgf/mm 2) omezuje použití hliníku z hlediska dovoleného zatížení.

Hliník má nízkou pevnost při tečení: při 20 C je 5 kgf/mm 2 a při 200 C je 0,7 kgf/mm 2 . Pro srovnání: pro měď jsou tato čísla 7 a 5 kgf / mm2.

Nízká teplota tavení a teplota počátku rekrystalizace (u technického hliníku cca 150 C), nízká mez tečení omezuje teplotní rozsah provozu hliníku ze strany vysokých teplot.

Tažnost hliníku se nezhoršuje při nízkých teplotách, až po helium. Při poklesu teploty z +20 C na -269 C se pevnost v tahu zvyšuje u technického hliníku 4x a u vysoce čistého hliníku 7x. Mez pružnosti se v tomto případě zvyšuje faktorem 1,5.

Mrazuvzdornost hliníku umožňuje jeho použití v kryogenních zařízeních a konstrukcích.

Technologické vlastnosti.

Vysoká tažnost hliníku umožňuje vyrábět fólie (do tloušťky 0,004 mm), hlubokotažné výrobky a používat je na nýty.

Technicky čistý hliník vykazuje při vysokých teplotách křehkost.

Obrobitelnost je velmi nízká.

Teplota rekrystalizačního žíhání je 350-400 C, teplota popouštění je 150 C.

Svařitelnost.

Obtíže při svařování hliníku jsou způsobeny 1) přítomností silného inertního oxidového filmu, 2) vysokou tepelnou vodivostí.

Přesto je hliník považován za vysoce svařitelný kov. Svar má pevnost základního kovu (žíhaný) a stejné korozní vlastnosti. Podrobnosti o svařování hliníku viz např.www. místo svařování.com.ua

Aplikace.

Hliník se pro svou nízkou pevnost používá pouze pro nezatížené konstrukční prvky, kdy je důležitá vysoká elektrická nebo tepelná vodivost, odolnost proti korozi, tažnost nebo svařitelnost. Díly jsou spojeny svařováním nebo nýty. Technický hliník se používá jak pro odlévání, tak pro výrobu válcovaných výrobků.

Ve skladu podniku jsou vždy plechy, dráty a pneumatiky z technického hliníku.

(viz příslušné stránky webu). Na objednávku jsou dodávána prasátka A5-A7.

Charakteristika hliníku

průmysl kvality hliníku

Hliník je nejběžnějším kovem v zemské kůře. Jeho obsah se odhaduje na 7,45 % (více než u železa, které je pouze 4,2 %). Hliník jako prvek byl objeven nedávno, v roce 1825, kdy byly získány první malé hrudky tohoto kovu. Počátek jeho průmyslového rozvoje spadá do konce minulého století. Impulsem k tomu byl v roce 1886 vývoj způsobu jeho výroby elektrolýzou oxidu hlinitého rozpuštěného v kryolitu. Princip metody je základem moderní průmyslové těžby hliníku z oxidu hlinitého ve všech zemích světa.

Vzhledově je hliník lesklý, stříbřitě bílý kov. Na vzduchu rychle oxiduje a pokrývá se tenkým bílým matným filmem AlO. Tato fólie má vysoké ochranné vlastnosti, proto je hliník pokrytý takovou fólií odolný vůči korozi.

Hliník se snadno ničí roztoky žíravých alkálií, kyseliny chlorovodíkové a sírové. V koncentrované kyselině dusičné a organických kyselinách má vysokou odolnost.

Nejcharakterističtějšími fyzikálními vlastnostmi hliníku jsou jeho nízká relativní hustota 2,7, stejně jako relativně vysoká tepelná a elektrická vodivost. Při 0C se elektrická vodivost hliníku, tzn. elektrická vodivost hliníkového drátu o průřezu 1 mm a délce 1 m je 37 1 ohm.

Odolnost proti korozi a zejména elektrická vodivost hliníku je tím vyšší, čím je čistší, tím méně nečistot obsahuje.

Teplota tání hliníku je nízká, je přibližně 660C. Jeho latentní teplo tání je však velmi velké - asi 100 cal g, proto je k roztavení hliníku potřeba velké množství tepla než k roztavení stejného množství, například žáruvzdorné mědi, která má bod tání 1083 C, latentní teplo tání 43 cal g.

Mechanické vlastnosti hliníku se vyznačují vysokou tažností a nízkou pevností. Válcovaný a žíhaný hliník má = 10 kg mm a tvrdost HB25, = 80 % a = 35 %.

Krystalová mřížka hliníku je plošně centrovaná krychle s parametrem (velikost strany) 4,04 při 20 C. Hliník nemá žádné alotropní přeměny.

V přírodě se hliník nachází ve formě hliníkových rud: bauxity, nefeliny, alunity a kaoliny. Nejdůležitější rudou, na které je založena většina světového průmyslu hliníku, je bauxit.

Získávání hliníku z rud se skládá ze dvou po sobě jdoucích fází – nejprve se vyrábí oxid hlinitý (AlO) a poté se z něj získává hliník.

V současnosti známé způsoby výroby oxidu hlinitého lze rozdělit do tří skupin: alkalické, kyselé a elektrotermické. Nejpoužívanější jsou alkalické metody.

V některých variantách alkalických metod se bauxit, dehydratovaný při 1000 C, mele v kulových mlýnech, mísí se v určitých poměrech s křídou a sodou a slinuje, aby se reakcí získal ve vodě rozpustný pevný hlinitan sodný.

AlO + NaCO = AlO NaO + CO

Slinutá hmota je rozdrcena a vyluhována vodou, přičemž hlinitan sodný přechází do roztoku.

V jiných variantách alkalické metody se oxid hlinitý obsažený v bauxitu váže na hlinitan sodný přímým zpracováním rudy alkáliemi. V tomto případě se okamžitě získá roztok hlinitanu ve vodě.

V obou případech dochází tvorbou vodného roztoku hlinitanu sodného k jeho oddělení od nerozpustných složek rudy, kterými jsou především oxidy a hydroxidy křemíku, železa a titanu. Oddělování roztoku od nerozpustné sraženiny, zvané červené bahno, se provádí v usazovacích nádržích.

Do výsledného roztoku se při 125 C a tlaku 5 hodin ráno přidává vápno, což vede k desilikonizaci – vysráží se CaSiO za vzniku bílého kalu. Na roztok, vyčištěný od křemíku, po oddělení od bílého kalu, se působí oxidem uhličitým při 60-80 C, v důsledku čehož se vysráží krystalický hydrát oxidu hlinitého:

AlONaO + 3H2O + CO = 2Al(OH) + NaCO.

Promyje se, suší a kalcinuje. Kalcinace vede k tvorbě oxidu hlinitého:

2Al(OH) = AlO + 3H20.

Popsaná metoda poskytuje poměrně úplnou extrakci oxidu hlinitého z bauxitu - asi 80%.

Získávání kovového hliníku z oxidu hlinitého spočívá v jeho elektrolytickém rozkladu na jeho složky - na hliník a kyslík. Elektrolytem v tomto procesu je roztok oxidu hlinitého v kryolitu (AlF 3NaF). Kryolit, který má schopnost rozpouštět oxid hlinitý, současně snižuje jeho bod tání. Oxid hlinitý taje při teplotě asi 2000 C a teplota tání roztoku sestávajícího například z 85 % kryolitu a 15 % oxidu hlinitého je 935 C.

Schéma elektrolýzy oxidu hlinitého je poměrně jednoduché, ale technologicky je tento proces složitý a vyžaduje velké množství elektřiny.

Na dně vany s dobrou tepelnou izolací 1 a uhlíkovou náplní 2 jsou umístěny katodové pneumatiky 3, připojené k zápornému pólu zdroje elektrického proudu. Elektrody 5 jsou připevněny k anodové sběrnici 4. Před zahájením elektrolýzy se na dno lázně nasype tenká vrstva koksu, elektrody se spustí, dokud s ní nepřijdou do kontaktu, a zapne se proud. Když se uhlíková náplň zahřívá, postupně se zavádí kryolit. Když je tloušťka vrstvy roztaveného kryolitu 200 až 300 mm, je oxid hlinitý zatěžován v poměru 15 % k množství kryolitu. Proces probíhá při 950-1000 C.

Působením elektrického proudu oxid hlinitý rozkládá hliník a kyslík. Na uhelném dně (dno uhelné lázně), které je katodou, se hromadí tekutý hliník 6 a kyslík se spojuje s uhlíkem anod a postupně je spaluje. Kryolit se spotřebovává nevýznamně. Periodicky se přidává oxid hlinitý, elektrody se postupně snižují, aby se kompenzovala spálená část, a nahromaděný tekutý hliník se v určitých intervalech uvolňuje do pánve 8.

Při elektrolýze se na 1 tunu hliníku spotřebuje asi 2 tuny oxidu hlinitého, 0,6 tuny uhlíkových elektrod sloužících jako anody, 0,1 tuny kryolitu a od 17 000 do 18 000 kWh elektřiny.

Surový hliník získaný elektrolýzou oxidu hlinitého obsahuje kovové nečistoty (železo, křemík, titan a sodík), rozpuštěné plyny, z nichž hlavní je vodík, a nekovové vměstky, což jsou částice oxidu hlinitého, uhlí a kryolitu. V tomto stavu je nevhodná k použití, jelikož má nízké vlastnosti, proto se musí zušlechťovat. Nekovové a plynné nečistoty se odstraní přetavením a propláchnutím kovu chlórem. Kovové nečistoty lze odstranit pouze složitými elektrolytickými metodami.

Po rafinaci se získají komerční třídy hliníku.

Čistota hliníku je rozhodujícím ukazatelem, který ovlivňuje všechny jeho vlastnosti, proto je chemické složení základem pro klasifikaci hliníku.

Železo a křemík jsou nevyhnutelné nečistoty z výroby hliníku. Oba jsou v hliníku škodlivé. Železo se v hliníku nerozpouští, ale tvoří s ním křehké chemické sloučeniny FeAl a Fe2Al. Hliník tvoří eutektickou mechanickou směs s křemíkem o obsahu 11,7 % Si. Vzhledem k tomu, že rozpustnost křemíku při pokojová teplota je velmi malý (0,05 %), pak již při jeho malém množství tvoří eutektikum Fe + Si a vměstky velmi tvrdých (HB 800) křehkých krystalů křemíku, které snižují tažnost hliníku. Při společné přítomnosti křemíku a železa vzniká ternární chemická sloučenina a ternární eutektikum, které rovněž snižují plasticitu.

Kontrolované nečistoty v hliníku jsou železo, křemík, měď a titan.

Hliník všech jakostí obsahuje více než 99 % Al. Kvantitativní překročení této hodnoty v setinách nebo desetinách procenta je uvedeno v názvu značky za počátečním písmenem A. Značka A85 tedy obsahuje 99,85 % Al. Výjimkou z tohoto principu značení jsou stupně A AE, ve kterých je obsah hliníku stejný jako u stupňů A0 a A5, ale s jiným poměrem železných a křemíkových nečistot obsažených ve složení.

Písmeno E ve značce AE znamená, že hliník této značky je určen pro výrobu elektrických vodičů. Dalším požadavkem na vlastnosti hliníku je nízký elektrický odpor, který by u drátu z něj vyrobeného neměl být větší než 0,0280 ohm mm m při 20 C.

Hliník se používá k výrobě výrobků a slitin na jeho bázi, jejichž vlastnosti vyžadují vysoký stupeň čistoty.

V závislosti na účelu lze hliník vyrábět v různých formách. Hliník všech jakostí (vysoká a technická čistota), určený k přetavení, je odléván ve formě ingotů o hmotnosti 5; 15 a 1000 kg. Jejich mezní hodnoty jsou následující: výška od 60 do 600 mm, šířka od 93 do 800 mm a délka od 415 do 1000 mm.

Pokud je hliník určen pro válcování plechů a pásů, pak se odlévají ploché ingoty sedmnácti velikostí kontinuálním nebo polokontinuálním způsobem. Jejich tloušťka se pohybuje od 140 do 400 mm, šířka - od 560 do 2025 mm a hmotnost 1 m délky ingotu - od 210 do 2190 kg. Délka slitku je dohodnuta se zákazníkem.

Hlavním typem kontroly hliníku, jak u ingotů, tak u plochých ingotů, je ověření chemického složení a jeho souladu se značkovým. Na ingoty a ingoty určené k tlakové úpravě se vztahují další požadavky, jako je absence skořepin, plynových bublin, prasklin, strusky a jiných cizích vměstků.

Pro dezoxidaci oceli při jejím tavení, dále pro výrobu feroslitin a pro aluminotermii lze použít levnější hliník nižší čistoty, než je uvedeno v tabulce „Čistota hliníku různých jakostí“. Pro tento účel průmysl vyrábí šest druhů hliníku v ingotech o hmotnosti od 3 do 16,5 kg, obsahujících od 98,0 do 87,0 % Al. Obsah železa v nich dosahuje 2,5 % a křemíku a mědi až 5 %.

Použití hliníku je způsobeno zvláštností jeho vlastností. Kombinace lehkosti s dostatečně vysokou elektrickou vodivostí umožňuje použít hliník jako vodič elektrického proudu a nahradit jej dražší mědí. Rozdíl v elektrické vodivosti mědi (631 ohmů) a hliníku (371 ohmů) je kompenzován zvětšením průřezu hliníkového drátu. Malá hmotnost hliníkových drátů umožňuje provádět jejich zavěšení s mnohem větší vzdáleností mezi podpěrami než v případě měděných drátů, bez obav z přetržení drátu vlivem jeho vlastní hmotnosti. Vyrábějí se z něj i kabely, pneumatiky, kondenzátory, usměrňovače. Vysoká korozní odolnost hliníku z něj činí v některých případech nepostradatelný materiál v chemickém inženýrství, například pro výrobu zařízení používaných při výrobě, skladování a přepravě kyseliny dusičné a jejích derivátů.

Hojně se využívá i v potravinářském průmyslu – vyrábí se z něj nejrůznější nádobí na vaření. V tomto případě se využívá nejen její odolnosti vůči organickým kyselinám, ale také vysoké tepelné vodivosti.

Vysoká tažnost umožňuje válcování hliníku do fólie, která nyní zcela nahradila dříve používanou dražší cínovou fólii. Fólie slouží jako obal pro širokou škálu potravinářských výrobků: čaj, čokoláda, tabák, sýr atd.

Hliník se používá stejným způsobem jako antikorozní povlak jiných kovů a slitin. Lze jej aplikovat plátováním, difúzním pokovováním a dalšími metodami včetně natírání hliníku barvami a laky. Rozšířené je zejména hliníkové opláštění plochých válcovaných výrobků z méně korozivzdorných hliníkových slitin.

Chemická aktivita hliníku vůči kyslíku se využívá k dezoxidaci při výrobě polotiché a klidné oceli a k ​​výrobě těžko obnovitelných kovů vytěsňováním hliníku z jejich kyslíkatých sloučenin.

Hliník se používá jako legující prvek v různých ocelích a slitinách. Dává jim specifické vlastnosti. Například zvyšuje tepelnou odolnost slitin na bázi železa, mědi, titanu a některých dalších kovů.

Můžete jmenovat další oblasti použití hliníku různého stupně čistoty, ale největší množství se vynakládá na získávání různých lehkých slitin na jeho základě. Podrobnosti o těch hlavních jsou uvedeny níže.

Obecně se využití hliníku v různých odvětvích hospodářství na příkladu vyspělých kapitalistických zemí odhaduje na následující čísla: dopravní strojírenství 20-23 % (včetně automobilového průmyslu 15 %), stavebnictví 17-18 %, elektrotechnika 10-12%, výroba obalových materiálů 9-10%, výroba předmětů dlouhodobé spotřeby 9-10%, všeobecné strojírenství 8-10%.

Hliník si i přes konkurenci jiných materiálů a především plastů získává stále nové a nové oblasti uplatnění.

Hlavní průmyslové rudy obsahující hliník jsou bauxit, nefelin, alunit a kaolin.

Kvalita těchto rud se hodnotí podle obsahu oxidu hlinitého Al O, který obsahuje 53 % Al. Z dalších ukazatelů kvality hliníkových rud je nejdůležitější složení nečistot, o jejichž škodlivosti a užitečnosti rozhoduje využití rudy.

Bauxit je nejlepší a hlavní surovina na světě pro výrobu hliníku. Používá se také k výrobě umělého korundu, vysoce žáruvzdorných výrobků ak dalším účelům. Podle chemického složení je tato sedimentární hornina směsí hydrátů oxidu hlinitého AlO nH2O s oxidy železa, křemíku, titanu a dalších prvků. Nejběžnějšími hydráty oxidu hlinitého, které tvoří bauxity, jsou minerály diaspora, boehmit a hydrargellit. Obsah oxidu hlinitého v bauxitu i v jednom ložisku kolísá ve velmi širokém rozmezí, od 35 do 70 %.

Minerály obsažené ve složení bauxitu tvoří velmi řídkou směs, která ztěžuje obohacování. V průmyslu se používá především surová ruda. Proces získávání hliníku z rudy je složitý, energeticky velmi náročný a skládá se ze dvou fází: nejprve se extrahuje oxid hlinitý a poté se z něj získává hliník.

Předmětem světového obchodu je jak samotný bauxit, tak z něj těžený oxid hlinitý nebo jiné rudy.

Na území SNS jsou ložiska bauxitu rozmístěna nerovnoměrně a bauxit z různých ložisek je nestejný v kvalitě. Naleziště nejkvalitnějších bauxitů se nacházejí na Urale. Velké zásoby bauxitu jsou také v evropské části SNS a v západním Kazachstánu.

Z průmyslových zemí je dnes prakticky zajištěna pouze Francie, kde její rozvoj poprvé začal. Jeho spolehlivé a pravděpodobné zásoby v této skupině států byly v roce 1975 odhadovány na 4,8 miliardy tun (včetně 4,6 miliardy tun v Austrálii), zatímco v rozvojových zemích na 12,5 miliardy tun, především v Africe a Latinská Amerika(nejbohatší jsou Guinea, Kamerun, Brazílie, Jamajka).

V poválečném období se prudce rozšířil okruh zemí, kde se těží bauxit a vyrábí primární hliník. V roce 1950 se bauxit těžil pouze v 11 zemích, nepočítaje SSSR, včetně tří nad 1 milion tun (Suriname, Guyana, USA) a čtyř po 0,1 milionu tun (Francie, Indonésie, Itálie, Ghana). Do roku 1977 se objem výroby zvýšil 12krát a jeho geografie se dramaticky změnila (více než polovina produkce kapitalistického světa pocházela z rozvojových zemí).

Na rozdíl od rozvojových zemí zpracovává Austrálie bohatá na palivo většinu vytěženého bauxitu (především na poloostrově York, největším ložisku bauxitu na světě) na oxid hlinitý, který hraje rozhodující roli v jejím světovém exportu. Není pro ni příkladem, karibské a západoafrické země vyvážejí především bauxit. To má vliv jak na důvody politické (světové hliníkové monopoly preferují výrobu oxidu hlinitého mimo závislé země produkující bauxit), tak i čistě ekonomické: bauxity jsou na rozdíl od rud těžkých neželezných kovů přepravitelné (obsahují 35–65 % oxidu hlinitého ) a výroba oxidu hlinitého vyžaduje značné specifické náklady, které naprostá většina zemí produkujících bauxit nemá.

Ve snaze odolat diktátu světových monopolů na hliník vytvořily země vyvážející bauxit v roce 1973 organizaci „International Association of Bauxite Mining Countries“ (IABS). To zahrnovalo Austrálii, Guineu, Guayanu, Jamajku a Jugoslávii; později se připojila Dominikánská republika, Haiti, Ghana, Sierra Leone, Surinam, zatímco Řecko a Indie se staly pozorovatelskými zeměmi. Tyto státy se v roce vzniku na těžbě bauxitu v nesocialistických státech podílely přibližně 85 %.

Pro průmysl hliníku je charakteristická teritoriální propast jak mezi těžbou bauxitu a výrobou oxidu hlinitého, tak mezi posledně jmenovanou a tavením primárního hliníku. Největší produkce oxidu hlinitého (až 1-1,3 mil. tun ročně) je lokalizována jak v hliníkárnách (např. v kanadském závodě Arvida v Quebecu, který zabírá 0,4 mil. tun hliníku ročně z hlediska výrobní kapacity), tak v přístavech vyvážejících bauxit (např. Paranam v Surinamu), stejně jako na trasách bauxitu z druhého do prvního - např. v USA na pobřeží Mexického zálivu (Corpus Christi, Point Comfort).

U nás se všechny těžené bauxity dělí do deseti jakostí. Hlavní rozdíl mezi různými druhy bauxitu je v tom, že obsahují jiná částka hlavní regenerovatelnou složkou je oxid hlinitý a mají jiná velikost křemíkový modul, tzn. rozdílný obsah oxidu hlinitého k obsahu křemičitých nečistot škodlivých v bauxitech (AlO SiO). Modul křemíku je velmi důležitým ukazatelem kvality bauxitů, na kterém do značné míry závisí jejich aplikace a technologie zpracování.

Obsah vlhkosti v bauxitech všech jakostí je stanoven v závislosti na jejich ložisku: nejnižší obsah vlhkosti (ne více než 7 %) je stanoven pro bauxity z ložisek jižního Uralu a pro ložiska Severní Ural, Kamensk-Ural a Tikhvin. , ne více než 12, 16 a 22 %. Ukazatel vlhkosti není znakem odmítnutí a slouží pouze pro vyřízení se spotřebitelem.

Bauxit se dodává v kusech ne větších než 500 mm. Přepravuje se volně ložené na plošinách nebo v gondolách.

Hliník ve své čisté formě byl poprvé izolován Friedrichem Wöhlerem. Německý chemik zahříval bezvodý chlorid prvku s kovem draslíku. Stalo se tak ve druhé polovině 19. století. Před 20. stoletím kg hliníku stát víc.

Nový kov si mohli dovolit jen bohatí a stát. Důvodem vysoké ceny je obtížnost oddělování hliníku od jiných látek. Způsob extrakce prvku v průmyslovém měřítku navrhl Charles Hall.

V roce 1886 rozpustil oxid v kryolitové tavenině. Němec směs uzavřel do žulové nádoby a připojil k ní elektrický proud. Na dně nádoby se usadily plakety z čistého kovu.

Chemické a fyzikální vlastnosti hliníku

Jaký hliník? Stříbřitě bílá, lesklá. Friedrich Wöhler proto porovnal kovové granule, které obdržel. Ale bylo tu upozornění - hliník je mnohem lehčí.

Plasticita se blíží drahocenným a. hliník je látka, bez problémů natažení do tenkého drátu a plechů. Stačí připomenout fólii. Vyrábí se na základě 13. prvku.

Hliník je lehký díky své nízké hustotě. Je to třikrát méně než u železa. Přitom 13. element není svou silou téměř horší.

Tato kombinace učinila stříbrný kov nepostradatelný v průmyslu, například při výrobě dílů pro automobily. Mluvíme o řemeslné výrobě, protože svařování hliníku možné i doma.

hliníková formule umožňuje aktivně odrážet světlo, ale i tepelné paprsky. Vysoká je také elektrická vodivost prvku. Hlavní je to nepřehřát. Roztaví se při 660 stupních. Zvyšte teplotu o něco výše – připálí se.

Zmizí pouze kov oxid hlinitý. Tvoří se také za standardních podmínek, ale pouze ve formě povrchového filmu. Chrání kov. Proto dobře odolává korozi, protože je zablokován přístup kyslíku.

Oxidový film také chrání kov před vodou. Pokud se z povrchu hliníku odstraní plak, spustí se reakce s H 2 O. Plyny vodíku se budou uvolňovat i při pokojové teplotě. Tak, hliníková loď se nepromění v kouř pouze díky oxidovému filmu a ochrannému nátěru nanesenému na trup lodi.

Nejaktivnější interakce hliníku s nekovy. Reakce s bromem a chlorem probíhají i za normálních podmínek. V důsledku toho se tvoří hliníkové soli. Soli vodíku se získávají spojením 13. prvku s roztoky kyselin. Reakce bude probíhat také s alkáliemi, ale až po odstranění oxidového filmu. Uvolní se čistý vodík.

Aplikace hliníku

Kov je nastříkán na zrcadla. Dobrá odrazivost světla. Proces probíhá za podmínek vakua. Vyrábějí nejen standardní zrcadla, ale předměty se zrcadlovým povrchem. Tyto se stávají: keramická dlažba, Spotřebiče, lampy.

Duet hliník-měď- duralová základna. Jmenuje se jednoduše dural. Jak bylo přidáno. Složení je 7x pevnější než čistý hliník, proto je vhodné pro oblast strojírenství a konstrukce letadel.

Měď dodává 13. prvku sílu, ale ne tíhu. Dural zůstává 3x lehčí než železo. malý hmotnost hliníku- zástava lehkosti automobilů, letadel, lodí. To zjednodušuje dopravu, obsluhu, snižuje cenu výrobků.

Kupte si hliník výrobci automobilů se také snaží, protože ochranné a dekorativní sloučeniny se snadno nanášejí na jeho slitiny. Barva se ukládá rychleji a rovnoměrněji než na oceli, plastu.

Zároveň jsou slitiny tvárné, snadno zpracovatelné. To je cenné vzhledem k množství ohybů a konstruktivních přechodů moderní modely auta.

13. prvek se nejen snadno barví, ale může fungovat i jako samotné barvivo. Zakoupeno v textilním průmyslu síran hlinitý. Hodí se také při tisku, kde jsou vyžadovány nerozpustné pigmenty.

To je zajímavé řešení síran hliník používá se také k čištění vody. V přítomnosti „agens“ se škodlivé nečistoty vysrážejí a neutralizují.

Neutralizuje 13. prvek a kyseliny. V této roli je obzvláště dobrý. hydroxid hlinitý. Je ceněn ve farmakologii, medicíně, přidává se k lékům na pálení žáhy.

Hydroxid je také předepsán pro vředy, zánětlivé procesy střevního traktu. Existuje tedy i lék z lékárny hliník. Kyselina v žaludku - důvod dozvědět se více o takových lécích.

V SSSR se razily i bronzy s 11% příměsí hliníku. Hodnota cedulí je 1, 2 a 5 kopejek. Začaly se vyrábět v roce 1926, dokončeny v roce 1957. Ale výroba hliníkových plechovek pro konzervy nebyla zastavena.

Dušené maso, saury a další snídaně turistů jsou stále baleny v kontejnerech založených na 13. živlu. Takové plechovky nereagují s jídlem, přitom jsou lehké a levné.

Hliníkový prášek je součástí mnoha výbušných směsí, včetně pyrotechniky. V průmyslu se používají podvratné mechanismy na bázi trinitrotoluenu a drceného prvku 13. Silná výbušnina se také získává přidáním dusičnanu amonného do hliníku.

Ropný průmysl potřebuje chlorid hlinitý. Hraje roli katalyzátoru při rozkladu organické hmoty na frakce. Ropa má schopnost uvolňovat plynné, lehké uhlovodíky benzinového typu, interagující s chloridem 13. kovu. Činidlo musí být bezvodé. Po přidání chloridu se směs zahřeje na 280 stupňů Celsia.

Ve stavebnictví často míchám sodík A hliník. Ukazuje se jako přísada do betonu. Hlinitan sodný urychluje jeho tvrdnutí urychlením hydratace.

Zvyšuje se rychlost mikrokrystalizace, což znamená, že se zvyšuje pevnost a tvrdost betonu. Kromě toho hlinitan sodný šetří armatury položené v roztoku před korozí.

Těžba hliníku

Kov uzavírá první tři nejběžnější na zemi. To vysvětluje jeho dostupnost a široké použití. Živel však příroda člověku nedává v jeho čisté podobě. Hliník musí být izolován z různých sloučenin. Většina 13. prvku je v bauxitech. Jedná se o horniny podobné jílu, soustředěné především v tropickém pásmu.

Bauxit se rozdrtí, poté vysuší, znovu rozdrtí a rozemele za přítomnosti malého množství vody. Ukazuje se hustá hmota. Ohřívá se párou. Současně se odpařuje většina, z nichž bauxit také není chudý. Oxid 13. kovu zůstává.

Umisťuje se do průmyslových lázní. Obsahují již roztavený kryolit. Teplota se udržuje kolem 950 stupňů Celsia. Dále potřebujeme elektrický proud o výkonu alespoň 400 kA. To znamená, že se používá elektrolýza, stejně jako před 200 lety, kdy prvek izoloval Charles Hall.

Při průchodu horkým roztokem proud přeruší vazby mezi kovem a kyslíkem. Výsledkem je, že dno vany zůstává čisté hliník. Reakce hotovo. Proces je ukončen odlitím ze sedimentu a jeho odesláním spotřebiteli, nebo alternativně použitím k vytvoření různých slitin.

Hlavní výroba hliníku se nachází na stejném místě jako ložiska bauxitu. V popředí je Guinea. V jeho útrobách se ukrývá téměř 8 000 000 tun 13. prvku. Austrálie je na 2. místě s ukazatelem 6 000 000. V Brazílii je hliníku již 2x méně. Globální zásoby se odhadují na 29 000 000 tun.

cena hliníku

Za tunu hliníku žádají téměř 1500 amerických dolarů. Toto jsou údaje burz barevných kovů k 20.1.2016. Náklady určují hlavně průmyslníci. Přesněji řečeno, cenu hliníku ovlivňuje jejich poptávka po surovinách. Ovlivňuje požadavky dodavatelů a náklady na elektřinu, protože výroba 13. prvku je energeticky náročná.

Ostatní ceny jsou stanoveny pro hliník. Jde do tavby. Cena je uvedena za kilogram a záleží na charakteru dodaného materiálu.

Takže za elektrický kov dávají asi 70 rublů. U potravinářského hliníku můžete získat o 5-10 rublů méně. Totéž se platí za motorový kov. Pokud se pronajímá smíšená odrůda, její cena je 50-55 rublů za kilogram.

Nejlevnějším druhem šrotu jsou hliníkové hobliny. Za to dokáže získat pouze 15-20 rublů. Za 13. element bude dáno trochu více. To se týká nádob na nápoje, konzervy.

Podceňované jsou také hliníkové radiátory. Cena za kilogram šrotu je asi 30 rublů. To jsou průměrné údaje. V různé regiony, na různých místech je hliník přijímán dráž nebo levněji. Cena materiálů často závisí na dodaných objemech.

Sekce 1. Název a historie objevu hliníku.

Sekce 2 obecné charakteristiky hliník, fyzikální a chemické vlastnosti.

Sekce 3. Získávání odlitků ze slitin hliníku.

Oddíl 4 Žádost hliník.

Hliník- jedná se o prvek hlavní podskupiny třetí skupiny, třetí periody periodického systému chemických prvků D. I. Mendělejeva, s atomovým číslem 13. Označuje se symbolem Al. Patří do skupiny lehkých kovů. Nejčastější kov a třetí nejčastější chemický prvek v zemské kůře (po kyslíku a křemíku).

Jednoduchá hmota hliník (číslo CAS: 7429-90-5) - lehký, paramagnetický kov stříbrno-bílá barva, snadné tvarování, lití, obrábění. Hliník má vysokou tepelnou a elektrickou vodivost, odolnost proti korozi díky rychlé tvorbě silných oxidových filmů, které chrání povrch před další interakcí.

Úspěchy průmyslu v každé vyspělé společnosti jsou vždy spojeny s výdobytky technologie konstrukčních materiálů a slitin. Kvalita zpracování a produktivita výroby obchodních předmětů jsou nejdůležitějšími ukazateli úrovně rozvoje státu.

Materiály používané v moderních konstrukcích, kromě vysokých pevnostních charakteristik, musí mít soubor takových vlastností, jako je zvýšená odolnost proti korozi, tepelná odolnost, tepelná a elektrická vodivost, žáruvzdornost, jakož i schopnost zachovat tyto vlastnosti při dlouhodobé práci. pod zátěží.

Vědecký vývoj a výrobní postupy v oblasti slévárenské výroby neželezných kovů u nás odpovídají vyspělým výdobytkům vědeckotechnického pokroku. Jejich výsledkem bylo zejména vytvoření moderních dílen na lití do kokilu a tlakového lití ve Volžském automobilovém závodě a v řadě dalších podniků. V závodě Zavolzhsky Motor Plant úspěšně pracují velké vstřikovací lisy s uzavírací silou formy 35 MN, které vyrábějí bloky válců z hliníkové slitiny pro automobil Volha.

V závodě Altai Motor Plant je zvládnuta automatizovaná linka na výrobu odlitků vstřikováním. Ve Svazu sovětských socialistických republik (), poprvé na světě, vyvinut a zvládnut proces plynulé odlévání ingotů ze slitin hliníku do elektromagnetické formy. Tato metoda výrazně zlepšuje kvalitu ingotů a snižuje množství odpadu ve formě třísek při jejich soustružení.

Jméno a historie objevu hliníku

Latinský hliník pochází z latinského alumen, což znamená kamenec (síran hlinitý a draselný (K) KAl(SO4)2 12H2O), který se odedávna používá při úpravě kůže a jako adstringent. Al, chemický prvek Skupina III periodický systém, atomové číslo 13, atomová hmotnost 26, 98154. Díky vysoké chemické aktivitě se objev a izolace čistého hliníku protáhly téměř 100 let. Závěr, že „“ (žáruvzdorná látka, v moderních termínech - oxid hlinitý) lze získat z kamence, byl učiněn již v roce 1754. Německý chemik A. Markgraf. Později se ukázalo, že stejnou „země“ lze izolovat z hlíny a říkalo se jí oxid hlinitý. Teprve v roce 1825 se mu podařilo získat kovový hliník. Dánský fyzik H. K. Oersted. Chlorid hlinitý AlCl3, který bylo možné získat z oxidu hlinitého, ošetřil amalgámem draslíku (slitina draslíku (K) se rtutí (Hg)) a ​​po oddestilování rtuti (Hg) izoloval šedý prášek hliníku.

Jen o čtvrt století později byla tato metoda mírně modernizována. Francouzský chemik A. E. St. Clair Deville v roce 1854 navrhl použití kovového sodíku (Na) k výrobě hliníku a získal první ingoty nového kovu. Náklady na hliník byly tehdy velmi vysoké a vyráběly se z něj šperky.

Průmyslový způsob výroby hliníku elektrolýzou taveniny složitých směsí, včetně oxidu, fluoridu hlinitého a dalších látek, nezávisle na sobě vyvinuli v roce 1886 P. Eru () a C. Hall (USA). Výroba hliníku je spojena s vysokými náklady na elektrickou energii, proto byla ve velkém realizována až ve 20. století. V Svaz sovětských socialistických republik (CCCP) první průmyslový hliník byl získán 14. května 1932 v hliníkárně Volchov, postavené vedle vodní elektrárny Volchov.

Hliník s čistotou přes 99,99 % byl poprvé získán elektrolýzou v roce 1920. V roce 1925 v práce Edwards zveřejnil některé informace o fyzikálních a mechanických vlastnostech takového hliníku. V roce 1938 Taylor, Wheeler, Smith a Edwards publikovali článek, který uvádí některé vlastnosti hliníku o čistotě 99,996 %, rovněž získaného ve Francii elektrolýzou. První vydání monografie o vlastnostech hliníku vyšlo v roce 1967.

V následujících letech, vzhledem k relativní snadnosti přípravy a atraktivním vlastnostem, mnoho funguje o vlastnostech hliníku. Čistý hliník našel široké uplatnění hlavně v elektronice - od elektrolytických kondenzátorů až po vrchol elektrotechniky - mikroprocesory; v kryoelektronice, kryomagnetice.

Novějšími metodami získávání čistého hliníku jsou metoda zónového čištění, krystalizace z amalgámů (slitiny hliníku se rtutí) a izolace z alkalických roztoků. Stupeň čistoty hliníku je řízen hodnotou elektrického odporu při nízkých teplotách.

Obecná charakteristika hliníku

Přírodní hliník se skládá z jednoho nuklidu 27Al. Konfigurace vnější elektronové vrstvy je 3s2p1. Téměř u všech sloučenin je oxidační stav hliníku +3 (valence III). Poloměr neutrálního atomu hliníku je 0,143 nm, poloměr iontu Al3+ je 0,057 nm. Postupné ionizační energie neutrálního atomu hliníku jsou 5, 984, 18, 828, 28, 44 a 120 eV, v tomto pořadí. Na Paulingově stupnici je elektronegativita hliníku 1,5.

Hliník je měkký, lehký, stříbřitě bílý, jehož krystalová mřížka je plošně centrovaná krychlová, parametr a = 0,40403 nm. Bod tání čistého kovu 660°C, bod varu asi 2450°C, hustota 2, 6989 g/cm3. Teplotní koeficient lineární roztažnosti hliníku je asi 2,5·10-5 K-1.

Chemický hliník je poměrně aktivní kov. Na vzduchu je jeho povrch okamžitě pokryt hustým filmem oxidu Al2O3, který zabraňuje dalšímu přístupu kyslíku (O) ke kovu a vede k ukončení reakce, což vede k vysokým antikorozním vlastnostem hliníku. Ochranný povrchový film na hliníku se také vytvoří, pokud je umístěn do koncentrované kyseliny dusičné.

Hliník aktivně reaguje s jinými kyselinami:

6HCl + 2Al = 2AlCl3 + 3H2,

3N2SO4 + 2Al = Al2(SO4)3 + 3H2.

Je zajímavé, že reakce mezi prášky hliníku a jodu (I) začíná při pokojové teplotě, pokud se k počáteční směsi přidá několik kapek vody, která v tomto případě hraje roli katalyzátoru:

2Al + 3I2 = 2AlI3.

Interakce hliníku se sírou (S) při zahřívání vede k tvorbě sulfidu hlinitého:

2Al + 3S = Al2S3,

který se snadno rozkládá vodou:

A12S3 + 6H20 = 2Al(OH)3 + 3H2S.

Hliník neinteraguje přímo s vodíkem (H), nicméně nepřímo, např. pomocí organoaluminiových sloučenin, je možné syntetizovat pevný polymerní hydrid hlinitý (AlH3)x - nejsilnější redukční činidlo.

Ve formě prášku lze hliník spálit na vzduchu a vznikne bílý žáruvzdorný prášek oxidu hlinitého Al2O3.

Vysoká pevnost vazby v Al2O3 určuje vysoké teplo jeho tvorby z jednoduchých látek a schopnost hliníku redukovat mnoho kovů z jejich oxidů, například:

3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe a sudé

3СаО + 2Al = Al2О3 + 3Са.

Tento způsob získávání kovů se nazývá aluminotermie.

Být v přírodě

Z hlediska prevalence v zemské kůře je hliník na prvním místě mezi kovy a na třetím místě mezi všemi prvky (po kyslíku (O) a křemíku (Si)), tvoří asi 8,8 % hmotnosti zemské kůry. Hliník je součástí velkého množství minerálů, především hlinitokřemičitanů a hornin. Sloučeniny hliníku obsahují žuly, čediče, jíly, živce atd. Zde je ale paradox: s obrovským počtem minerály a horniny obsahující hliník, ložiska bauxitu, hlavní suroviny pro průmyslovou výrobu hliníku, jsou poměrně vzácná. V Ruská Federace na Sibiři a Uralu jsou ložiska bauxitu. Průmyslový význam mají také alunity a nefeliny. Jako stopový prvek je hliník přítomen v tkáních rostlin a zvířat. Existují organismy - koncentrátory, které hromadí hliník ve svých orgánech - někteří kyjoví mechy, měkkýši.

Průmyslová výroba: v indexu průmyslové výroby jsou bauxity nejprve podrobeny chemickému zpracování, přičemž se z nich odstraní nečistoty oxidů křemíku (Si), železa (Fe) a dalších prvků. Výsledkem takového zpracování je čistý oxid hlinitý Al2O3 - hlavní při výrobě kovu elektrolýzou. Vzhledem k tomu, že bod tání Al2O3 je velmi vysoký (více než 2000°C), není možné jeho taveninu použít k elektrolýze.

Vědci a inženýři našli cestu ven v následujícím. Kryolit Na3AlF6 se nejprve roztaví v elektrolyzační lázni (teplota taveniny mírně pod 1000 °C). Kryolit lze získat například zpracováním nefelinů z poloostrova Kola. Dále se do této taveniny přidává trochu Al2O3 (až 10 % hm.) a některé další látky, které zlepšují podmínky pro následné proces. Při elektrolýze této taveniny se oxid hlinitý rozkládá, kryolit zůstává v tavenině a na katodě se tvoří roztavený hliník:

2Al203 = 4Al + 302.

Slitiny hliníku

Většina kovových prvků je legována hliníkem, ale jen několik z nich hraje roli hlavních legujících složek v průmyslových slitinách hliníku. Značné množství prvků se však používá jako přísady pro zlepšení vlastností slitin. Nejpoužívanější:

Berylium se přidává ke snížení oxidace při zvýšených teplotách. Malé přísady berylia (0,01 - 0,05 %) se používají ve slitinách hliníku pro zlepšení tekutosti při výrobě dílů spalovacích motorů (pístů a hlav válců).

Bór se zavádí pro zvýšení elektrické vodivosti a jako rafinační přísada. Bór se zavádí do hliníkových slitin používaných v jaderné energetice (kromě částí reaktorů), protože pohlcuje neutrony a zabraňuje šíření záření. Bór je zaváděn v průměru v množství 0,095 - 0,1 %.

Vizmut. Kovy s nízkou teplotou tání, jako je vizmut, kadmium, se přidávají do hliníkových slitin pro zlepšení obrobitelnosti. Tyto prvky tvoří měkké tavitelné fáze, které přispívají k lámání třísky a mazání frézy.

Gallium se přidává v množství 0,01 - 0,1 % do slitin, ze kterých se dále vyrábí spotřební anody.

Žehlička. V malých množstvích (>0,04 %) se zavádí při výrobě drátů pro zvýšení pevnosti a zlepšení tečení. Taky žehlička snižuje přilnavost ke stěnám forem při lití do formy.

Indium. Přídavek 0,05 - 0,2 % zpevňuje hliníkové slitiny během stárnutí, zejména při nízkém obsahu mědi. Přísady india se používají v ložiskových slitinách hliník-kadmium.

Ke zvýšení pevnosti a zlepšení korozních vlastností slitin se přidává přibližně 0,3 % kadmia.

Vápník dodává plasticitu. S obsahem vápníku 5 % má slitina efekt superplasticity.

Křemík je nejpoužívanější přísada do slévárenských slitin. V množství 0,5 - 4 % snižuje sklon k praskání. Kombinace křemíku a hořčíku umožňuje tepelné zatavení slitiny.

Hořčík. Přídavek hořčíku výrazně zvyšuje pevnost bez snížení tažnosti, zlepšuje svařitelnost a zvyšuje korozní odolnost slitiny.

Měď zpevňuje slitiny, maximálního vytvrzení je dosaženo, když obsah měď 4 - 6 %. Slitiny s mědí se používají při výrobě pístů pro spalovací motory, vysoce kvalitních litých dílů pro letadla.

Cín zlepšuje řezný výkon.

Titan. Hlavním úkolem titanu ve slitinách je zjemnění zrna v odlitcích a ingotech, což značně zvyšuje pevnost a jednotnost vlastností v celém objemu.

Přestože je hliník považován za jeden z nejméně ušlechtilých průmyslových kovů, je poměrně stabilní v mnoha oxidačních prostředích. Důvodem tohoto chování je přítomnost souvislého oxidového filmu na hliníkovém povrchu, který se okamžitě znovu vytvoří na čištěných plochách, když jsou vystaveny kyslíku, vodě a dalším oxidačním činidlům.

Ve většině případů se tavení provádí na vzduchu. Pokud je interakce se vzduchem omezena na tvorbu sloučenin nerozpustných v tavenině na povrchu a výsledný film těchto sloučenin výrazně zpomaluje další interakci, pak se obvykle žádná opatření k potlačení takové interakce nepřijímají. Tavení se v tomto případě provádí při přímý kontakt rozplývat se s atmosférou. To se provádí při přípravě většiny slitin hliníku, zinku, cínu a olova.

Prostor, ve kterém probíhá tavení slitin, je omezen žáruvzdornou vyzdívkou schopnou odolávat teplotám 1500 - 1800 ˚С. U všech tavicích procesů se účastní plynná fáze, která vzniká při spalování paliva, při interakci s okolím a vyzdívkou tavící jednotky atd.

Většina hliníkových slitin má vysokou odolnost proti korozi v přírodní atmosféře, mořské vodě, roztocích mnoha solí a chemikálií a ve většině potravin. Konstrukce z hliníkových slitin se často používají v mořské vodě. mořské bóje, záchranné čluny, lodě, čluny se staví z hliníkových slitin již od roku 1930. V současné době dosahuje délka lodních trupů z hliníkových slitin 61 m. S hliníkovými podzemními potrubími jsou zkušenosti, hliníkové slitiny jsou vysoce odolné proti půdní korozi. V roce 1951 bylo na Aljašce vybudováno 2,9 km dlouhé potrubí. Po 30 letech provozu nebyly zjištěny žádné netěsnosti ani vážná poškození korozí.

Hliník je široce používán ve stavebnictví ve formě obkladových panelů, dveří, okenní rámy, elektrické kabely. Slitiny hliníku nepodléhají po dlouhou dobu silné korozi ve styku s betonem, maltou, omítkou, zvláště pokud konstrukce nejsou často vlhké. Při častém navlhčení je povrch hliníku obchodní položky nebyl dále zpracováván, může ztmavnout, až zčernat v průmyslových městech s vysokým obsahem oxidačních činidel v ovzduší. Aby k tomu nedocházelo, vyrábí se speciální slitiny pro získání lesklých povrchů brilantní anodizací – nanesením oxidového filmu na kovový povrch. V tomto případě může mít povrch různé barvy a odstíny. Například slitiny hliníku s křemíkem umožňují získat řadu odstínů, od šedé po černou. Slitiny hliníku s chromem mají zlatou barvu.

Průmyslový hliník se vyrábí ve formě dvou typů slitin - slévárenské, jejíž části jsou vyrobeny odléváním, a deformační - slitiny vyráběné ve formě deformovatelných polotovarů - plechy, fólie, desky, profily, drát. Odlitky z hliníkových slitin se získávají všemi možnými způsoby odlévání. Nejčastěji se vyskytuje pod tlakem, v chladících formách a v písčito-hlinitých formách. Při výrobě malých politických stran se používá odlévání v sádrových kombinovaných formách a odlévání pro investiční modely. Z litých slitin se vyrábějí lité rotory elektromotorů, lité části letadel apod. Tvářené slitiny se používají v automobilové výrobě pro vnitřní dekorace, nárazníky, panely karoserie a detaily interiéru; ve stavebnictví jako dokončovací materiál; v letadlech atd.

V průmysl používají se také hliníkové prášky. Používá se v hutnictví průmysl: v aluminotermii jako legovací přísady, pro výrobu polotovarů lisováním a slinováním. Tato metoda produkuje velmi odolné díly (ozubená kola, pouzdra atd.). Prášky se také používají v chemii k získání sloučenin hliníku a as katalyzátor(například při výrobě etylenu a acetonu). Vzhledem k vysoké reaktivitě hliníku, zejména ve formě prášku, se používá ve výbušninách a pevných pohonných hmotách pro rakety, přičemž se využívá jeho schopnosti rychlého vznícení.

Vzhledem k vysoké odolnosti hliníku vůči oxidaci se prášek používá jako pigment v nátěrech pro lakovací zařízení, střechy, papír v tisku, lesklé povrchy panelů automobilů. Také vrstva hliníku je pokryta ocelí a litinou obchodní položka aby se zabránilo jejich korozi.

Z hlediska použití je hliník a jeho slitiny na druhém místě za železem (Fe) a jeho slitinami. Široké použití hliníku v různých oblastech technologie a každodenního života je spojeno s kombinací jeho fyzikálních, mechanických a chemických vlastností: nízká hustota, odolnost proti korozi v atmosférický vzduch, vysoká tepelná a elektrická vodivost, tažnost a relativně vysoká pevnost. S hliníkem se snadno pracuje různé způsoby- kování, lisování, válcování atd. K výrobě drátu se používá čistý hliník (elektrická vodivost hliníku je 65,5 % elektrické vodivosti mědi, ale hliník je více než třikrát lehčí než měď, proto se hliník často nahrazuje v elektrotechnice) a fólie používaná jako obalový materiál. Hlavní část taveného hliníku se vynakládá na získávání různých slitin. Ochranné a dekorativní nátěry se snadno nanášejí na povrch hliníkových slitin.

Různorodost vlastností hliníkových slitin je dána zaváděním různých přísad do hliníku, které s ním tvoří pevné roztoky nebo intermetalické sloučeniny. Převážná část hliníku se používá k výrobě lehkých slitin - dural (94 % hliník, 4 % měď (Cu), 0,5 % hořčík (Mg), mangan (Mn), (Fe) a křemík (Si)), silumin ( 85- 90% - hliník, 10-14% křemík (Si), 0,1% sodík (Na)) a další.V metalurgii se hliník používá nejen jako základ pro slitiny, ale také jako jedna z široce používaných legovacích přísad do slitin na bázi mědi (Cu), hořčíku (Mg), železa (Fe), >niklu (Ni) atd.

Slitiny hliníku jsou široce používány v každodenním životě, ve stavebnictví a architektuře, v automobilovém průmyslu, ve stavbě lodí, letectví a kosmické technice. Zejména první umělá družice Země byla vyrobena z hliníkové slitiny. Slitina hliníku a zirkonia (Zr) je široce používána při stavbě jaderných reaktorů. Hliník se používá při výrobě výbušnin.

Při každodenní manipulaci s hliníkem je třeba mít na paměti, že v hliníkovém nádobí lze ohřívat a skladovat pouze neutrální (kyselé) kapaliny (například vařit vodu). Pokud se například polévka z kyselého zelí vaří v hliníkových miskách, hliník přechází do jídla a získává nepříjemnou „kovovou“ chuť. Protože se oxidový film v každodenním životě velmi snadno poškodí, je použití hliníkového nádobí stále nežádoucí.

Stříbrno-bílý kov, světlý

hustota — 2,7 g/cm

bod tání pro technický hliník - 658 °C, pro hliník s vysokou čistotou - 660 °C

měrné skupenské teplo tání — 390 kJ/kg

bod varu - 2500 ° C

měrné teplo vypařování - 10,53 MJ / kg

pevnost v tahu litého hliníku - 10-12 kg / mm², deformovatelný - 18-25 kg / mm², slitiny - 38-42 kg / mm²

Tvrdost podle Brinella — 24…32 kgf/mm²

vysoká plasticita: pro technické - 35%, pro čisté - 50%, válcované do tenkého plechu a rovnoměrné fólie

Youngův modul - 70 GPa

Hliník má vysokou elektrickou vodivost (0,0265 μOhm m) a tepelnou vodivost (203,5 W/(m K)), 65 % elektrické vodivosti mědi, a má vysokou odrazivost světla.

Slabý paramagnet.

Teplotní koeficient lineární roztažnosti 24,58 10−6 K−1 (20…200 °C).

Teplotní koeficient elektrického odporu je 2,7·10−8K−1.

Hliník tvoří slitiny téměř se všemi kovy. Nejznámější jsou slitiny s mědí a hořčíkem (duralumin) a křemíkem (silumin).

Přírodní hliník se skládá téměř výhradně z jediného stabilního izotopu, 27Al, se stopami 26Al, radioaktivního izotopu s doba poločas rozpadu 720 tisíc let, vznikl v atmosféře při bombardování jader argonu protony kosmického záření.

Z hlediska prevalence v zemské kůře zaujímá Země 1. místo mezi kovy a 3. místo mezi prvky, na druhém místě za kyslíkem a křemíkem. obsah hliníku v zemské kůře data různých výzkumníků je od 7,45 do 8,14 % hmotnosti zemské kůry.

V přírodě se hliník díky své vysoké chemické aktivitě vyskytuje téměř výhradně ve formě sloučenin. Někteří z nich:

Bauxity - Al2O3 H2O (s příměsí SiO2, Fe2O3, CaCO3)

Alunity - (Na,K)2SO4 Al2(SO4)3 4Al(OH)3

Alumina (směsi kaolinů s pískem SiO2, vápenec CaCO3, magnezit MgCO3)

Korund (safír, rubín, smirek) - Al2O3

Kaolinit - Al2O3 2SiO2 2H2O

Beryl (smaragd, akvamarín) - 3BeO Al2O3 6SiO2

Chrysoberyl (alexandrit) - BeAl2O4.

Za určitých specifických redukčních podmínek je však možná tvorba nativního hliníku.

V přírodních vodách se hliník nachází ve formě málo toxických chemických sloučenin, jako je fluorid hlinitý. Typ kationtu nebo aniontu závisí především na kyselosti vodného prostředí. Koncentrace hliníku v útvarech povrchových vod Ruská Federace rozmezí od 0,001 do 10 mg/l, v mořské vodě 0,01 mg/l.

Hliník (hliník) je

Získávání odlitků ze slitin hliníku

Hlavní výzvou, před kterou stojí slévárna v našem země, spočívá ve výrazném celkovém zlepšení kvality odlitků, které by se mělo projevit ve snížení tloušťky stěny, snížení přídavků na obrábění a vtokových systémů při zachování správných provozních vlastností obchodních předmětů. Konečným výsledkem této práce by mělo být uspokojení zvýšených potřeb strojírenství potřebné množství odlévaných sochorů bez podstatného zvýšení celkových peněžních emisí odlitků podle hmotnosti.

Lití do písku

Z výše uvedených způsobů odlévání do jednorázových forem je při výrobě odlitků z hliníkových slitin nejrozšířenější odlévání do vlhkých pískových forem. To je způsobeno nízkou hustotou slitin, malým silovým účinkem kovu na formu a nízkými licími teplotami (680-800C).

K výrobě pískových forem se používají formovací a jádrové směsi připravené z křemenných a jílových písků (GOST 2138-74), formovacích jílů (GOST 3226-76), pojiv a pomocných látek.

Typ vtokového systému se volí s ohledem na rozměry odlitku, složitost jeho konfigurace a umístění ve formě. Lití forem pro odlitky složité konfigurace malé výšky se zpravidla provádí pomocí spodních vtokových systémů. Při velké výšce odlitků a tenkých stěnách je vhodnější použít vertikálně drážkované nebo kombinované vtokové systémy. Formy na odlitky malých rozměrů lze nalévat přes systémy horních vtoků. V tomto případě by výška kovového strupu spadajícího do dutiny formy neměla přesáhnout 80 mm.

Aby se snížila rychlost taveniny na vstupu do dutiny formy a aby se lépe oddělily oxidové filmy a struskové vměstky v ní zavěšené, do vtokových systémů se zavádějí dodatečné hydraulické odpory - síťky (kovové nebo sklolaminátové) se instalují nebo nalévají přes zrnité filtry.

Vtoky (podavače) jsou zpravidla přiváděny na tenké části (stěny) odlitků rozptýlené po obvodu, s ohledem na pohodlí jejich následného oddělení během zpracování. Přísun kovu do masivních celků je nepřijatelný, neboť v nich způsobuje vznik smršťovacích dutin, zvýšenou drsnost a smršťovací "výpadky" na povrchu odlitků. V příčném řezu mají vtokové kanály nejčastěji obdélníkového tvaru o velikosti široké strany 15-20 mm a úzké strany 5-7 mm.

Slitiny s úzkým intervalem krystalizace (AL2, AL4, AL), AL34, AK9, AL25, ALZO) jsou náchylné k tvorbě koncentrovaných smršťovacích dutin v tepelných jednotkách odlitků. K vytažení těchto skořepin z odlitků se široce používá instalace masivních zisků. U tenkostěnných (4-5 mm) a malých odlitků je hmotnost zisku 2-3 násobek hmotnosti odlitků, u silnostěnných odlitků až 1,5 násobek. Výška dorazil volí se v závislosti na výšce odlitku. Když je výška menší než 150 mm, výška dorazil H-adj. vzít rovnou výšce odlitku Notl. Pro vyšší odlitky se bere poměr Nprib / Notl rovný 0,3 0,5.

Největší uplatnění při odlévání hliníkových slitin se nachází v horních otevřených ziskech kruhového nebo oválného profilu; boční zisky jsou ve většině případů uzavřeny. Pro zlepšení efektivity práce zisky jsou zateplené, naplněné žhavým kovem, dolité. Ohřev se obvykle provádí nálepkou na povrch formy azbestu s následným sušením plynovým plamenem. Slitiny s širokým rozsahem krystalizace (AL1, AL7, AL8, AL19, ALZZ) jsou náchylné k tvorbě rozptýlené smršťovací pórovitosti. Impregnace smršťujících se pórů s zisky neúčinné. Proto se při výrobě odlitků z uvedených slitin nedoporučuje používat instalaci masivních zisků. Pro získání vysoce kvalitních odlitků se provádí směrové tuhnutí, široce využívající instalaci chladniček vyrobených z litiny a hliníkových slitin pro tento účel. Optimální podmínky pro směrovou krystalizaci vytváří systém vertikálních štěrbinových hradel. K zamezení vývoje plynu během krystalizace a k zabránění vzniku pórovitosti smršťování v tlustostěnných odlitcích se široce používá krystalizace pod tlakem 0,4-0,5 MPa. K tomu se licí formy před litím umístí do autoklávů, naplní se kovem a odlitky se pod tlakem vzduchu krystalizují. Pro výrobu velkorozměrových (až 2-3 m vysokých) tenkostěnných odlitků se používá metoda lití s ​​postupně usměrněným tuhnutím. Podstatou metody je postupná krystalizace odlitku zdola nahoru. K tomu se licí forma položí na stůl hydraulického výtahu a do ní se spustí kovové trubky o průměru 12–20 mm zahřáté na 500–700 °C, které plní funkci nálitků. Trubky jsou pevně upevněny ve vtokové misce a otvory v nich jsou uzavřeny zátkami. Po naplnění vtokové misky taveninou se zátky zvednou a slitina protéká trubkami do vtokových jímek spojených s dutinou formy štěrbinovými nálitky (podavači). Poté, co hladina taveniny ve vrtech stoupne o 20-30 mm nad spodní konec trubek, zapne se mechanismus pro spouštění hydraulického stolu. Rychlost spouštění je nastavena tak, že plnění formy se provádí pod zaplavenou hladinou a horký kov plynule proudí do horních částí formy. To zajišťuje směrové tuhnutí a umožňuje získat složité odlitky bez vad smršťování.

Plnění pískových forem kovem se provádí z pánví vyložených žáruvzdorným materiálem. Před plněním kovem se čerstvě vyložené pánve suší a kalcinují při 780–800 °C, aby se odstranila vlhkost. Teplota taveniny před litím se udržuje na úrovni 720-780 °C. Formy pro tenkostěnné odlitky se plní taveninami zahřátými na 730-750°C, pro silnostěnné odlitky až na 700-720°C.

Odlévání do sádrových forem

Odlévání do sádrových forem se používá v případech, kdy jsou na odlitky kladeny zvýšené požadavky na přesnost, čistotu povrchu a reprodukci nejmenších detailů reliéfu. Sádrové formy mají oproti pískovým formám vyšší pevnost, rozměrovou přesnost, lepší odolnost vůči vysokým teplotám a umožňují získat odlitky složité konfigurace s tloušťkou stěny 1,5 mm podle 5.-6. třídy přesnosti. Formy jsou vyráběny podle voskových nebo kovových (mosazných,) pochromovaných modelů. Modelové desky jsou vyrobeny z hliníkových slitin. Pro usnadnění vyjímání modelů z forem je jejich povrch pokryt tenkou vrstvou petrolejovo-stearinového maziva.

Malé a střední formy pro složité tenkostěnné odlitky jsou vyrobeny ze směsi skládající se z 80 % sádry, 20 % křemene písek nebo azbest a 60-70 % vody (na hmotnost suché směsi). Složení směsi pro střední a velké formy: 30% sádra, 60% písek, 10% azbest, 40-50% voda. Pro zpomalení tuhnutí se do směsi přidává 1-2% hašené vápno. Potřebné pevnosti forem se dosahuje hydratací bezvodé nebo polovodné sádry. Pro snížení pevnosti a zvýšení propustnosti plynu se surové sádrové formy podrobují hydrotermálnímu zpracování - udržují se v autoklávu po dobu 6-10 hodin pod tlakem vodní páry 0,13-0,14 MPa a poté jeden den na vzduchu. Poté se formy podrobí postupnému sušení při 350-500 °C.

Charakteristickým rysem sádrových forem je jejich nízká tepelná vodivost. Tato okolnost znesnadňuje získání hustých odlitků ze slitin hliníku s širokým rozsahem krystalizace. Hlavním úkolem při vývoji rentabilního vtokového systému pro sádrové formy je proto zabránit vzniku smršťovacích dutin, drobivosti, oxidových filmů, horkých trhlin a nedostatečného vyplnění tenkých stěn. Toho je dosaženo použitím expanzních vtokových systémů, které zajišťují nízkou rychlost pohybu tavenin v dutině formy, usměrněné tuhnutí tepelných jednotek směrem ke stoupačkám pomocí ledniček a zvýšení poddajnosti forem zvýšením obsahu křemene. písek ve směsi. Tenkostěnné odlitky se odlévají do forem vyhřátých na 100–200°C metodou vakuového sání, což umožňuje plnit dutiny až do tloušťky 0,2 mm. Silnostěnné (více než 10 mm) odlitky se získávají litím forem v autoklávech. Krystalizace kovu se v tomto případě provádí pod tlakem 0,4–0,5 MPa.

Odlévání mušlí

Odlévání do skořepinových forem je účelné používat při sériové a velkosériové výrobě odlitků omezených rozměrů se zvýšenou povrchovou úpravou, větší rozměrovou přesností a menším opracováním než lití do písku.

Skořepinové formy jsou vyráběny za tepla (250–300 °C) kovových (ocelových,) nástrojů bunkrovým způsobem. Modelové vybavení se provádí podle 4.-5.třídy přesnosti se sklonem formování od 0,5 do 1,5 %. Skořápky jsou dvouvrstvé: první vrstva je ze směsi s 6-10% termosetové pryskyřice, druhá ze směsi s 2% pryskyřice. Pro lepší odstranění skořepiny se modelová deska před plněním formovacím pískem pokryje tenkou vrstvou separační emulze (5% silikonová kapalina č. 5; 3% prací mýdlo; 92% voda).

Pro výrobu skořepinových forem se používají jemnozrnné křemenné písky obsahující minimálně 96 % oxidu křemičitého. Poloformy se spojují lepením na speciálních kolíkových lisech. Složení lepidla: 40 % pryskyřice MF17; 60% marshalit a 1,5% chlorid hlinitý (tvrzení). Plnění sestavených formulářů se provádí v kontejnerech. Při odlévání do skořepinových forem se používají stejné vtokové systémy a teplotní podmínky jako při odlévání do pískových forem.

Nízká rychlost krystalizace kovu ve skořepinových formách a nižší možnosti tvorby řízené krystalizace mají za následek výrobu odlitků s nižšími vlastnostmi než při lití do surových pískových forem.

Investiční lití

Odlévání do ztraceného vosku se používá pro výrobu odlitků se zvýšenou přesností (třídy 3–5) a povrchovou úpravou (třídy drsnosti 4–6), pro které je tato metoda jediná možná nebo optimální.

Modely jsou ve většině případů vyrobeny z pastovitých parafínových stearinových (1:1) směsí lisováním do kovových forem (odlitých a prefabrikovaných) na stacionárních nebo karuselových instalacích. Při výrobě složitých odlitků o rozměrech nad 200 mm se za účelem zamezení deformace modelů do hmoty modelu zavádějí látky, které zvyšují teplotu jejich měknutí (tavení).

Jako žáruvzdorný povlak při výrobě keramických forem se používá suspenze hydrolyzovaného ethylsilikátu (30–40 %) a práškového křemene (70–60 %). Sypání modelových bloků se provádí kalcinovaným pískem 1KO16A nebo 1K025A. Každá potahová vrstva se suší na vzduchu po dobu 10-12 hodin nebo v atmosféře obsahující páry amoniaku. Potřebné pevnosti keramické formy je dosaženo tloušťkou pláště 4–6 mm (4–6 vrstev žáruvzdorného povlaku). Pro zajištění hladkého plnění formy se používají rozpínací vtokové systémy s přívodem kovu do tlustých profilů a masivních uzlů. Odlitky jsou obvykle přiváděny z masivního nálitku přes zesílené vtoky (krmítka). U složitých odlitků je dovoleno používat masivní zisky k napájení horních masivních jednotek s jejich povinným plněním ze stoupačky.

Hliník (hliník) je

Modely se taví z forem v horké (85–90°C) vodě okyselené kyselinou chlorovodíkovou (0,5–1 cm3 na litr vody), aby se zabránilo zmýdelnění stearinu. Po roztavení modelů se keramické formy suší při 150–170 °C po dobu 1–2 hodin, umístí do nádob, naplní suchým plnivem a kalcinují při 600–700 °C po dobu 5–8 hodin. Plnění se provádí do studených a vyhřívaných forem. Teplota ohřevu (50-300 °C) forem je dána tloušťkou stěn odlitku. Plnění forem kovem se provádí jak obvyklým způsobem, tak i pomocí vakua nebo odstředivé síly. Většina hliníkových slitin se před litím zahřeje na 720-750 °C.

Odlévání pod tlakem

Chill casting je hlavní způsob sériové a hromadné výroby odlitků ze slitin hliníku, který umožňuje získat odlitky 4.-6.tříd přesnosti s drsností povrchu Rz = 50-20 a minimální tloušťka stěny 3-4 mm. Při odlévání do kokily jsou spolu s vadami způsobenými vysokou rychlostí taveniny v dutině formy a nedodržením požadavků na směrové tuhnutí (pórovitost plynu, oxidové filmy, volnost smršťováním) hlavními typy výplivů a odlitků. nedostatků a prasklin. Vznik trhlin je způsoben obtížným smršťováním. Trhliny se vyskytují zvláště často u odlitků ze slitin s širokým intervalem krystalizace, které mají velké lineární smrštění (1,25–1,35 %). Prevence vzniku těchto defektů se dosahuje různými technologickými metodami.

V případě přivádění kovu do tlustých profilů by mělo být zajištěno napájení napájecího místa instalací napájecího nálitku (zisk). Všechny prvky vtokových systémů jsou umístěny podél konektoru chladicí formy. Doporučují se následující poměry ploch průřezu kanálů hradla: pro malé odlitky EFst: EFsl: EFpit = 1:2:3; pro velké odlitky EFst: EFsl: EFpit = 1:3:6.

Ke snížení rychlosti vstupu taveniny do dutiny formy se používají zakřivené nálitky, sklolaminátové nebo kovové sítě a granulované filtry. Kvalita odlitků z hliníkových slitin závisí na rychlosti stoupání taveniny v dutině formy. Tato rychlost by měla být dostatečná, aby zaručila plnění tenkých úseků odlitků za podmínek zvýšeného odvodu tepla a zároveň nezpůsobila nedoplnění v důsledku neúplného uvolňování vzduchu a plynů ventilačním potrubím a zisků, víření a proudění taveniny při přechod z úzkých úseků na široké. Rychlost stoupání kovu v dutině formy při odlévání do formy je poněkud vyšší než při odlévání do pískových forem. Minimální povolená rychlost zdvihu se vypočítá podle vzorců A. A. Lebedeva a N. M. Galdina (viz část 5.1 „Lití do písku“).

Pro získání hutných odlitků, jako při lití do písku, se usměrněné tuhnutí vytváří správným umístěním odlitku ve formě a řízením odvodu tepla. V horní části formy jsou zpravidla umístěny masivní (tlusté) licí jednotky. To umožňuje kompenzovat snížení jejich objemu při kalení přímo ze zisků instalovaných nad nimi. Regulace intenzity odvodu tepla za účelem vytvoření směrového tuhnutí se provádí chlazením nebo izolací různých částí formy. Pro lokální zvýšení odvodu tepla se hojně používají vložky z teplovodivé mědi, které zajišťují zvětšení chladicí plochy formy díky žebrování, provádí se lokální chlazení forem stlačeným vzduchem nebo vodou. Pro snížení intenzity odvodu tepla se na pracovní plochu formy nanáší vrstva barvy 0,1–0,5 mm. Za tímto účelem se na povrch kanálků vtoků nanese vrstva barvy o tloušťce 1-1,5 mm a zisky. Zpomalení ochlazování kovu na ziscích lze dosáhnout i lokálním ztluštěním stěn formy, použitím různých málo tepelně vodivých povlaků a izolací zisků azbestovou nálepkou. Zlepšuje se probarvení pracovní plochy formy vzhled odlitků, přispívá k eliminaci plynových slupek na jejich povrchu a zvyšuje odolnost forem. Před lakováním se formy zahřejí na 100-120 °C. Příliš vysoká teplota ohřevu je nežádoucí, protože to snižuje rychlost tuhnutí odlitků a dobu trvání Uzávěrka servis forem. Ohřev snižuje teplotní rozdíl mezi odlitkem a formou a roztažnost formy v důsledku jejího ohřevu odlévaným kovem. V důsledku toho se snižují tahová napětí v odlitku, která způsobují trhliny. Samotné zahřátí formy však k vyloučení možnosti prasknutí nestačí. Je nutné včas vyjmout odlitek z formy. Odlitek by měl být vyjmut z formy dříve okamžik, kdy se jeho teplota rovná teplotě formy, a smršťovací napětí dosáhnou své maximální hodnoty. Obvykle se odlitek odstraňuje v okamžiku, kdy je dostatečně pevný, aby se s ním dalo pohybovat bez zničení (450-500 °C). Do této doby vtokový systém ještě nezískal dostatečnou pevnost a je zničen lehkými nárazy. Doba zdržení odlitku ve formě je určena rychlostí tuhnutí a závisí na teplotě kovu, teplotě formy a rychlosti lití.

Aby se eliminovalo lepení kovů, zvýšila se životnost a usnadnilo odsávání, jsou kovové tyče během provozu mazány. Nejběžnějším mazivem je voda-grafitová suspenze (3-5% grafitu).

Části forem, které provádějí vnější obrysy odlitků, jsou vyrobeny v šedé barvě litina. Tloušťka stěny forem je přiřazena v závislosti na tloušťce stěny odlitků v souladu s doporučeními GOST 16237-70. Vnitřní dutiny v odlitcích jsou vyrobeny pomocí kovu (oceli) a pískových tyčí. Pískové tyče se používají k ozdobení složitých dutin, které nelze vyrobit pomocí kovových tyčí. Pro usnadnění vyjímání odlitků z forem musí mít vnější plochy odlitků sklon odlitku od 30" do 3° směrem k upichování. Vnitřní plochy odlitků vyrobených kovovými tyčemi musí mít sklon minimálně 6°. Ostré u odlitků nejsou povoleny přechody z tlustých na tenké části Poloměr zakřivení musí být minimálně 3 mm Otvory o průměru větším než 8 mm pro malé odlitky, 10 mm pro střední a 12 mm pro velké odlitky jsou vyrobeny tyčí Optimální poměr hloubky otvoru k jeho průměru je 0,7-1.

Vzduch a plyny jsou z dutiny formy odstraněny pomocí ventilační potrubí umístěné v rovině konektoru a zástrčky umístěné ve stěnách v blízkosti hlubokých dutin.

V moderních slévárnách se formy instalují na jednostaniční nebo vícestaniční poloautomatické licí stroje, u kterých je automatické zavírání a otevírání formy, vkládání a vyjímání jader, vyhazování a vyjímání odlitku z formy. K dispozici je také automatická regulace teploty ohřevu formy. Plnění forem na strojích se provádí pomocí dávkovačů.

Pro zlepšení plnění tenkých dutin forem a odstranění vzduchu a plynů uvolněných při destrukci pojiv se formy evakuují, vylévají pod nízkým tlakem nebo pomocí odstředivé síly.

Squeeze casting

Squeeze casting je typ tlakového lití, určený pro výrobu velkorozměrových odlitků (2500x1400 mm) panelového typu s tloušťkou stěny 2-3 mm. K tomuto účelu se používají kovové poloformy, které jsou namontovány na specializovaných licích-mačkácích strojích s jednostrannou nebo oboustrannou konvergencí poloforem. Výrazná vlastnost Tento způsob odlévání je nucené plnění dutiny formy širokým tokem taveniny, když se poloviny forem k sobě přibližují. V licí formě nejsou žádné prvky konvenčního vtokového systému. Data Touto metodou se zhotovují odlitky ze slitin AL2, AL4, AL9, AL34, které mají úzký rozsah krystalizace.

Rychlost ochlazování taveniny je řízena nanášením tepelně izolačního povlaku různé tloušťky (0,05–1 mm) na pracovní plochu dutiny formy. Přehřátí slitin před litím by nemělo přesáhnout 15-20°C nad teplotu likvidu. Doba konvergence poloforem je 5-3 s.

Nízkotlaké lití

Nízkotlaké lití je další forma tlakového lití. Používá se při výrobě velkorozměrových tenkostěnných odlitků ze slitin hliníku s úzkým intervalem krystalizace (AL2, AL4, AL9, AL34). Stejně jako v případě lití do forem jsou vnější povrchy odlitků vyrobeny kovovou formou a vnitřní dutiny jsou vyrobeny z kovových nebo pískových jader.

Pro výrobu tyčí se používá směs skládající se z 55 % křemenného písku 1K016A; 13,5 % tučný písek P01; 27 % práškového křemene; 0,8% pektinové lepidlo; 3,2 % pryskyřice M a 0,5 % petroleje. Taková směs nevytváří mechanické popáleniny. Formy se plní kovem tlakem vysušeného stlačeného vzduchu (18–80 kPa) přiváděného na povrch taveniny v kelímku zahřátém na 720–750 °C. Působením tohoto tlaku je tavenina vytlačována z kelímku do kovového drátu a z něj do vtokového systému a dále do dutiny formy. Výhodou nízkotlakého lití je schopnost automaticky řídit rychlost stoupání kovu v dutině formy, což umožňuje získat tenkostěnné odlitky lepší kvality než gravitační lití.

Krystalizace slitin ve formě se provádí pod tlakem 10–30 kPa do vytvoření pevné kovové krusty a 50–80 kPa po vytvoření krusty.

Hutnější odlitky z hliníkové slitiny se vyrábějí nízkotlakým litím s protitlakem. Plnění dutiny formy při lití protitlakem se provádí vlivem rozdílu tlaků v kelímku a ve formě (10–60 kPa). Krystalizace kovu ve formě se provádí pod tlakem 0,4-0,5 MPa. Tím se zabrání uvolňování vodíku rozpuštěného v kovu a tvorbě plynových pórů. Vysoký krevní tlak přispívá k lepší výživě masivních licích jednotek. V ostatních ohledech se technologie protitlakého lití neliší od technologie nízkotlakého lití.

Protitlakové lití úspěšně kombinuje výhody nízkotlakého lití a tlakové krystalizace.

Vstřikování

Odlévání pod tlakem ze slitin hliníku AL2, ALZ, AL1, ALO, AL11, AL13, AL22, AL28, AL32, AL34, odlitky složité konfigurace 1.-3.tříd přesnosti s tloušťkou stěny 1mm a více, odlévané otvory s průměr do 1,2 mm, vnější odlitek a vnitřní závit s minimální roztečí 1 mm a průměrem 6 mm. Čistota povrchu těchto odlitků odpovídá 5-8 třídám drsnosti. Výroba těchto odlitků se provádí na strojích se studenými horizontálními nebo vertikálními lisovacími komorami, s měrným lisovacím tlakem 30–70 MPa. Přednost se dává strojům s horizontální lisovací komorou.

Rozměry a hmotnost odlitků jsou omezeny možnostmi vstřikovacích lisů: objemem lisovací komory, měrným lisovacím tlakem (p) a uzavírací silou (0). Plocha průmětu (F) odlitku, vtokových kanálů a lisovací komory na pohyblivé formovací desce by neměla překročit hodnoty stanovené vzorcem F = 0,85 0/r.

Optimální hodnoty sklonu pro venkovní povrchy jsou 45°; pro vnitřní 1°. Minimální poloměr zakřivení je 0,5–1 mm. Otvory větší než 2,5 mm v průměru jsou vyrobeny litím. Odlitky z hliníkových slitin se zpravidla opracovávají pouze podél dosedacích ploch. Přídavek na zpracování je přiřazen s ohledem na rozměry odlitku a pohybuje se od 0,3 do 1 mm.

Používá se k výrobě forem různé materiály. Části forem ve styku s tekutým kovem jsou vyrobeny z oceli ZKh2V8, 4Kh8V2, 4KhV2S; oceli 35, 45, 50, čepy, pouzdra a vodící sloupky - z oceli U8A.

Přívod kovu do dutiny forem se provádí pomocí vnějších a vnitřních vtokových systémů. Podavače jsou přiváděny k dílům odlitku, které jsou podrobeny obrábění. Jejich tloušťka se přiděluje v závislosti na tloušťce stěny odlitku v místě přívodu a danému charakteru plnění formy. Tato závislost je určena poměrem tloušťky Feederu k tloušťce stěny odlitku. Plnění forem probíhá plynule, bez turbulencí a zadržování vzduchu, pokud se poměr blíží jedné. Pro odlitky s tloušťkou stěny do 2 mm. podavače mají tloušťku 0,8 mm; s tloušťkou stěny 3 mm. tloušťka podavačů je 1,2 mm; s tloušťkou stěny 4-6 mm-2 mm.

Pro příjem první části taveniny obohacené o vzduchové inkluze jsou v blízkosti dutiny formy umístěny speciální mycí nádrže, jejichž objem může dosahovat 20–40 % objemu odlitku. Podložky jsou spojeny s dutinou formy kanálky, jejichž tloušťka se rovná tloušťce podavačů. Odvod vzduchu a plynu z dutiny forem se provádí speciálními ventilačními kanály a mezerami mezi tyčemi (tlačítky) a matricí formy. Ventilační kanály jsou provedeny v dělené rovině na pevné části formy a také podél pohyblivých tyčí a vyhazovačů. Hloubka ventilačních kanálů při odlévání hliníkových slitin se předpokládá 0,05–0,15 mm a šířka 10–30 mm, pro zlepšení ventilace je dutina podložek spojena s atmosférou tenkými kanály (0,2– 0,5 mm).

Hlavní vady vstřikovaných odlitků jsou vzduchová (plynová) podkrustová pórovitost, způsobená zachycením vzduchu při vysokých rychlostech vstupu kovu do dutiny formy, a smršťovací pórovitost (nebo skořepiny) v tepelných uzlech. Na vznik těchto vad mají velký vliv parametry technologie odlévání, rychlost lisování, lisovací tlak a tepelný režim formy.

Rychlost lisování určuje režim plnění formy. Čím vyšší je rychlost lisování, tím rychleji se tavenina pohybuje vtokovými kanály, tím větší je rychlost vstupu taveniny do dutiny formy. Vysoké lisovací rychlosti přispívají k lepšímu plnění tenkých a podlouhlých dutin. Zároveň jsou příčinou zachycování vzduchu kovem a vzniku podkrustové pórovitosti. Při odlévání hliníkových slitin se vysoké lisovací rychlosti používají pouze při výrobě složitých tenkostěnných odlitků. Lisovací tlak má velký vliv na kvalitu odlitků. Jak se zvyšuje, zvyšuje se hustota odlitků.

Hodnota lisovacího tlaku je obvykle omezena hodnotou blokovací síly stroje, která musí překročit tlak vyvíjený kovem na pohyblivou matrici (pF). Velký zájem proto získává lokální předlisování silnostěnných odlitků, známé jako proces Ashigai. Nízká rychlost vstupu kovu do dutiny formy podavači s velkým průřezem a účinný předtlak krystalizující taveniny pomocí dvojitého plunžru umožňuje získat hutné odlitky.

Kvalitu odlitků také významně ovlivňují teploty slitiny a formy. Při výrobě silnostěnných odlitků jednoduché konfigurace se tavenina odlévá při teplotě 20–30 °C pod teplotou likvidu. Tenkostěnné odlitky vyžadují použití taveniny přehřáté nad teplotu likvidu o 10–15°C. Aby se snížila velikost napětí při smršťování a zabránilo se tvorbě trhlin v odlitcích, jsou formy před litím zahřívány. Doporučují se následující teploty ohřevu:

Tloušťka stěny odlitku, mm 1—2 2—3 3—5 5—8

Teplota ohřevu

formy, °С 250—280 200—250 160—200 120—160

Stabilitu tepelného režimu zajišťují topné (elektrické) nebo chladicí (vodní) formy.

Pro ochranu pracovní plochy forem před lepením a erozivními účinky taveniny, pro snížení tření při vytahování jader a pro usnadnění vytahování odlitků jsou formy mazány. K tomuto účelu se používají mastná (olej s grafitovým nebo hliníkovým práškem) nebo vodná (roztoky solí, vodné přípravky na bázi koloidního grafitu) maziva.

Hustota odlitků z hliníkových slitin se výrazně zvyšuje při lití do vakuových forem. K tomu je forma umístěna do utěsněného pouzdra, ve kterém je vytvořeno potřebné vakuum. Dobré výsledky lze dosáhnout pomocí „kyslíkového procesu“. K tomu je vzduch v dutině formy nahrazen kyslíkem. Při vysokých rychlostech vstupu kovu do dutiny formy, které způsobují zachycování kyslíku taveninou, se v odlitcích netvoří podkrustová pórovitost, protože veškerý zachycený kyslík se spotřebuje na tvorbu jemných oxidů hliníku, které znatelně neovlivňují mechanické vlastnosti odlitků. Takové odlitky mohou být podrobeny tepelnému zpracování.

V závislosti na požadavcích technických specifikací mohou být odlitky z hliníkové slitiny podrobeny různé typy kontrola: RTG, gama nebo ultrazvuk pro detekci vnitřních defektů; značení pro určování rozměrových odchylek; luminiscenční pro detekci povrchových trhlin; hydro- nebo pneumocontrol pro posouzení těsnosti. Četnost uvedených druhů kontrol je uvedena v technických podmínkách nebo stanovena útvarem hlavního hutníka závodu. Zjištěné vady, pokud to umožňují technické specifikace, se odstraní svařováním nebo impregnací. Argon-obloukové svařování se používá pro svařování podsypů, skořepin, uvolnění trhlin. Před svařováním se vadné místo seřízne tak, aby stěny vybrání měly sklon 30 - 42°. Odlitky jsou vystaveny místnímu nebo obecnému ohřevu až na 300-350C. Lokální ohřev se provádí kyslíko-acetylenovým plamenem, obecný ohřev se provádí v komorových pecích. Svařování se provádí se stejnými slitinami, ze kterých jsou vyrobeny odlitky, za použití nekonzumovatelné wolframové elektrody o průměru 2-6 mm při výdaj argon 5-12 l/min. Síla svařovacího proudu je obvykle 25-40 A na 1 mm průměru elektrody.

Pórovitost v odlitcích se eliminuje impregnací bakelitovým lakem, asfaltovým lakem, vysychajícím olejem nebo tekutým sklem. Impregnace se provádí ve speciálních kotlích pod tlakem 490-590 kPa s předdržením odlitků ve zředěné atmosféře (1,3-6,5 kPa). Teplota impregnační kapaliny se udržuje na 100 °C. Po impregnaci jsou odlitky podrobeny sušení při 65-200°C, při kterém impregnační kapalina tvrdne, a opakované kontrole.

Hliník (hliník) je

Aplikace hliníku

Široce používaný jako konstrukční materiál. Hlavními výhodami hliníku v této kapacitě jsou lehkost, tažnost pro lisování, odolnost proti korozi (na vzduchu je hliník okamžitě pokryt silným filmem Al2O3, který zabraňuje jeho další oxidaci), vysoká tepelná vodivost, netoxicita jeho sloučenin. Zejména díky těmto vlastnostem je hliník extrémně populární při výrobě nádobí, hliníkové fólie v potravinářském průmyslu a pro balení.

Hlavní nevýhodou hliníku jako konstrukčního materiálu je jeho nízká pevnost, proto se pro jeho zpevnění obvykle leguje malým množstvím mědi a hořčíku (slitina se nazývá dural).

Elektrická vodivost hliníku je pouze 1,7krát menší než měď, zatímco hliník je přibližně 4krát levnější na kilogram, ale kvůli 3,3krát nižší hustotě potřebuje k dosažení stejného odporu přibližně 2krát menší hmotnost. Proto je široce používán v elektrotechnice pro výrobu vodičů, jejich stínění a dokonce i v mikroelektronice pro výrobu vodičů v čipech. Nižší elektrická vodivost hliníku (37 1/ohm) oproti mědi (63 1/ohm) je kompenzována zvětšením průřezu hliníkových vodičů. Nevýhodou hliníku jako elektrického materiálu je přítomnost silného oxidového filmu, který ztěžuje pájení.

Díky komplexu vlastností je široce používán v tepelných zařízeních.

Hliník a jeho slitiny si zachovávají pevnost i při velmi nízkých teplotách. Z tohoto důvodu je široce používán v kryogenní technologii.

Vysoká odrazivost v kombinaci s nízkou cenou a snadnou depozicí dělá z hliníku ideální materiál pro výrobu zrcadel.

Při výrobě stavebních hmot jako plynotvorné činidlo.

Hliníkování dodává oceli a jiným slitinám odolnost vůči korozi a okují, například ventilům pístových spalovacích motorů, lopatkám turbín, ropným plošinám, zařízením pro výměnu tepla a také nahrazuje zinkování.

K výrobě sirovodíku se používá sulfid hlinitý.

Probíhá výzkum s cílem vyvinout pěnový hliník jako obzvláště pevný a lehký materiál.

Jako součást termitu, směsi pro aluminotermii

Hliník se používá k získávání vzácných kovů z jejich oxidů nebo halogenidů.

Hliník je důležitou součástí mnoha slitin. Například u hliníkových bronzů jsou hlavními složkami měď a hliník. V hořčíkových slitinách se jako přísada nejčastěji používá hliník. Pro výrobu spirál v elektrických ohřívačích se používá (spolu s dalšími slitinami) Fechral (Fe, Cr, Al).

hliníková káva" height="449" src="/pictures/investments/img920791_21_Klassicheskiy_italyanskiy_proizvoditel_kofe_iz_alyuminiya.jpg" title="21. Klasický italský výrobce hliníkové kávy" width="376" />!}

Když byl hliník velmi drahý, vyráběly se z něj různé šperky. Napoleon III tedy objednal hliníkové knoflíky a v roce 1889 dostal Dmitrij Ivanovič Mendělejev váhy s miskami vyrobenými ze zlata a hliníku. Móda pro ně okamžitě přešla, když se objevily nové technologie (vývoj) pro jeho výrobu, které mnohonásobně snížily náklady. Nyní se hliník někdy používá při výrobě šperků.

V Japonsku se při výrobě tradičních šperků používá hliník, který nahrazuje .

Hliník a jeho sloučeniny se používají jako vysoce výkonná pohonná látka v pohonných hmotách s dvěma pohonnými hmotami a jako pohonná látka v tuhých pohonných hmotách. Následující sloučeniny hliníku mají největší praktický význam jako raketové palivo:

Práškový hliník jako palivo v pevných raketových pohonných hmotách. Používá se také ve formě prášku a suspenzí v uhlovodících.

hydrid hlinitý.

boranu hliníku.

Trimethylaluminium.

Triethylaluminium.

Tripropyl hliník.

Triethylhliník (obvykle spolu s triethylborem) se také používá k chemickému zapalování (tedy jako startovací palivo) v raketových motorech, protože se samovolně vznítí v plynném kyslíku.

Má mírně toxický účinek, ale mnoho ve vodě rozpustných anorganických sloučenin hliníku zůstává v rozpuštěném stavu. dlouho a může mít škodlivé účinky na lidi a teplokrevné živočichy prostřednictvím pitné vody. Nejjedovatější jsou chloridy, dusičnany, octany, sírany atd. Pro člověka působí při požití toxicky následující dávky sloučenin hliníku (mg/kg tělesné hmotnosti):

octan hlinitý - 0,2-0,4;

hydroxid hlinitý - 3,7-7,3;

hliníkový kamenec - 2,9.

Primárně působí na nervový systém(hromadí se v nervové tkáni, což vede k závažným poruchám funkce centrálního nervového systému). Neurotoxické vlastnosti hliníku jsou však studovány již od poloviny 60. let 20. století, protože akumulaci kovu v lidském těle brání mechanismus jeho vylučování. Za normálních podmínek může být vyloučeno močí až 15 mg prvku denně. V souladu s tím je největší negativní účinek pozorován u lidí s poruchou vylučovací funkce ledvin.

Podle některých biologických studií byl příjem hliníku v lidském těle považován za faktor rozvoje Alzheimerovy choroby, ale tyto studie byly později kritizovány a závěr o spojení jednoho s druhým byl vyvrácen.

Chemické vlastnosti hliníku jsou určeny jeho vysokou afinitou ke kyslíku (in minerály hliník je součástí kyslíkových oktaedrů a tetraedrů, konstantní valence (3), špatná rozpustnost většiny přírodních sloučenin. V endogenní procesy při tuhnutí magmatu a vzniku vyvřelých hornin se hliník dostává do krystalické mřížky živců, slíd a dalších minerálů - hlinitokřemičitanů. V biosféře je hliník slabým migrantem, v organismech a hydrosféře je ho málo. Ve vlhkém klimatu, kde rozkládající se zbytky bohaté vegetace tvoří množství organických kyselin, hliník migruje v půdách a vodách ve formě organominerálních koloidních sloučenin; hliník je adsorbován koloidy a vysrážen ve spodní části půd. Spojení hliníku s křemíkem je částečně porušeno a místy v tropech vznikají minerály - hydroxidy hliníku - boehmit, diaspora, hydrargillit. Většina hliníku je součástí hlinitokřemičitanů – kaolinitu, beidelitu a dalších jílových minerálů. Slabá pohyblivost určuje zbytkovou akumulaci hliníku ve zvětrávací kůře vlhkých tropů. V důsledku toho vznikají eluviální bauxity. V minulých geologických epochách se bauxity hromadily také v jezerech a pobřežních zónách moří tropických oblastí (např. sedimentární bauxity Kazachstánu). Ve stepích a pouštích, kde je málo živé hmoty a vody jsou neutrální a zásadité, hliník téměř nemigruje. Migrace hliníku je nejintenzivnější ve vulkanických oblastech, kde jsou pozorovány vysoce kyselé říční a podzemní vody bohaté na hliník. V místech vytěsnění kyselých vod s alkalickými - mořskými (u ústí řek a dalších) se ukládá hliník s tvorbou bauxitových ložisek.

Hliník je součástí tkání zvířat a rostlin; v orgánech savců bylo nalezeno 10-3 až 10-5 % hliníku (na surovou látku). Hliník se hromadí v játrech, slinivce břišní a štítné žlázy. V rostlinných produktech se obsah hliníku pohybuje od 4 mg na 1 kg sušiny (brambory) do 46 mg (žlutá tuřín), v živočišných produktech - od 4 mg (med) do 72 mg na 1 kg sušiny (). V každodenní lidské stravě dosahuje obsah hliníku 35-40 mg. Známými organismy jsou koncentrátory hliníku, např. kyjovité (Lycopodiaceae), obsahující až 5,3 % hliníku v popelu, měkkýši (Helix a Lithorina), v jejichž popelu 0,2-0,8 % hliníku. Hliník tvoří nerozpustné sloučeniny s fosfáty a narušuje výživu rostlin (absorpce fosfátů kořeny) a živočichů (absorpce fosfátů ve střevech).

Hlavním odběratelem je letectví. Nejvíce zatížené prvky letounu (potah, posilovací sada) jsou vyrobeny z duralu. A vzali tuto slitinu do vesmíru. Dokonce přistál na Měsíci a vrátil se na Zemi. A stanice "Luna", "Venuše", "Mars", vytvořené designéry kanceláře, kterou po mnoho let vedl Georgy Nikolajevič Babakin (1914-1971), se neobešly bez hliníkových slitin.

Slitiny systému hliník-mangan a hliník-hořčík (AMts a AMg) jsou hlavním materiálem pro trupy vysokorychlostních „raket“ a „meteorů“ – hydrofoilů.

Slitiny hliníku se ale využívají nejen v kosmické, letecké, námořní a říční dopravě. Hliník zaujímá v pozemní dopravě silné postavení. Následující údaje hovoří o širokém využití hliníku v automobilovém průmyslu. V roce 1948 bylo spotřebováno 3,2 kg hliníku na jeden, v roce 1958 - 23,6, v roce 1968 - 71,4 a dnes toto číslo přesahuje 100 kg. Hliník se objevil i v železniční dopravě. A superexpres Russkaya Troika je z více než 50 % vyroben z hliníkových slitin.

Ve stavebnictví se stále více používá hliník. V novostavbách se často používají silné a lehké trámy, stropy, sloupy, zábradlí, ploty, prvky ventilačních systémů ze slitin na bázi hliníku. V minulé roky slitiny hliníku byly použity při stavbě mnoha veřejných budov a sportovních komplexů. Existují pokusy použít hliník jako střešní materiál. Taková střecha se nebojí nečistot oxidu uhličitého, sloučenin síry, sloučenin dusíku a dalších škodlivých nečistot, které výrazně zvyšují atmosférickou korozi střešního železa.

Jako licí slitiny se používají siluminy - slitiny systému hliník-křemík. Takové slitiny mají dobrou tekutost, poskytují nízké smrštění a segregaci (heterogenitu) v odlitcích, což umožňuje získat odléváním nejsložitější konfigurační součásti, například skříně motoru, oběžná kola čerpadel, skříně přístrojů, bloky spalovacích motorů, písty, hlavy válců a pláště pístových motorů.

Bojujte za pokles náklady S úspěchem se setkaly i slitiny hliníku. Například silumin je 2krát levnější než hliník. Obvykle jsou naopak slitiny dražší (pro získání slitiny je nutné získat čistý základ a poté legováním - slitinu). Sovětští metalurgové v Dněpropetrovském hliníkovém závodě v roce 1976 zvládli tavení siluminů přímo z hlinitokřemičitanů.

Hliník je v elektrotechnice již dlouho znám. Donedávna byl však rozsah hliníku omezen na elektrické vedení a ve vzácných případech na napájecí kabely. V kabelovém průmyslu dominovala měď a Vést. Vodivé prvky konstrukce kabelu byly vyrobeny z mědi a kovový plášť byl vyroben z Vést nebo slitiny na bázi olova. Po mnoho desetiletí (poprvé byly v roce 1851 navrženy olověné pláště pro ochranu žil kabelů) jediným kovovým materiálem pro pláště kabelů. V této roli je vynikající, ale ne bez chyb - vysoká hustota, nízká síla a nedostatek; to jsou jen ty hlavní, které člověka přiměly hledat jiné kovy, které mohou adekvátně nahradit olovo.

Ukázalo se, že jsou hliníkové. Za počátek jeho služby v této roli lze považovat rok 1939, práce započaly v roce 1928. Vážný posun ve využití hliníku v kabelové technice však nastal v roce 1948, kdy byla vyvinuta a zvládnuta technologie výroby hliníkových plášťů.

Také měď byla po mnoho desetiletí jediným kovem pro výrobu vodičů s proudem. Studie materiálů, které by mohly nahradit měď, ukázaly, že hliník by takovým kovem měl a může být. Takže místo dvou kovů, v podstatě odlišných účelů, vstoupil do kabelové technologie hliník.

Tato náhrada má řadu výhod. Za prvé, možnost použití hliníkového pláště jako nulového vodiče představuje významnou úsporu kovu a snížení hmotnosti. Za druhé, vyšší pevnost. Za třetí, usnadnění instalace, snížení nákladů na dopravu, snížení nákladů na kabel atd.

Hliníkové dráty se také používají pro nadzemní elektrické vedení. Ale vyrobit ekvivalentní náhradu si vyžádalo spoustu úsilí a času. Bylo vyvinuto mnoho možností a používají se na základě konkrétní situace. [Vyrábí se hliníkové dráty se zvýšenou pevností a zvýšenou odolností proti tečení, čehož se dosahuje legováním hořčíkem do 0,5 %, křemíkem do 0,5 %, železem do 0,45 %, kalením a stárnutím. Ocelovo-hliníkové dráty se používají zejména pro provádění velkých rozpětí požadovaných na křížení různých překážek s elektrickým vedením. Například při překonávání řek jsou rozpětí větší než 1500 m.

Hliník v transferové technice elektřina na velké vzdálenosti se používají nejen jako vodicí materiál. Před deseti lety a půl se slitiny na bázi hliníku začaly používat pro výrobu věží pro přenos energie. Poprvé byly postaveny u nás země na Kavkaze. Jsou asi 2,5krát lehčí než ocel a nevyžadují ochranu proti korozi. Stejný kov tak nahradil železo, měď a olovo v elektrotechnice a technologii přenosu elektřiny.

A tak nebo skoro to bylo i v jiných oblastech techniky. Nádrže, potrubí a další montážní celky z hliníkových slitin se dobře osvědčily v ropném, plynárenském a chemickém průmyslu. Nahradily mnoho korozivzdorných kovů a materiálů, jako jsou nádoby ze slitiny železa a uhlíku, uvnitř smaltované pro skladování agresivních kapalin (prasklina ve vrstvě smaltu této drahé konstrukce by mohla vést ke ztrátám nebo dokonce k nehodě).

Na výrobu fólií se ve světě ročně spotřebuje přes 1 milion tun hliníku. Tloušťka fólie se podle účelu pohybuje v rozmezí 0,004-0,15 mm. Jeho aplikace je velmi rozmanitá. Používá se k balení různých potravinářských a průmyslových produktů - čokolády, sladkostí, léků, kosmetiky, fotografických produktů atd.

Fólie se také používá jako konstrukční materiál. Existuje skupina plastů plněných plynem - voštinové plasty - buněčné materiály se systémem pravidelně se opakujících pravidelných buněk. geometrický tvar, jehož stěny jsou vyrobeny z hliníkové fólie.

Encyklopedie Brockhaus a Efron

HLINÍK- (hlína) chem. zn. AL; na. PROTI. = 27,12; bije PROTI. = 2,6; t.t. asi 700°. Stříbřitě bílý, měkký, zvučný kov; je v kombinaci s kyselinou křemičitou hlavní složkou jílů, živců, slíd; vyskytující se ve všech půdách. Jde do…… Slovník cizích slov ruského jazyka

HLINÍK- (symbol Al), stříbrnobílý kov, prvek třetí skupiny periodické tabulky. Poprvé byl získán v čisté formě v roce 1827. Nejběžnější kov v zemské kůře; jeho hlavním zdrojem je bauxitová ruda. Proces…… Vědeckotechnický encyklopedický slovník

HLINÍK- HLINÍK, hliník (chemický znak A1, at. váha 27,1), nejběžnější kov na povrchu země a po O a křemíku nejdůležitější komponent zemská kůra. A. se v přírodě vyskytuje především ve formě solí kyseliny křemičité (silikátů); ... ... Velká lékařská encyklopedie

Hliník- je modrobílý kov, vyznačující se zvláštní lehkostí. Je velmi tažný a lze jej snadno válcovat, táhnout, kovat, lisovat a odlévat atd. Stejně jako jiné měkké kovy se i hliník velmi dobře hodí k ... ... Oficiální terminologie

Hliník- (hliník), Al, chemický prvek skupiny III periodického systému, atomové číslo 13, atomová hmotnost 26,98154; lehký kov, mp660 °С. Obsah v zemské kůře je 8,8 % hmotnosti. Hliník a jeho slitiny se používají jako konstrukční materiály v ... ... Ilustrovaný encyklopedický slovník

HLINÍK- HLINÍK, hliník samec., chem. jíly alkalických kovů, báze oxidu hlinitého, jíly; stejně jako základ rzi, železa; a měď yari. Aluminit samec. fosilie podobná kamenci, vodnatý síran hlinitý. Manžel Alunit. fosilie, velmi blízko ... ... Slovník Dalia

hliník- (stříbrný, světlý, okřídlený) kovový Slovník ruských synonym. hliník n., počet synonym: 8 jílů (2) … Slovník synonym

HLINÍK- (lat. Hliník z alumen alum), Al, chemický prvek skupiny III periodické soustavy, atomové číslo 13, atomová hmotnost 26,98154. Stříbřitě bílý kov, lehký (2,7 g/cm³), tažný, s vysokou elektrickou vodivostí, teplota tání 660 .C.… … Velký encyklopedický slovník

Hliník- Al (z lat. alumen název kamenec, užívaný ve starověku jako mořidlo při barvení a činění * a. hliník; n. Hliník; f. hliník; a. aluminio), chem. hliník; prvek skupiny III periodický. Mendělejevovy systémy, at. n. 13, v. m. 26,9815 ... Geologická encyklopedie

HLINÍK- HLINÍK, hliník, pl. ne, manžele. (z lat. alumen kamenec). Stříbřitě bílý kujný lehký kov. Vysvětlující slovník Ushakova. D.N. Ušakov. 1935 1940 ... Vysvětlující slovník Ushakova