Secțiunea 1. Denumirea și istoria descoperirii aluminiului.

Secțiunea 2. Descrierea generală aluminiu, proprietăți fizice și chimice.

Secțiunea 3. Obținerea turnărilor din aliaje de aluminiu.

Secțiunea 4. Cerere aluminiu.

aluminiu  Este un element al subgrupului principal al celui de-al treilea grup, a treia perioadă a sistemului periodic al elementelor chimice ale lui D. I. Mendeleev, cu număr atomic 13. Este desemnat de simbolul Al. Aparține grupului de metale ușoare. Cel mai frecvent metal  și al treilea element chimic cel mai abundent din scoarța terestră (după oxigen și siliciu).

Substanță simplă aluminiu (număr CAS: 7429-90-5) - ușor, paramagnetic metal  culoare alb-argintiu, ușor de modelat, turnat, prelucrat. Aluminiul are o conductivitate termică și electrică ridicată, rezistența la coroziune datorită formării rapide a filmelor puternice cu oxid care protejează suprafața de interacțiuni ulterioare.

Realizările industriei din orice societate dezvoltată sunt asociate invariabil cu realizările tehnologiei materialelor și aliajelor structurale. Calitatea prelucrării și productivitatea produselor comerciale de fabricație sunt cei mai importanți indicatori ai nivelului de dezvoltare a statului.

Materialele utilizate în proiectele moderne, pe lângă caracteristicile de rezistență ridicate, ar trebui să aibă un set de proprietăți precum rezistența crescută la coroziune, rezistența la căldură, conductivitatea la căldură și conductivitatea electrică, refractoritatea, precum și capacitatea de a menține aceste proprietăți în timpul funcționării pe termen lung sub sarcini.

Evoluțiile științifice și procesele de producție în domeniul turnării metalelor neferoase din țara noastră corespund realizărilor avansate ale progresului științific și tehnologic. Rezultatul lor, în special, a fost crearea de ateliere moderne de turnare prin răcire și injecție la Uzina de Automobile Volga și o serie de alte întreprinderi. Mașinile mari de turnare prin injecție cu forță de blocare a matriței 35 MN funcționează cu succes la Uzina de la Zavolzhsky, care produc blocuri cilindrice din aliaje de aluminiu pentru mașina Volga.

La fabrica de la Altai Motor, a fost însușită o linie automatizată pentru producerea turnărilor turnate prin injecție. În Uniunea Republicilor Sovietice Socialiste (), primul dezvoltat și stăpânit din lume procesul turnare continuă a lingourilor de aliaje de aluminiu într-o matriță electromagnetică. Această metodă îmbunătățește semnificativ calitatea lingourilor și reduce cantitatea de deșeuri sub formă de cipuri în timpul virajului.

Titlul și istoria descoperirii aluminiului

Aluminiul latin provine de la alumenul latin, însemnând alum (aluminiu și sulfat de potasiu (K) KAl (SO4) 2 · 12H2O), care au fost folosite de mult timp în pansamentul din piele și ca astringent. Al, un element chimic din grupa III a sistemului periodic, numărul atomic 13, masa atomică 26, 98154. Datorită activității chimice ridicate, descoperirea și eliberarea aluminiului pur a durat aproape 100 de ani. Concluzia că alum se poate obține „” (o substanță refractară, în zilele noastre moderne - oxid de aluminiu) făcută în 1754. Chimistul german A. Markgraf. Ulterior s-a dovedit că același „pământ” poate fi extras din lut și a fost numit alumina. El a fost capabil să obțină aluminiu metalic abia în 1825. Fizicianul danez H.K. Oersted. El a tratat cu un amalgam de potasiu (aliaj de potasiu (K) cu mercur (Hg)) clorură de aluminiu AlCl3, care ar putea fi obținut din alumină, iar după distilarea mercurului (Hg) a izolat pulbere de aluminiu gri.

Abia după un sfert de secol, această metodă a putut fi ușor modernizată. Chimistul francez A. E. St. Clair Deville a propus, în 1854, să folosească sodiu metalic (Na) pentru a produce aluminiu și a primit primele lingouri ale noului metal. Costul aluminiului a fost atunci foarte mare, iar bijuteriile au fost făcute din acesta.

O metodă industrială pentru producerea de aluminiu prin electroliză de amestecuri complexe topite, inclusiv oxid de aluminiu, fluorură de aluminiu și alte substanțe, a fost dezvoltată independent în 1886 de P. Eru () și C. Hall (SUA). Producția de aluminiu este asociată cu costuri mari de energie electrică, astfel încât a fost vândută pe scară largă abia în secolul XX. Uniunea Republicilor Sovietice Socialiste (CCCP)  Primul aluminiu industrial a fost obținut la 14 mai 1932 la uzina de aluminiu Volkhov, construită în apropierea centralei hidroelectrice Volkhov.

Aluminiul cu o puritate mai mare de 99, 99% a fost obținut pentru prima dată prin electroliză în 1920. În 1925 în   Edwards a publicat câteva informații despre proprietățile fizice și mecanice ale unui astfel de aluminiu. În 1938 Taylor, Wheeler, Smith și Edwards au publicat un articol care listează unele proprietăți de aluminiu pur 99,96%, obținute și prin electroliză în Franța. Prima ediție a monografiei despre proprietățile aluminiului a fost publicată în 1967.

În anii următori, datorită simplității comparative a preparatului și a proprietăților atractive, multe fabrică  despre proprietățile aluminiului. Aluminiul pur este utilizat pe scară largă în principal în electronice - de la condensatoare electrolitice la culmea ingineriei electronice - microprocesoare; în crioelectronică, criomagnetică.

Metodele mai noi de producere a aluminiului pur sunt metoda de curățare a zonei, cristalizarea din amalgame (aliaje de aluminiu cu mercur) și separarea de soluții alcaline. Gradul de puritate al aluminiului este controlat de valoarea rezistenței electrice la temperaturi scăzute.

Caracteristici generale ale aluminiului

Aluminiul natural este format dintr-o nuclidă de 27Al. Configurația stratului de electroni extern 3s2p1. În aproape toți compușii, starea de oxidare a aluminiului este +3 (valența III). Raza atomului neutru al aluminiului este 0, 143 nm, raza ionului este Al3 + 0, 057 nm. Energiile de ionizare secvențiale ale atomului de aluminiu neutru sunt 5, 984, 18, 828, 28, 44 și, respectiv, 120 eV. Pe scara Pauling, electronegativitatea aluminiului este de 1, 5.

Aluminiu - moale, ușor, alb-argintiu, al cărui strat de cristal este centrat pe față, cu parametrul a \u003d 0, 40403 nm. Punctul de topire al metalului pur este de 660 ° C, punctul de fierbere este de aproximativ 2450 ° C, densitatea 2, 6989 g / cm3. Coeficientul de temperatură de expansiune liniară a aluminiului este de aproximativ 2,5 · 10-5 K-1.

Aluminiul chimic este un metal destul de activ. În aer, suprafața sa este acoperită instantaneu cu o peliculă densă de oxid de Al2O3, care împiedică accesul suplimentar al oxigenului (O) la metal și duce la terminarea reacției, ceea ce provoacă proprietăți anticorozive ridicate ale aluminiului. O peliculă protectoare de suprafață pe aluminiu se formează, de asemenea, dacă este plasată în acid azotic concentrat.

Aluminiul reacționează activ cu alți acizi:

6CHl + 2Al \u003d 2AlCl3 + 3H2,

3H2SO4 + 2Al \u003d Al2 (SO4) 3 + 3H2.

Interesant este că reacția dintre pulberile de aluminiu și iod (I) începe la temperatura camerei dacă se adaugă câteva picături de apă la amestecul inițial, care în acest caz joacă rolul de catalizator:

2Al + 3I2 \u003d 2AlI3.

Interacțiunea aluminiului cu sulful (S) încălzit duce la formarea sulfurii de aluminiu:

2Al + 3S \u003d Al2S3,

care este ușor descompus de apă:

Al2S3 + 6H2O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H2S.

Aluminiul nu interacționează direct cu hidrogenul (H), dar indirect, de exemplu, folosind compuși organoaluminici, este posibil să sintetizați hidrura de aluminiu polimer solid (AlH3) x, cel mai puternic agent de reducere.

Sub formă de pulbere, aluminiu poate fi ars în aer și se formează o pulbere refractară albă de oxid de aluminiu Al2O3.

Rezistența ridicată a legăturii în Al2О3 determină căldura ridicată a formării sale din substanțe simple și capacitatea aluminiului de a reduce multe metale din oxizii lor, de exemplu:

3Fe3O4 + 8Al \u003d 4Al2O3 + 9Fe și uniform

3CaO + 2Al \u003d Al2O3 + 3Ca.

Această metodă de producere a metalelor se numește aluminotermie.

Fiind în natură

În ceea ce privește prevalența în scoarța terestră, aluminiul ocupă primul loc printre metale și locul al treilea dintre toate elementele (după oxigen (O) și siliciu (Si)), reprezintă aproximativ 8,8% din masa scoarței terestre. Aluminiul este un număr foarte mare de minerale, în principal aluminosilicați și roci. Compușii din aluminiu conțin granite, bazalturi, argile, feldspars etc. Dar iată paradoxul: cu un număr imens minerale  și rocile care conțin aluminiu, depozite de bauxită - principala materie primă în producția industrială de aluminiu, sunt destul de rare. În Federația Rusă, depozite de bauxită se găsesc în Siberia și Urali. Aluniții și nefinele au o importanță industrială. Ca oligoelement, aluminiul este prezent în țesuturile plantelor și animalelor. Există organisme - butuci care acumulează aluminiu în organele lor - unele tulpini, moluște.

Producție industrială: la indicele producției industriale, bauxitele sunt supuse pentru prima dată la prelucrarea chimică, îndepărtând impuritățile oxizilor de siliciu (Si), fierului (Fe) și altor elemente. Ca urmare a unei astfel de prelucrări, se obține oxid de aluminiu pur Al2O3 - principalul în producerea metalului prin electroliză. Cu toate acestea, din cauza punctului de topire foarte ridicat al Al2O3 (peste 2000 ° C), nu este posibilă utilizarea topiturii sale pentru electroliză.

Oamenii de știință și inginerii au găsit o cale de ieșire în cele ce urmează. Criolitul Na3AlF6 este topit pentru prima dată în baia de electroliză (temperatura topiturii este puțin mai mică de 1000 ° C). Criolitul poate fi obținut, de exemplu, în prelucrarea nefrinei Peninsula Kola. Apoi, puțin Al2O3 (până la 10% din greutate) și alte substanțe care îmbunătățesc condițiile ulterioare procesul. În timpul electrolizei acestei topituri, oxidul de aluminiu se descompune, criolitul rămâne în topitură și aluminiu topit se formează la catod:

2Al2O3 \u003d 4Al + 3O2.

Aliajele de aluminiu

Majoritatea elementelor metalice sunt aliate cu aluminiu, dar doar unele dintre ele joacă rolul principalelor componente de aliere în aliajele industriale de aluminiu. Cu toate acestea, un număr semnificativ de elemente sunt utilizate ca aditivi pentru a îmbunătăți proprietățile aliajelor. Cel mai utilizat:

Se adaugă beriliu pentru a reduce oxidarea la temperaturi ridicate. Aditivi mici de beriliu (0, 01 - 0, 05%) sunt folosiți în aliaje turnate din aluminiu pentru a îmbunătăți fluiditatea producției pieselor motoarelor cu ardere internă (pistoane și chiulase).

Borul este introdus pentru a crește conductivitatea electrică și ca aditiv de rafinare. Borul este introdus în aliajele de aluminiu utilizate în energia nucleară (cu excepția pieselor din reactor), deoarece absoarbe neutronii, prevenind răspândirea radiațiilor. Borul este introdus în medie în valoare de 0, 095 - 0, 1%.

Bismuth. Metalele cu un punct de topire scăzut, cum ar fi bismutul, cadmiul, sunt introduse în aliajele de aluminiu pentru a îmbunătăți prelucrabilitatea. Aceste elemente formează faze moi fuzibile, care contribuie la fragilitatea așchiilor și ungerea frezei.

Se adaugă galiu într-o cantitate de 0, 01 - 0, 1% la aliaje, din care sunt obținuți anodii consumabili.

fier. În cantități mici (»0,04%) este introdus la fabricarea firelor pentru a crește rezistența și a îmbunătăți caracteristicile fluajului. în același mod fier  reduce lipirea la pereții matriței atunci când turnarea într-o matriță rece.

India. Aditivul 0, 05 - 0, 2% întărește aliajele de aluminiu în timpul îmbătrânirii, în special cu un conținut scăzut de cuprum. Aditivii de indiu sunt folosiți în aliaje cu rulmenți de aluminiu-cadmiu.

Aproximativ 0,3% cadmiu este introdus pentru a crește rezistența și a îmbunătăți proprietățile de coroziune ale aliajelor.

Calciul dă plasticitate. Cu un conținut de calciu de 5%, aliajul are un efect superplastic.

Siliciul este cel mai folosit aditiv în aliajele turnate. Într-o cantitate de 0, 5 - 4% reduce tendința de formare a fisurilor. Combinația dintre siliciu și magneziu face posibilă sigilarea termică a aliajului.

Magneziu. Adăugarea de magneziu crește semnificativ rezistența fără a reduce ductilitatea, crește sudabilitatea și crește rezistența la coroziune a aliajului.

cupru  întărește aliajele, întărirea maximă se realizează atunci când conținutul cuprum  4 - 6%. Aliajele Cuprum sunt utilizate la producerea de pistoane a motoarelor cu combustie internă, piese turnate de înaltă calitate ale aeronavelor.

staniu  îmbunătățește performanța de tăiere.

Titan. Sarcina principală a titanului în aliaje este măcinarea cerealelor în turnare și lingouri, ceea ce crește considerabil rezistența și uniformitatea proprietăților în întregul volum.

Deși aluminiul este considerat unul dintre cele mai puțin nobile metale industriale, este destul de stabil în multe medii oxidante. Motivul acestui comportament este prezența unei pelicule de oxid continuu pe suprafața aluminiului, care se formează imediat din nou în zonele curățate atunci când este expusă oxigenului, apei și altor agenți de oxidare.

În cele mai multe cazuri, topirea se efectuează în aer. Dacă interacțiunea cu aerul este limitată de formarea pe suprafața compușilor insolubili în topire și filmul rezultat al acestor compuși încetinește în mod semnificativ interacțiunea ulterioară, atunci de obicei nu se iau măsuri pentru a suprima această interacțiune. Topirea în acest caz se realizează cu contactul direct al topiturii cu atmosfera. Acest lucru se întâmplă în prepararea celor mai multe aliaje de aluminiu, zinc, staniu.

Spațiul în care se desfășoară topirea aliajelor este limitat de o căptușeală refractară capabilă să reziste la temperaturi de 1500 - 1800 ° C. În toate procesele de topire, este implicată faza gazoasă, care se formează în procesul de ardere a combustibilului, interacționând cu mediul și garnitura unității de topire etc.

Majoritatea aliajelor de aluminiu au o rezistență mare la coroziune în atmosfera naturală, apa de mare, soluții de multe săruri și substanțe chimice și în majoritatea produselor alimentare. Structurile din aliaj de aluminiu sunt adesea utilizate în apa de mare. Cazurile marine, bărcile de salvare, navele și barcile au fost construite din aliaje de aluminiu începând cu 1930. În prezent, căștile din aliaje de aluminiu ating o lungime de 61 m. Există experiență în conductele subterane de aluminiu, aliajele de aluminiu sunt foarte rezistente la coroziunea solului. În 1951, o conductă de lungime de 2, 9 km a fost construită în Alaska. După 30 de ani de funcționare, nu au fost detectate scurgeri sau daune grave din cauza coroziunii.

Aluminiul în cantități mari este utilizat în construcții sub formă de panouri, uși, rame de ferestre, cabluri electrice. Aliajele de aluminiu nu sunt supuse unei coroziuni puternice pentru o lungă perioadă de timp, când sunt în contact cu beton, mortar, ipsos, mai ales dacă structurile nu sunt supuse umezirii frecvente. Cu udare frecventă, dacă suprafața este din aluminiu obiecte comerciale nu a fost prelucrat în continuare, se poate întuneca, până la înnegrirea în orașele industriale cu un conținut ridicat de agenți de oxidare în aer. Pentru a evita acest lucru, aliajele speciale sunt produse pentru a obține suprafețe strălucitoare prin anodizare strălucitoare - aplicarea unei folii de oxid pe suprafața metalului. În acest caz, suprafeței i se pot oferi multe culori și nuanțe. De exemplu, aliajele de aluminiu cu siliciu vă permit să obțineți o gamă de nuanțe, de la gri la negru. Aliajele de aluminiu cu crom au o culoare aurie.

Aluminiul industrial este produs sub formă de două tipuri de aliaje - turnare, ale căror părți sunt realizate prin turnare și deformare - aliaje produse sub formă de semifabricate deformabile - foi, folii, plăci, profile, sârmă. Piesele turnate din aliaje de aluminiu se obțin prin toate metodele posibile de turnare. Cele mai frecvente sub presiune, în formele de refrigerare și în forme argiloase nisipoase. În fabricarea micilor partide politice cast  în forme combinate cu tencuială și cast  Modele de ceară pierdute. Rotorii turnate ale motoarelor electrice, pieselor turnate ale aeronavelor, etc. sunt fabricate din aliaje turnate.Aliatele deformabile sunt utilizate în fabricația automobilelor pentru decorațiuni interioare, bare de protecție, panouri de caroserie și părți interioare; în construcție ca material de finisare; în aeronave etc.

industrie  se folosesc și pulberi din aluminiu. Folosit în metalurgie industrie: în aluminotermie, ca aditivi de aliere, pentru fabricarea de produse semifinite prin presare și sinterizare. Această metodă produce piese foarte durabile (angrenaje, bucșe etc.). De asemenea, pulberile sunt utilizate în chimie pentru a produce compuși de aluminiu și ca un catalizator  (de exemplu, în producția de etilenă și acetonă). Dată fiind reactivitatea ridicată a aluminiului, în special sub formă de pulbere, este utilizat în explozibili și combustibil solid pentru rachete, folosind capacitatea sa de aprindere rapidă.

Dată fiind rezistența ridicată la oxidare a aluminiului, pulberea este folosită ca un pigment în acoperiri pentru echipamente de vopsire, acoperișuri, hârtie de tipărire, suprafețe strălucitoare ale panourilor auto. De asemenea, un strat de aluminiu este acoperit cu oțel și fontă obiect de comerț  pentru a evita corodarea acestora.

În ceea ce privește scara de aplicare, aluminiul și aliajele sale ocupă locul doi după fier (Fe) și aliajele sale. Utilizarea pe scară largă a aluminiului în diverse domenii tehnologice și în viața de zi cu zi este asociată cu o combinație a proprietăților sale fizice, mecanice și chimice: densitate mică, rezistență la coroziune în aerul atmosferic, căldură ridicată și conductivitate electrică, ductilitate și rezistență relativ ridicată. Aluminiul este ușor prelucrat în diferite moduri - forjarea, ștanțarea, rularea etc. Aluminiul pur este utilizat pentru a realiza sârmă (conductivitatea electrică a aluminiului este 65,5% din conductivitatea electrică a cuprumului, dar aluminiul este de peste trei ori mai ușor decât cuprumul, deci aluminiul este adesea înlocuit în inginerie electrică) și folie folosită ca material de ambalare. Partea principală a aluminiului topit este cheltuită pentru obținerea de diverse aliaje. Acoperirile de protecție și decorative sunt ușor aplicate pe suprafața aliajelor de aluminiu.

Diversitatea proprietăților aliajelor de aluminiu se datorează introducerii în aluminiu a diferiților aditivi, formând soluții solide sau compuși intermetalici cu acesta. Cea mai mare parte a aluminiului este folosită pentru a obține aliaje ușoare - duralumină (94% - aluminiu, 4% cupru (Cu), 0,5% magneziu (Mg), mangan (Mn), (Fe) și siliciu (Si)), silumină ( 85-90% - aluminiu, 10-14% siliciu (Si), 0, 1% sodiu (Na)), etc. În metalurgie, aluminiu este utilizat nu numai ca bază pentru aliaje, ci și ca unul dintre aditivii utilizați pe scară largă în aliaje pe bază de cuprum (Cu), magneziu (Mg), fier (Fe),\u003e nichel (Ni) etc.

Aliajele de aluminiu sunt utilizate pe scară largă în viața de zi cu zi, în construcții și arhitectură, în industria auto, în construcții navale, în aviație și în tehnologia spațială. În special, primul satelit artificial al Pământului a fost realizat din aliaj de aluminiu. Aliajul de aluminiu și zirconiu (Zr) - este utilizat pe scară largă în ingineria reactorilor nucleari. Aluminiul este utilizat la fabricarea explozivilor.

La manipularea aluminiului în viața de zi cu zi, trebuie avut în vedere faptul că doar lichidele neutre (acide) pot fi încălzite și depozitate în recipiente de aluminiu (de exemplu, fierbe apa). Dacă, de exemplu, supa de varză acră este gătită în ustensile de aluminiu, atunci aluminiul intră în alimente și are un gust „metalic” neplăcut. Deoarece filmul cu oxid este foarte ușor de deteriorat în viața de zi cu zi, utilizarea ustensilelor din aluminiu este încă nedorită.

Metal alb-argintiu, ușor

densitate - 2,7 g / cm

temperatura de topire a aluminiului industrial este de 658 ° C, pentru aluminiu de înaltă puritate - 660 ° C

căldură specifică de fuziune - 390 kJ / kg

punct de fierbere - 2500 ° C

căldură specifică de vaporizare - 10,53 MJ / kg

rezistență temporară a aluminiului turnat - 10-12 kg / mm2, forjat - 18-25 kg / mm2, aliaje - 38-42 kg / mm2

Duritate Brinell - 24 ... 32 kgf / mmІ

ductilitate mare: tehnic - 35%, curat - 50%, rulat într-o foaie subțire și chiar folie

Modulul Young - 70 GPa

Aluminiul are o conductivitate electrică ridicată (0,0265 μOhm · m) și o conductivitate termică (203,5 W / (m · K)), 65% din conductivitatea electrică a cuprumului, are o reflectivitate ridicată.

Paramagnet slab.

Coeficientul de temperatură de expansiune liniară este de 24,58 · 10–6 K - 1 (20 ... 200 ° C).

Coeficientul de temperatură al rezistenței electrice este 2,7 · 10–8 K - 1.

Aluminiul formează aliaje cu aproape toate metalele. Cele mai cunoscute aliaje cu cuprum și magneziu (duralumină) și siliciu (silumină).

Aluminiul natural constă aproape în totalitate dintr-un singur izotop stabil 27Al cu urme de 26Al, un izotop radioactiv cu perioadă  timpul de înjumătățire de 720 de mii de ani, format în atmosferă în timpul bombardării nucleelor \u200b\u200bde argon de protoni ai razelor cosmice.

În ceea ce privește prevalența în scoarța terestră, Pământul este pe primul loc printre metale și al 3-lea printre elemente, al doilea doar la oxigen și siliciu. conținut de aluminiu în scoarța terestră date  diverși cercetători au variat între 7,45 și 8,14% din masa scoarței terestre.

În natură, aluminiul, datorită activității chimice ridicate, apare aproape exclusiv sub formă de compuși. Unele dintre ele:

Bauxite - Al2O3 · H2O (cu impurități SiO2, Fe2O3, CaCO3)

Aluniți - (Na, K) 2SO4Al2 (SO4) 3Al (OH) 3

Alumina (amestecuri de caoline cu nisip SiO2, calcar CaCO3, magnezit MgCO3)

Corundum (safir, rubin, emery) - Al2O3

Kaolinite - Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O

Beril (smarald, acvamarină) - 3ВеО · Al2О3 · 6SiO2

Chrysoberyl (alexandrite) - BeAl2O4.

Cu toate acestea, în unele condiții specifice de reducere, este posibilă formarea aluminiului autohton.

În apele naturale, aluminiul este conținut sub formă de compuși chimici cu toxicitate scăzută, de exemplu, fluorură de aluminiu. Tipul de cation sau anion depinde, în primul rând, de aciditatea mediului apos. Concentrații de aluminiu în corpurile de apă de suprafață Federația Rusă  variază între 0,001 și 10 mg / l, în apa de mare 0,01 mg / l.

Aluminiul (aluminiu) este

Obținerea turnărilor din aliaje de aluminiu

Principala provocare cu care se confruntă turnătoria din noi tara, constă într-o îmbunătățire generală substanțială a calității pieselor turnate, ceea ce ar trebui să-și găsească expresia într-o scădere a grosimii peretelui, o reducere a cotelor pentru prelucrare și pentru sistemele de alimentare cu porți, păstrând în același timp proprietățile operaționale adecvate ale articolelor vândute. Rezultatul final al acestei lucrări ar trebui să fie furnizarea nevoilor crescute ale ingineriei mecanice cu numărul necesar de pâlnie turnate fără o creștere semnificativă a emisiilor monetare totale de piese turnate în greutate.

Turnare cu nisip

Dintre metodele de mai sus de turnare sub formă unică, cea mai utilizată la fabricarea turnărilor din aliaje de aluminiu a primit turnare sub formă de nisip brut. Acest lucru se datorează densității scăzute a aliajelor, forței mici a metalului pe matriță și temperaturilor scăzute de turnare (680-800C).

Pentru fabricarea formelor de nisip, se folosesc amestecuri de turnare și miezuri realizate din nisipuri de cuarț și argilă (GOST 2138–74), argile de modelare (GOST 3226–76), lianți și materiale auxiliare.

Tipul de sistem de închidere este selectat ținând cont de dimensiunile turnării, de complexitatea configurației și locației sale în matriță. Formele de turnare pentru turnări de configurare complexă de înălțime mică se realizează, de regulă, cu ajutorul sistemelor de porți inferioare. Cu o înălțime mare de piese turnate și pereți subțiri, este de preferat să folosiți sisteme verticale cu glisare sau porți combinate. Matrițele pentru turnări mici sunt permise pentru umplerea prin sistemele de închidere superioară. În același timp, înălțimea șurubului metalic căzut în cavitatea matriței nu trebuie să depășească 80 mm.

Pentru a reduce viteza de mișcare a topiturii la intrarea în cavitatea matriței de turnare și o mai bună separare a capturilor de oxid suspendate în ea și incluziuni de zgură, se introduc rezistențe hidraulice suplimentare în sistemele de închidere - instalează plase (metal sau fibră de sticlă) sau se toarnă prin filtre granulare.

Sprues (alimentatoare), de regulă, sunt aduse în secțiuni subțiri (pereți) de turnare distribuite în jurul perimetrului, ținând cont de facilitățile, separarea lor ulterioară în timpul prelucrării. Furnizarea de metal către nodurile masive este inacceptabilă, deoarece determină formarea de cochilii de contracție, rugozitate crescută și „scufundări” de contracție pe suprafața pieselor turnate. În secțiune, canalele sprue au forma cel mai adesea dreptunghiulară, cu o lată lată de 15-20 mm și o latură îngustă de 5–7 mm.

Aliajele cu un interval de cristalizare îngust (AL2, AL4, AL), AL34, AK9, AL25, ALZO) sunt predispuse la formarea de cochilii de contracție concentrate în nodurile de căldură ale pieselor turnate. Instalarea profiturilor masive este utilizată pe scară largă pentru a muta aceste carapace în afara pieselor turnate. Pentru turnările cu pereți subțiri (4-5 mm) și turnuri mici, masa de profit este de 2-3 ori mai mare decât masa de turnare, pentru turnările cu pereți groși - de până la 1,5 ori. înălțime profit  alegeți în funcție de înălțimea turnării. La o înălțime mai mică de 150 mm, înălțime profit  H-aprox. ia egal cu înălțimea turnării Pentru turnările mai mari, raportul Nprib / Notl este considerat a fi 0, 3 0, 5.

Cea mai mare aplicație în turnarea aliajelor de aluminiu se găsește în profiturile deschise superioare ale secțiunii rotunde sau ovale; profiturile laterale în majoritatea cazurilor se închid. Creșterea eficienței muncii profit  sunt izolate, umplute cu metal fierbinte, completate. Încălzirea se realizează de obicei printr-un autocolant pe suprafața formei de azbest, urmată de uscarea cu o flacără de gaz. Aliajele cu un interval larg de cristalizare (AL1, AL7, AL8, AL19, ALZZ) sunt predispuse la formarea de porozitate de contracție difuză. Impregnare cu pori micșorați profit ineficiente. Prin urmare, la fabricarea pieselor turnate din aliajele de mai sus, nu se recomandă utilizarea instalației de profituri masive. Pentru a obține turnări de înaltă calitate, cristalizarea direcțională se realizează, folosind pe larg în acest scop instalarea frigiderelor din fontă și aliaje de aluminiu. Condițiile optime pentru cristalizarea direcțională sunt create de un sistem vertical-poartă slot. Pentru a preveni evoluția gazelor în timpul cristalizării și pentru a preveni formarea de porozitate de contracție a gazului în turnările cu pereți groși, cristalizarea sub presiune de 0, 4-0, 5 MPa este larg utilizată. Pentru aceasta, formele de turnare sunt plasate în autoclave înainte de turnare, umplute cu metal și turnate cristalizate sub presiunea aerului. Pentru fabricarea pieselor turnate cu dimensiuni mari (până la 2-3 m înălțime), se utilizează o metodă de turnare cu solidificare direcționată succesiv. Esența metodei este cristalizarea secvențială a turnării de jos în sus. Pentru aceasta, matrița de turnare este instalată pe masa elevatorului hidraulic și tuburile metalice încălzite până la 500-700 ° С cu un diametru de 12-20 mm sunt îndeplinite și îndeplinesc funcția de ridicare. Tuburile sunt fixate fix în vasul cu spru și acoperă găurile din ele cu dopuri. După umplerea cupei topitei cu topitură, dopurile sunt ridicate, iar aliajul curge prin tuburi în puțurile de sprue conectate la cavitatea matriței de către molidele cu priză. După ce nivelul topiturii din puțuri crește cu 20-30 mm deasupra capătului inferior al tuburilor, mecanismul de coborâre a mesei hidraulice este pornit. Viteza de scădere se face astfel încât umplerea matriței să se efectueze sub un nivel inundat, iar metalul fierbinte să curgă continuu în părțile superioare ale matriței. Aceasta oferă o solidificare direcțională și vă permite să obțineți turnări complexe fără defecte de contracție.

Formele de nisip turnat cu metal se realizează din găleți căptușite cu material refractar. Înainte de umplerea cu metal, gălețile cu o căptușeală proaspătă sunt uscate și calcinate la 780-800 ° C pentru a îndepărta umiditatea. Mentin temperatura topiturii inainte de a turna la nivelul de 720–780 ° С. Formularele pentru turnarea cu pereți subțiri sunt completate cu topituri încălzite la 730–750 ° С, iar pentru turnările cu pereți groși la 700–720 ° С.

Turnare de gips

Turnarea în gips se folosește în cazurile în care cerințele ridicate sunt puse la turnare pentru precizie, curățenie la suprafață și reproducerea celor mai mici detalii ale reliefului. Față de nisip, matrițele din gips au o rezistență mai mare, o precizie dimensională, rezistă mai bine la temperaturi ridicate și permit obținerea turnărilor de configurare complexă cu o grosime a peretelui de 1,5 mm, în conformitate cu clasa 5-6 de precizie. Matrițele sunt realizate conform modelelor cromate din ceară sau metal (alamă). Plăcile model sunt fabricate din aliaje de aluminiu. Pentru a facilita îndepărtarea modelelor din forme, suprafața lor este acoperită cu un strat subțire de lubrifiant kerosen-stearină.

Formele mici și mijlocii pentru turnarea complexă cu pereți subțiri sunt realizate dintr-un amestec format din 80% gips, 20% cuarț nisip  sau azbest și 60-70% din apă (din greutatea amestecului uscat). Compoziția amestecului pentru forme medii și mari: ghips 30%, 60% nisip, 10% din azbest, 40-50% din apă. Pentru a încetini setarea, la amestec se adaugă 1-2% var tăiat. Rezistența necesară a formelor este obținută prin hidratarea gipsului anhidru sau semiacvatic. Pentru a reduce rezistența și a crește permeabilitatea gazelor, formele de gips brut sunt supuse unui tratament hidrotermic - sunt păstrate într-o autoclavă timp de 6-10 ore sub presiunea vaporilor de apă de 0, 13-0, 14 MPa și apoi în aer timp de 24 de ore. După ce această formă este supusă uscării în trepte la 350-500 ° C.

O caracteristică a formelor de gips este conductivitatea termică scăzută a acestora. Această circumstanță face dificilă obținerea turnărilor dense din aliaje de aluminiu cu un interval larg de cristalizare. Prin urmare, principala sarcină în dezvoltarea sistemului de închidere a matriților de gips este de a preveni formarea de cochilii de contracție, slăbire, pelicule de oxid, fisuri fierbinți și umplerea pereților subțiri. Acest lucru se realizează prin utilizarea sistemelor de porți de extindere, care asigură o viteză mică de mișcare a topiturilor în cavitatea matriței, direcționată prin solidificarea nodurilor de căldură în direcția profiturilor cu ajutorul frigiderelor, prin creșterea flexibilității matrițelor prin creșterea conținutului de nisip de cuarț în amestec. Umplerea turnărilor cu pereți subțiri se realizează în matrițe încălzite la 100-200 ° C prin absorbție în vid, ceea ce permite umplerea cavităților cu o grosime de până la 0,2 mm. Turnările cu pereți groși (mai mult de 10 mm) se obțin prin turnarea matrițelor în autoclave. Cristalizarea metalului în acest caz se realizează la o presiune de 0, 4-0, 5 MPa.

Turnare de cochilie

Turnarea învelișului este folosită în mod rapid în producția serială și pe scară largă a pieselor turnate de dimensiuni limitate, cu o curățenie crescută a suprafeței, o precizie dimensională mai mare și o prelucrare mai mică decât turnarea cu nisip.

Matrițele de coajă sunt realizate cu ajutorul unui echipament de fier (250-300 ° С) din metal (oțel) la cald. Asamblarea modelului se realizează conform a 4-5-a clase de precizie cu pante de turnare de la 0, 5 la 1, 5%. Învelișurile sunt realizate în două straturi: primul strat dintr-un amestec cu rășină termoizolantă 6-10%, al doilea dintr-un amestec cu 2% rășină. Pentru o mai bună îndepărtare a învelișului, placa model este acoperită cu un strat subțire de emulsie de separare (5% lichid siliconic nr. 5; 3% săpun de rufe; 92% apă) înainte de a umple nisipul de turnare.

Pentru fabricarea formelor de coajă, se folosesc nisipuri de cuarț cu granulație fină care conțin cel puțin 96% silice. Conectarea matrițelor se realizează prin lipire pe prese speciale cu știfturi. Compoziția lipiciului: 40% rășină MF17; 60% marshallit și clorură de aluminiu 1,5% (întărire). Completarea formularelor asamblate se efectuează în containere. La turnarea în matrițe de cochilie, se folosesc aceleași sisteme de închidere și condiții de temperatură ca la turnarea în nisip.

Rata scăzută de cristalizare a metalului în forme de coajă și posibilitățile mai mici de creare a cristalizării direcționale determină turnarea cu proprietăți mai mici decât la turnarea în forme de nisip brut.

Turnarea de ceară pierdută

Turnarea de ceară pierdută este folosită pentru fabricarea pieselor turnate cu o precizie crescută (gradul 3-5) și curățarea suprafeței (clasa a 4-a a 6-a rugozitate), pentru care această metodă este singura posibilă sau optimă.

În majoritatea cazurilor, modelele sunt obținute din compuși pastifinostearinici (1: 1) prin presare în matrițe metalice (turnate și prefabricate) pe instalații staționare sau rotative. La fabricarea turnărilor complexe cu dimensiuni mai mari de 200 mm, pentru a evita deformarea modelelor, la compoziția masei modelului se adaugă substanțe pentru a crește temperatura de înmuiere (topire).

O suspensie de silicat de etil hidrolizat (30–40%) și silice pulverizată (70–60%) este utilizată ca acoperire refractară la fabricarea matriților ceramice. Blocurile model sunt stropite cu nisip calcinat 1KO16A sau 1K025A. Fiecare strat de acoperire este uscat în aer timp de 10-12 ore sau într-o atmosferă conținând vapori de amoniac. Rezistența necesară a formei ceramice este obținută cu o grosime de coajă de 4-6 mm (4-6 straturi de acoperire refractară). Pentru a asigura o umplere liniștită a matriței, se utilizează sisteme sprue cu alimentare metalică la secțiuni groase și noduri masive. Piesele turnate sunt alimentate de obicei dintr-o colțare masivă prin alergători (alimentatori) îngroșați. Pentru turnările complexe, este permisă utilizarea de profituri masive pentru a alimenta unitățile masive superioare cu completarea lor obligatorie de la colț.

Aluminiul (aluminiu) este

Topirea modelelor din forme se realizează în apă fierbinte (85-90 ° С), acidulată cu acid clorhidric (0,5-1 cm3 per litru de apă) pentru a preveni saponificarea stearinei. După topirea modelelor, formele ceramice sunt uscate la 150–170 ° С timp de 1-2 ore, sunt introduse în recipiente, umplute cu umplutură uscată și calcinate la 600–700 ° С timp de 5–8 ore. Se toarnă plumb la forme reci și încălzite. Temperatura de încălzire (50-300 ° C) a matrițelor este determinată de grosimea peretelui turnării. Umplerea matrițelor cu metal se realizează în mod obișnuit, precum și folosirea forței de vid sau centrifugă. Majoritatea aliajelor de aluminiu sunt încălzite la 720-750 ° C înainte de turnare.

Turnare prin răcire

Turnarea prin răcire este metoda principală pentru producerea în serie și în masă a pieselor turnate din aliaje de aluminiu, care permite obținerea turnărilor de 4-6 clase de precizie cu o rugozitate a suprafeței de Rz \u003d 50-20 și o grosime minimă de perete de 3-4 mm. La turnarea într-o matriță de răcire, împreună cu defectele cauzate de viteze mari de topire în cavitatea matriței și nerespectarea cerințelor de solidificare direcțională (porozitate de gaz, pelicule de oxid, slăbire a contracției), principalele tipuri de căsătorie, turnările sunt insuficiente și fisuri. Fisurile sunt cauzate de contracția dificilă. Mai ales adesea, fisurile apar în piesele turnate din aliaje cu un interval larg de cristalizare având un mic contracție liniară (1, 25–1, 35%). Prevenirea formării acestor defecte se realizează prin diferite metode tehnologice.

În cazul furnizării metalului în secțiuni groase, acesta trebuie să fie prevăzut pentru alimentarea locului de alimentare cu instalarea șefului de alimentare (profit). Toate elementele sistemelor de poartă sunt amplasate pe conectorul de răcire. Următoarele raporturi ale zonelor transversale ale canalelor sprue sunt recomandate: pentru turnările mici EFst: EFl: EFpit \u003d 1: 2: 3; pentru turnări mari EFst: EFfl: EFpit \u003d 1: 3: 6.

Pentru a reduce rata de intrare a topiturii în cavitatea matriței, se folosesc colțuri curbe, fibră de sticlă sau plasă metalică și filtre granulare. Calitatea turnărilor din aliaje de aluminiu depinde de viteza de creștere a topiturii în cavitatea matriței. Această viteză ar trebui să fie suficientă pentru a garanta umplerea secțiunilor subțiri ale pieselor turnate în condiții de îndepărtare a căldurii crescute și, în același timp, să nu provoace subumplerea cauzată de ieșirea incompletă a aerului și gazelor prin conductele de ventilație și profiturile, turbulența și curgerea topiturii în timpul tranziției de la secțiuni înguste la late. Viteza de creștere a metalului în cavitatea matriței în timpul turnării într-o matriță rece este ceva mai mare decât la turnarea în matrițe cu nisip. Viteza minimă admisă de ridicare este calculată după formulele lui A. A. Lebedev și N. M. Galdin (vezi secțiunea 5.1, „Turnarea cu nisip”).

Pentru a obține turnare densă, solidificarea direcțională este creată, la fel ca în turnarea cu nisip, prin amplasarea corespunzătoare a turnării în matriță și prin reglarea eliminării căldurii. De regulă, noduri masive (groase) de piese turnate sunt amplasate în partea superioară a formei de răceală. Acest lucru face posibilă compensarea reducerii volumului lor în timpul solidificării direct din profiturile stabilite deasupra lor. Reglarea intensității radiatorului pentru crearea solidificării direcționale se realizează prin răcirea sau încălzirea diferitelor secțiuni ale matriței. Pentru creșterea locală a radiatorului, se utilizează pe scară largă inserții dintr-un cuprum cu energie termică, asigură o creștere a suprafeței de răcire a formei de răcire datorită înotătoarelor, răcirea locală a matrițelor frigorifice cu aer comprimat sau apă. Pentru a reduce intensitatea radiatorului, se aplică un strat de vopsea cu grosimea de 0, 1-0, 5 mm pe suprafața de lucru a matriței de răcire. În acest scop, pe suprafața canalelor sprue se aplică un strat de vopsea gros de 1-1,5 mm. Încetinirea răcirii metalului în profituri poate fi obținută și prin îngroșarea locală a pereților formei de răcire, folosirea diverselor acoperiri cu conductoare reduse de căldură și încălzirea profiturilor cu un autocolant de azbest. Colorarea suprafeței de lucru a matriței de răcire îmbunătățește aspectul turnărilor, ajută la eliminarea învelișurilor de gaz de pe suprafața lor și crește durabilitatea matrițelor de răcire. Înainte de vopsire, formele de răcire sunt încălzite la 100-120 ° C. O temperatură de încălzire excesiv de ridicată nu este de dorit, deoarece aceasta reduce viteza de solidificare a pieselor turnate și durata termen limită  service de mucegaiuri. Încălzirea reduce diferența de temperatură dintre turnare și matriță și extinderea matriței prin încălzirea acesteia cu metalul turnării. Ca urmare a acestui lucru, tensiuni care provoacă fisuri apar în turnare. Cu toate acestea, doar încălzirea matriței nu este suficientă pentru a elimina posibilitatea fisurilor. Îndepărtarea la timp a turnării din matriță este necesară. Este necesar să îndepărtați turnarea din matrița de răcire mai devreme decât momentul în care temperatura acesteia este egală cu temperatura mucegaiului de răcire, iar tensiunea de contracție atinge valoarea maximă. De obicei, turnarea este îndepărtată în momentul în care este atât de puternică încât poate fi deplasată fără distrugere (450-500 ° C). În acest moment, sistemul de închidere nu a dobândit încă o rezistență suficientă și este distrus de impacturile ușoare. Timpul de expunere al turnării în matriță este determinat de viteza de solidificare și depinde de temperatura metalului, temperatura formei și viteza de turnare.

Pentru a elimina lipirea metalelor, crește durata de funcționare și facilitează extragerea, tijele metalice sunt lubrifiate în timpul funcționării. Cel mai frecvent lubrifiant este o suspensie de apă-grafit (3-5% din grafit).

Piesele matrițelor de răcire care realizează contururile turnării sunt realizate din gri fontă. Grosimea peretelui matrițelor de răcire este atribuită în funcție de grosimea peretelui pieselor turnate, în conformitate cu recomandările din GOST 16237–70. Cavitatea internă din piese turnate se realizează cu ajutorul unor tije metalice (oțel) și nisip. Tijele de nisip sunt utilizate pentru a proiecta cavități complexe care nu pot fi realizate cu tije metalice. Pentru a facilita extragerea turnărilor din formele de răcire, suprafețele exterioare ale turnărilor ar trebui să aibă o pantă de turnare de 30 "la 3 ° către conector. Suprafețele interioare ale turnărilor realizate cu tije metalice ar trebui să aibă o pantă de cel puțin 6 °. Nu sunt permise tranzițiile bruste de la secțiuni groase la subțiri Raza de curbură trebuie să fie de cel puțin 3 mm. Găurile cu un diametru mai mare de 8 mm pentru turnările mici, 10 mm pentru mijlocii și 12 mm pentru tije de turnare mari. Raportul optim dintre adâncimea găurii și diametrul său este 0,7-1.

Aerul și gazele sunt îndepărtate din cavitatea mucegaiului frigorific folosind conducte de ventilație situate în planul conectorului și dopuri plasate în pereți în apropierea cavităților adânci.

În turnătoriile moderne, matrițele de răcire sunt instalate pe mașini de turnătorie semiautomate cu o singură poziție sau cu mai multe poziții, în care se automatizează închiderea și deschiderea formei de răcire, instalarea și îndepărtarea tijelor, expulzarea și îndepărtarea turnării. De asemenea, este prevăzut controlul automat al temperaturii de încălzire a formei de răcire. Umplutura de răcire pe mașini se realizează cu ajutorul distribuitoarelor.

Pentru a îmbunătăți umplerea cavităților subțiri ale matrițelor de răcire și îndepărtarea aerului și a gazelor eliberate în timpul distrugerii lianților, formele sunt evacuate, umplute cu presiune joasă sau folosind forță centrifugă.

Turnarea prin presare

Turnarea prin presare este un tip de turnare cu răcire, destinată fabricării pieselor turnate de dimensiuni mari (2500x1400 mm) de tip panou cu grosimea peretelui de 2-3 mm. În acest scop, se folosesc matrițe metalice, care sunt montate pe mașini de turnare și stoarcere specializate, cu apropierea de o singură față sau în două sensuri a matrițelor. O caracteristică distinctivă a acestei metode de turnare este umplerea forțată a cavității matriței cu un flux larg de topire atunci când semifabricatele se apropie între ele. În matriță nu există elemente ale unui sistem de porți convenționale. date  Metoda este utilizată pentru realizarea turnărilor din aliaje AL2, AL4, AL9, AL34, având un interval de cristalizare restrâns.

Reglarea vitezei de răcire a topiturii se realizează prin aplicarea pe suprafața de lucru a formelor cavității de acoperiri termoizolante de diferite grosimi (0,05-1 mm). Supraîncălzirea aliajelor înainte de turnare nu trebuie să depășească 15-20 ° С peste temperatura lichidului. Durata apropierii semifabricatelor este de 5-3 s.

Turnare la presiune joasă

Turnarea la presiune joasă este o altă formă de turnare la rece. Acesta a fost utilizat la fabricarea turnărilor cu pereți subțiri de dimensiuni mari din aliaje de aluminiu cu un interval de cristalizare restrâns (AL2, AL4, AL9, AL34). La fel ca și în timpul turnării prin răcire, suprafețele exterioare ale pieselor turnate sunt realizate sub formă de metal, iar cavitățile interne sunt realizate în miez de metal sau nisip.

Pentru fabricarea tijelor folosind un amestec format din 55% nisip de cuarț 1K016A; 13, 5% nisip îndrăzneț P01; 27% silice pulverizată; Clei de pectină 0,8%; 3, 2% rășină M și 0,5% kerosen. Un astfel de amestec nu formează o ardere mecanică. Formele sunt umplute cu metal prin presiunea aerului comprimat și uscat (18–80 kPa) furnizat la suprafața topiturii într-un creuzet încălzit la 720–750 ° С. Sub influența acestei presiuni, topitura este deplasată de pe creuzet în firul de metal, și de la acesta în sistemul de închidere și mai departe în cavitatea matriței. Avantajul turnării cu presiune joasă este capacitatea de a controla automat viteza de ridicare a metalelor în cavitatea matriței, ceea ce permite obținerea turnărilor cu pereți subțiri mai bine decât turnările prin gravitație.

Cristalizarea aliajelor sub formă se realizează sub presiune de 10-30 kPa înainte de formarea unei cruste metalice solide și 50-80 kPa după formarea unei cruste.

Turnările mai dense de aliaje de aluminiu se obțin prin modelarea prin injecție la presiune joasă cu presiune din spate. Umplerea cavității matriței în timpul turnării prin contrapresiune se realizează datorită diferenței de presiune a creuzetului și a matriței (10-60 kPa). Cristalizarea metalului din matriță se realizează la o presiune de 0, 4-0,5 MPa. Acest lucru previne eliberarea de hidrogen dizolvat în metal și formarea porilor de gaz. Presiunea crescută contribuie la o mai bună nutriție a unităților de turnare masive. În caz contrar, tehnologia de turnare prin presiune nu este diferită de tehnologia de turnare la presiune joasă.

În turnarea prin contrapresiune, avantajele turnării la joasă presiune și cristalizarea sub presiune au fost combinate cu succes.

Turnare prin injecție

Turnarea sub presiune din aliaje de aluminiu AL2, ALZ, AL1, ALO, AL11, AL13, AL22, AL28, AL32, AL34 realizează turnări de 1-3 clase de precizie cu o grosime a peretelui de 1 mm și mai sus, găuri turnate cu diametru până la 1, 2 mm, filet exterior și interior turnat cu un pas minim de 1 mm și un diametru de 6 mm. Curățenia de suprafață a unor astfel de piese turnate corespunde claselor de rugozitate 5-8. Fabricarea acestor piese de turnare se realizează pe mașini cu camere de presare orizontale sau verticale la rece, cu o presiune specifică de presare de 30–70 MPa. Se preferă mașinile cu o cameră de presare orizontală.

Dimensiunile și greutatea pieselor turnate sunt limitate de capacitățile mașinilor de turnat prin injecție: volumul camerei de presare, presiunea specifică de presare (p) și forța de blocare (0). Zona de proiecție (F) a turnării, a canalelor de poartă și a camerei de presare de pe placa mobilă a matriței nu trebuie să depășească valorile determinate de formula F \u003d 0, 85 0 / p.

Pantele optime pentru suprafețele externe sunt de 45 °; pentru 1 ° intern. Raza minimă de curbură este de 0,5-1 mm. Găurile cu diametrul mai mare de 2,5 mm sunt turnate. De regulă, turnările din aliaje de aluminiu sunt prelucrate numai pe suprafețele de aterizare. Indemnizația de prelucrare este alocată ținând cont de dimensiunile turnării și variază de la 0, 3 la 1 mm.

Pentru fabricarea matrițelor se folosesc diverse materiale. Piesele matrițelor în contact cu metalul lichid sunt confecționate din oțel ZX2V8, 4X8B2, 4XB2C, plăcile de fixare și clemele matricei sunt fabricate din oţeluri  35, 45, 50, pini, bucși și coloane de ghidare - din oțel U8A.

Alimentarea metalului în cavitatea matrițelor se realizează cu ajutorul sistemelor exterioare și interne de poartă. Alimentatoarele aduc zonele de turnare supuse prelucrării. Grosimea lor este atribuită în funcție de grosimea peretelui turnării la locul de furnizare și de caracterul dat de umplere a matriței. Această dependență este determinată de raportul dintre grosimea alimentatorului și grosimea peretelui turnării. Netedă, fără turbulențe și antrenare de aer, umplerea matriței are loc dacă raportul este apropiat de unul. Pentru piesele turnate cu grosimi de perete de până la 2 mm. alimentatoarele au o grosime de 0,8 mm; cu grosimea peretelui de 3mm. grosimea alimentatorului este de 1, 2mm; cu grosimea peretelui de 4-6 mm - 2 mm.

Pentru a primi prima porțiune a topiturii, îmbogățită cu incluziuni de aer, rezervoarele speciale de spălare sunt amplasate în apropierea cavității mucegaiului, al cărui volum poate atinge 20 - 40% din volumul turnării. Șaibele sunt conectate la cavitatea matriței prin canale a căror grosime este egală cu grosimea alimentatoarelor. Îndepărtarea aerului și a gazului din cavitatea matrițelor se realizează prin conducte speciale de ventilație și goluri între tije (ejectoare) și matricea matriței. Canalele de ventilație sunt efectuate în planul conectorului de pe partea fixă \u200b\u200ba matriței, precum și de-a lungul tijelor și ejectoarelor mobile. Adâncimea conductelor de ventilație în timpul turnării aliajelor de aluminiu se presupune a fi de 0,05-0,15 mm, iar lățimea de 10-300 mm pentru a îmbunătăți ventilația, mucegaiurile cavității de spălare cu canale subțiri (0-0-0,5 mm) sunt conectate la atmosferă .

Principalele defecte ale turnărilor obținute prin modelarea prin injecție sunt porozitatea subcrustală a aerului (gazului), cauzată de captarea aerului la viteze mari de intrare a metalului în cavitatea matriței și de porozitatea de contracție (sau cochilii) în unitățile termice. Formarea acestor defecte este influențată foarte mult de parametrii tehnologiei de turnare, viteza de presare, presiunea de presare, regimul termic al matriței.

Viteza de presare determină modul de umplere a matriței. Cu cât este mai mare viteza de presare, cu atât topirea se deplasează mai rapid de-a lungul canalelor sprue, cu atât este mai mare viteza de intrare a topiturii în cavitatea matriței. Vitezele mari de presare contribuie la o mai bună umplere a cavităților subțiri și alungite. Cu toate acestea, acestea sunt cauza captării metalului de aer și formarea porozității subcorticale. La turnarea aliajelor de aluminiu, viteze mari de presare sunt utilizate numai la fabricarea pieselor turnate complexe cu pereți subțiri. Presiunea prin presare exercită o mare influență asupra calității pieselor turnate. Pe măsură ce crește, densitatea pieselor turnate crește.

Mărimea presiunii de presare este de obicei limitată de mărimea forței de blocare a mașinii, care ar trebui să depășească presiunea exercitată de metal pe matricea mobilă (pF). Prin urmare, preimprimarea locală a pieselor turnate cu ziduri groase, cunoscută sub numele de procedeu Asigay, este de mare interes. Viteza redusă de intrare a metalului în cavitatea matrițelor prin alimentatoarele cu secțiune mare și presarea eficientă a topiturii cristalizate cu ajutorul unui dublu plonjator fac posibilă obținerea de turnări dense.

Calitatea pieselor turnate este, de asemenea, afectată în mod semnificativ de temperatura aliajului și a matriței. La fabricarea turnărilor cu pereți groși, cu o configurație simplă, topita este turnată la o temperatură de 20-30 ° C sub temperatura lichidului. Piesele turnate cu pereți subțiri necesită utilizarea unei topituri supraîncălzite peste temperatura lichidului cu 10-15 ° С. Pentru a reduce valoarea tensiunilor de contracție și pentru a preveni formarea de fisuri în turnările matriței, acestea sunt încălzite înainte de turnare. Se recomandă următoarele temperaturi de încălzire:

Grosimea peretelui turnării, mm 1-2 2-3 3-5 3-5 3-5-8

Temperatura de încălzire

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

Stabilitatea termică este asigurată de formele de încălzire (electrice) sau de răcire (cu apă).

Pentru a proteja suprafața de lucru a matrițelor de lipirea și eroziunea topiturii, pentru a reduce frecarea la îndepărtarea tijelor și pentru a facilita extragerea turnărilor, formele sunt lubrifiate. În acest scop, utilizați lubrifianți grași (ulei cu grafit sau pulbere de aluminiu) sau apoși (soluții de sare, preparate apoase pe bază de grafit coloidal).

Crește semnificativ densitatea turnărilor din aliaje de aluminiu în timpul turnării cu evacuarea matrițelor. Pentru aceasta, matrița este plasată într-o carcasă sigilată, în care este creat vidul necesar. Rezultate bune pot fi obținute folosind „procesul de oxigen”. Pentru a face acest lucru, aerul din cavitatea matriței este înlocuit cu oxigen. La viteze mari de intrare a metalului în cavitatea matriței, determinând topirea topirii oxigenului, porozitatea subcrustală nu se formează în piesele turnate, întrucât tot oxigenul prins este cheltuit pentru formarea de oxizi de aluminiu fin dispersați, care nu afectează în mod semnificativ proprietățile mecanice ale pieselor turnate. Astfel de piese turnate pot fi tratate termic.

În funcție de cerințele condițiilor tehnice, turnările din aliaje de aluminiu pot fi supuse diferitelor tipuri de control: radiografie, defecto-gama sau ultrasunete pentru detectarea defectelor interne; marcaj pentru determinarea abaterilor dimensionale; fluorescent pentru a detecta fisurile de suprafață; control hidro sau pneumatic pentru a evalua etanșeitatea. Frecvența tipurilor de control enumerate este specificată de condițiile tehnice sau determinată de departamentul principalului metalurgist al uzinei. Defectele identificate, dacă sunt permise de condițiile tehnice, sunt eliminate prin sudare sau impregnare. Sudura cu arc de argon este folosită pentru sudarea umpluturii, învelișurilor, friabilității fisurilor. Înainte de sudare, locul defect este tăiat astfel încât pereții adânciturilor să aibă o pantă de 30 - 42 °. Piesele turnate sunt supuse încălzirii locale sau generale la 300-350C. Încălzirea locală se realizează cu o flacără acetilenă-oxigen, încălzirea generală se realizează în cuptoarele camerei. Sudarea se realizează cu aceleași aliaje din care sunt realizate piesele turnate, folosind un electrod de consum de wolfram cu un diametru de 2-6 mm la consum  argon 5-12 l / min. Rezistența curentului de sudare este de obicei 25-40 A pe 1 mm diametru de electrod.

Porozitatea la turnare este eliminată prin impregnare cu lac bakelit, lac de asfalt, ulei de uscare sau sticlă lichidă. Impregnarea se realizează în cazane speciale sub presiune de 490-590 kPa, cu expunere preliminară a pieselor turnate într-o atmosferă rarefiată (1, 3-6,5 kPa). Temperatura lichidului de impregnare este menținută la 100 ° C. După impregnare, piesele turnate sunt uscate la 65-200 ° C, timp în care lichidul de impregnare se întărește și este controlat din nou.

Aluminiul (aluminiu) este

Aplicație din aluminiu

Folosit pe scară largă ca material structural. Avantajele principale ale aluminiului în această calitate sunt ușurința, flexibilitatea de ștanțare, rezistența la coroziune (în aer aluminiu este acoperit instantaneu cu o peliculă durabilă Al2O3, care împiedică oxidarea ulterioară a acesteia), conductivitatea termică ridicată, non-toxicitatea compușilor săi. În special, aceste proprietăți au făcut ca aluminiul să fie extrem de popular în fabricarea de articole de gătit, folie de aluminiu în industria alimentară și pentru ambalare.

Principalul dezavantaj al aluminiului ca material structural este rezistența sa scăzută, prin urmare, pentru a se întări, este de obicei fuzionat cu o cantitate mică de cuprum și magneziu (aliajul se numește duralumin).

Conductivitatea electrică a aluminiului este de doar 1,7 ori mai mică decât cea a cuprumului, în timp ce aluminiul este de aproximativ 4 ori mai ieftin pe kilogram, dar datorită densității sale de 3,3 ori mai mică, are nevoie de aproximativ 2 ori mai puțin în greutate pentru a obține o rezistență egală. . Prin urmare, este utilizat pe scară largă în inginerie electrică pentru fabricarea firelor, ecranarea lor și chiar în microelectronică la fabricarea conductoarelor în jetoane. Conductivitatea electrică mai scăzută a aluminiului (37 1 / ohm) în comparație cu cuprumul (63 1 / ohm) este compensată de o creștere a secțiunii transversale a conductoarelor de aluminiu. Dezavantajul aluminiului ca material electrotehnic este prezența unei pelicule durabile de oxid care îngreunează lipirea.

Datorită complexului său de proprietăți, este distribuit pe scară largă în echipamente termice.

Aluminiul și aliajele sale își păstrează rezistența la temperaturi extrem de scăzute. Datorită acestui fapt, este utilizat pe scară largă în tehnologia criogenică.

Coeficientul de reflectare ridicat, combinat cu costul redus și ușurința de pulverizare face din aluminiu un material ideal pentru fabricarea oglinzilor.

În producția de materiale de construcție ca agent generator de gaz.

Rezistența la coroziune și la scară sunt distribuite oțelului și altor aliaje, de exemplu, supape ICE cu piston, palete de turbină, turnuri de recuperare a uleiului, echipamente de schimb de căldură și zinc este înlocuit.

Sulfura de aluminiu este utilizată pentru a produce hidrogen sulfurat.

Cercetările sunt în curs de dezvoltare pentru a dezvolta aluminiu spumos ca un material deosebit de puternic și ușor.

Ca o componentă a termitei, amestecuri pentru aluminotermie

Aluminiul este utilizat pentru a reduce metalele rare din oxizii sau halogenele lor.

Aluminiul este o componentă importantă a multor aliaje. De exemplu, în bronzurile din aluminiu, componentele principale sunt cupru și aluminiu. În aliajele de magneziu, aluminiul este cel mai adesea folosit ca aditiv. Pentru fabricarea spiralelor în încălzitoare electrice se folosește fechral (Fe, Cr, Al) (împreună cu alte aliaje).

cafea din aluminiu "înălțime \u003d" 449 "src \u003d" / imagini / investiții / img920791_21_Klassicheskiy_italyanskiy_proizvoditel_kofe_iz_alyuminiya.jpg "title \u003d" (! LANG: 21. Cafea clasică din aluminiu italiană" width="376" />!}

Când aluminiul era foarte scump, din el se confecționau diverse obiecte de bijuterii. Deci, Napoleon al III-lea a comandat butoane din aluminiu, iar în 1889, Dmitri Ivanovici Mendeleev a fost prezentat cu solzi cu boluri din aur și aluminiu. Moda pentru ei a trecut imediat când au apărut noile tehnologii (dezvoltări) pentru producția sa, reducând de multe ori costul. Acum, aluminiu este uneori folosit la fabricarea de bijuterii.

În Japonia, aluminiul este utilizat la fabricarea bijuteriilor tradiționale, înlocuind.

Aluminiul și compușii săi sunt folosiți ca un rachetă de înaltă eficiență în combustibili cu rachete cu două componente și ca o componentă combustibilă în combustibilii rachete solide. Următorii compuși din aluminiu prezintă cel mai mare interes ca rachetă:

Aluminiu sub formă de combustibil în combustibili solizi cu rachete. De asemenea, este utilizat sub formă de pulbere și suspensii în hidrocarburi.

Hidrură de aluminiu.

Aluminiu boranat.

Trimetil aluminiu.

Trietilaluminiu.

Tripropylaluminum.

Trietilaluminul (de obicei, împreună cu trietilboronul) este de asemenea utilizat pentru aprinderea chimică (adică ca combustibil de pornire) la motoarele cu rachete, deoarece se auto-aprinde în oxigen gazos.

Are un efect toxic ușor, dar mulți compuși anorganici solubili în apă rămân în stare dizolvată mult timp și pot avea un efect dăunător asupra oamenilor și animalelor cu sânge cald prin apa potabilă. Cele mai toxice cloruri, nitrați, acetati, sulfați, etc. Pentru om, următoarele doze de compuși de aluminiu (mg / kg corp) au efect toxic atunci când sunt ingerate.

acetat de aluminiu - 0,2-0,4;

hidroxid de aluminiu - 3,7-7,3;

aluminium de aluminiu - 2.9.

Afectează în primul rând sistemul nervos (se acumulează în țesutul nervos, ceea ce duce la tulburări severe ale sistemului nervos central). Cu toate acestea, proprietatea neurotoxicității aluminiului a început să fie studiată de la mijlocul anilor '60, deoarece mecanismul excreției sale împiedică acumularea de metal în corpul uman. În condiții normale, în urină pot fi excretate până la 15 mg de element pe zi. În consecință, cel mai mare efect negativ este observat la persoanele cu funcție excretorie renală afectată.

Conform unor studii biologice, aportul de aluminiu în corpul uman a fost considerat un factor în dezvoltarea bolii Alzheimer, dar aceste studii au fost ulterior criticate și concluzia despre relația unuia cu celălalt a fost respinsă.

caracteristicile chimice ale aluminiului sunt determinate de afinitatea sa mare pentru oxigen (în minerale  aluminiul intră în octaedru și tetraedru de oxigen), valență constantă (3), slabă solubilitate a majorității compușilor naturali. În procesele endogene în timpul solidificării magmei și formării rocilor ignee, aluminiul intră în rețeaua de cristal a feldspaților, mica și a altor minerale - aluminosilicați. În biosferă, aluminiu este un migrant slab, este puțin în organisme și în hidrosferă. Într-un climat umed, în care reziduurile de descompunere a vegetației copioase formează numeroși acizi organici, aluminiul migrează în soluri și ape sub formă de compuși coloidali organominerali; aluminiu este adsorbit de coloizi și precipită în partea inferioară a solurilor. Legătura aluminiului cu siliciu este parțial perturbată și mineralele sunt formate în locuri din tropice - hidroxizi de aluminiu Aluminium-boehmite, diaspora, hidrargilită. Cea mai mare parte a aluminiului este o parte din aluminosilicați - kaolinite, beidellite și alte minerale de argilă. Mobilitatea slabă determină acumularea reziduală de aluminiu în scoarța meteorică a tropice umede. Ca urmare, se formează bauxite eluviale. În epocile geologice trecute, bauxitele s-au acumulat și în lacuri și în zona de coastă a mărilor din regiunile tropicale (de exemplu, bauxite sedimentare din Kazahstan). În stepele și deșerturile, unde materia vie este mică, iar apele sunt neutre și alcaline, aluminiul migrează cu greu. Cea mai viguroasă migrație a aluminiului se face în regiunile vulcanice, unde se observă ape fluviale puternic acide și subterane bogate în aluminiu. În locurile de deplasare a apelor acide cu alcalin - marin (în estuare și altele), aluminiul precipită cu formarea de depozite de bauxită.

Aluminiul face parte din țesuturile animalelor și plantelor; în organele animalelor de mamifere s-a găsit 10-3 până la 10-5% din aluminiu (per materie primă). Aluminiul se acumulează în ficat, pancreas și glanda tiroidă. În produsele vegetale, conținutul de aluminiu variază de la 4 mg la 1 kg de materie uscată (cartofi) la 46 mg (napi galbeni), la produsele de origine animală - de la 4 mg (miere) la 72 mg la 1 kg de materie uscată (). În dieta zilnică a omului, conținutul de aluminiu atinge 35-40 mg. Organisme cunoscute sunt concentratoarele de aluminiu, de exemplu, cocoșii (Lycopodiaceae), care conțin până la 5,3% aluminiu în cenușă, moluște (Helix și Lithorina), în care 0,2-0,8% aluminiu este în cenușă. Formând compuși insolubili cu fosfați, aluminiu perturbă alimentația plantelor (absorbția fosfaților de către rădăcini) și a animalelor (absorbția fosfaților din intestine).

Principalul dobânditor este aviația. Cele mai încărcate elemente ale aeronavei (carcasă, set de întărire a puterii) sunt fabricate din duralumină. Și în spațiu acest aliaj a fost luat. Și chiar pe lună a venit și s-a întors pe Pământ. Și stațiile „Luna”, „Venus”, „Marte”, create de designerii biroului, care a fost condus timp de mai mulți ani de George Nikolaevici Babakin (1914-1971), nu s-ar putea descurca fără aliaje de aluminiu.

Aliajele sistemelor de aluminiu - mangan și aluminiu - magneziu (AMts și AMg) sunt materialul principal al cătușelor de „rachete” și „meteori” de mare viteză - hidrofoiluri.

Dar nu numai în spațiul, aviația, transportul maritim și fluvial, se folosesc aliaje de aluminiu. Aluminiul deține o poziție puternică în transportul la sol. Utilizarea pe scară largă a aluminiului în industria auto este indicată de aceste date. În 1948, 3,2 kg de aluminiu s-au folosit pe unul, în 1958 - 23,6, în 1968 - 71,4, iar astăzi această cifră depășește 100 kg. Au apărut aluminiu și șină. Iar super-expresul Russian Express este mai mult de 50% fabricat din aliaje de aluminiu.

În construcții se folosește tot mai mult aluminiu. În clădirile noi se folosesc adesea grinzi puternice și ușoare, podele, coloane, balustrade, garduri, elemente ale sistemelor de ventilație din aliaje pe bază de aluminiu. În ultimii ani, aliajele de aluminiu au intrat în construcția multor clădiri publice, complexe sportive. Există încercări de a folosi aluminiu ca material pentru acoperișuri. Un astfel de acoperiș nu se teme de amestecurile de dioxid de carbon de compuși cu sulf, compuși de azot și alte impurități dăunătoare, care intensifică extrem de mult coroziunea atmosferică a fierului de acoperiș.

Ca aliaje de turnare, se folosesc silumine - aliaje ale sistemului de aluminiu - siliciu. Astfel de aliaje au o fluiditate bună, conferă mici contracții și segregare (eterogenitate) în piesele turnate, ceea ce permite turnarea părților cele mai complicate prin metoda de formare, de exemplu, carcase pentru motoare, rotori de pompe, carcase de instrumente, blocuri de motoare cu combustie internă, pistoane, capete și cămăși de cilindru motoare cu piston

Luptă pentru declin costul  aliajele de aluminiu au fost încununate cu succes. De exemplu, siluminul este de 2 ori mai ieftin decât aluminiul. De obicei, dimpotrivă, aliajele sunt mai scumpe (pentru a obține un aliaj, trebuie să obțineți o bază curată, iar apoi alierea pentru a obține un aliaj). Metalurgiștii sovietici de la uzina de aluminiu Dnepropetrovsk în 1976 au stăpânit producția de silumine direct din aluminosilicați.

Aluminiul este cunoscut de multă vreme în inginerie electrică. Cu toate acestea, până de curând, cantitatea de aluminiu era limitată la liniile de alimentare și, în cazuri rare, la cablurile de alimentare. Industria cablurilor a fost dominată de cupru și plumb. Elementele conductoare ale construcției cablurilor erau realizate din cuprum, iar învelișul metalic a fost realizat plumb  sau aliaje pe bază de plumb. Timp de mai multe decenii (pentru prima dată au fost propuse teci de plumb pentru protejarea miezurilor de cablu în 1851) a fost singurul material metalic pentru teci de cablu. El este excelent în acest rol, dar nu fără defecte - densitate ridicată, rezistență scăzută și raritate; acestea sunt doar principalele care au făcut ca o persoană să caute alte metale care pot înlocui în mod adecvat plumbul.

S-a dovedit a fi din aluminiu. Începutul serviciului său în acest rol poate fi considerat în 1939, iar activitatea a fost începută în 1928. Cu toate acestea, o schimbare serioasă a utilizării aluminiului în tehnologia cablurilor s-a produs în 1948, când tehnologia pentru fabricarea carcaselor de aluminiu a fost dezvoltată și stăpânită.

Cuprul, de asemenea, timp de mai multe decenii a fost singurul metal pentru fabricarea de conductoare sub tensiune. Studiile asupra materialelor care ar putea înlocui cuprul au arătat că aluminiu trebuie și poate fi un astfel de metal. Deci, în loc de două metale, în esență cu scopuri diferite, aluminiul a intrat în tehnologia cablurilor.

O astfel de înlocuire are mai multe avantaje. În primul rând, posibilitatea utilizării unei teci de aluminiu ca conductor zero reprezintă o economie semnificativă de metal și reducerea greutății. În al doilea rând, rezistență mai mare. În al treilea rând, - instalare mai ușoară, costuri reduse de transport, costuri reduse de cablu etc.

Cablurile din aluminiu sunt de asemenea utilizate pentru liniile electrice aeriene. Dar a fost nevoie de mult efort, timp pentru a face o înlocuire echivalentă. Multe opțiuni au fost dezvoltate și sunt utilizate în funcție de situația specifică. [Sunt fabricate fire de aluminiu cu o rezistență crescută și o rezistență crescută la fluaj, care se realizează prin alierea cu magneziu până la 0,5%, siliciu până la 0,5%, fier până la 0,45%, întărire și îmbătrânire. Sârmele din oțel-aluminiu sunt utilizate, în special pentru performanțele de întindere mari necesare în locurile unde liniile de alimentare traversează diverse obstacole. Există întinderi de peste 1.500 m, de exemplu, atunci când traversăm râuri.

Transmisie aluminiu electricitate  distanțele lungi sunt utilizate nu numai ca material conductor. În urmă cu o duzină de ani și jumătate, aliajele pe bază de aluminiu au început să fie utilizate pentru fabricarea stâlpilor de linie de transmisie. Au fost construite pentru prima dată în noi tara  în Caucaz. Sunt mai ușoare decât oțelul de aproximativ 2,5 ori și nu necesită protecție la coroziune. Astfel, același metal a deplasat fier, cupru și plumb în inginerie electrică și tehnica de transmitere a energiei electrice.

Și așa sau aproape a fost în alte domenii ale tehnologiei. În industria petrolieră, gaze și chimice, rezervoarele, conductele și alte unități de asamblare realizate din aliaje de aluminiu s-au dovedit bine. Au înlocuit multe metale și materiale rezistente la coroziune, cum ar fi rezervoarele din aliaje de fier-carbon, emailate în interior pentru a stoca lichide agresive (o fisură în stratul de email al acestei construcții scumpe ar putea duce la pierderi sau chiar la un accident).

Peste un milion de tone de aluminiu este consumat anual în lume pentru producția de folie. Grosimea foliei, în funcție de scopul acesteia, se situează în intervalul 0,004-0,15 mm. Aplicarea sa este extrem de diversă. Este utilizat pentru ambalarea diverselor produse alimentare și industriale - ciocolată, dulciuri, medicamente, produse cosmetice, produse foto etc.

Folia se folosește și ca material structural. Există un grup de materiale plastice umplute cu gaz - materiale plastice cu fagure - materiale celulare cu un sistem de celule care se repetă regulat cu forme geometrice obișnuite, ale căror pereți sunt din folie de aluminiu.

Enciclopedia Brockhaus și Efron

CE ESTE ALUMINIU

Ușor, rezistent, rezistent la coroziune și funcțional - această combinație de calități a făcut din aluminiu principalul material structural al timpului nostru. Aluminiul se află în casele în care locuim, mașini, trenuri și avioane, unde acoperim distanțe, în telefoanele mobile și calculatoare, pe rafturile frigiderului și în interioarele moderne. În urmă cu 200 de ani, se știa puțin despre acest metal.

„Ceea ce părea irealizabil de secole, care ieri a fost doar un vis îndrăzneț, astăzi devine o adevărată provocare, iar mâine este o realizare.”

Serghei Pavlovici Korolev
om de știință, proiectant, fondator al cosmonauticii practice

aluminiu - metal alb-argintiu, al 13-lea element al tabelului periodic. Este incredibil, dar adevărat: aluminiul este cel mai abundent metal de pe Pământ, reprezintă mai mult de 8% din masa totală a scoarței terestre și acesta este al treilea element chimic cel mai abundent de pe planeta noastră după oxigen și siliciu.

În același timp, aluminiul nu apare în natură în forma sa pură datorită activității chimice ridicate. De aceea, am aflat despre asta relativ recent. Formal, aluminiu a fost obținut abia în 1824 și a trecut o altă jumătate de secol înainte de începerea producției sale industriale.

Cel mai adesea în natură, aluminiu se găsește în alaun. Acestea sunt minerale care combină două săruri de acid sulfuric: una bazată pe un metal alcalin (litiu, sodiu, potasiu, rubidiu sau cesiu), iar cealaltă pe baza metalului din grupa a treia a tabelului periodic, în principal aluminiu.

Alum este folosit astăzi în purificarea apei, în gătit, medicamente, cosmetologie, în industria chimică și în alte industrii. Apropo, aluminiul și-a primit numele tocmai datorită alum, care în latină se numea alumen.

corindon

Rubinele, safirele, smaraldele și acvamarina sunt minerale din aluminiu.
Primele două se referă la corindon - aceasta este alumina (Al2O3) sub formă cristalină. Are transparență naturală, iar în forță este pe locul doi doar la diamante. Sticla rezistentă la gloanțe, portofole pentru avioane, ecrane pentru smartphone-uri sunt realizate cu safir.
Și unul dintre mineralele mai puțin valoroase de corindon - emery este folosit ca material abraziv, inclusiv pentru crearea șmirghelului.

Astăzi, sunt cunoscuți aproape 300 de compuși și minerale diferite de aluminiu - de la feldspat, care este principalul mineral care formează roca pe Pământ, până la rubin, safir sau smarald, care nu sunt atât de frecvente.

Hans Christian Oersted (1777-1851) - fizician danez, membru de onoare al Academiei de Științe din Sankt Petersburg (1830). Născut în orașul Rudkörbing în familia unui farmacist. În 1797 a absolvit Universitatea din Copenhaga, în 1806 - a devenit profesor.

Oricât de obișnuită a fost aluminiul, descoperirea sa a devenit posibilă doar atunci când un instrument nou a apărut la dispoziția oamenilor de știință, care permite împărțirea substanțelor complexe în cele simple, - curent electric.

Și în 1824, folosind procesul de electroliză, fizicianul danez Hans Christian Oersted a obținut aluminiu. Acesta a fost contaminat cu impuritățile de potasiu și mercur implicate în reacții chimice, dar acesta a fost primul caz al producției de aluminiu.

Folosind electroliză, astăzi este produs aluminiu.

Materia primă pentru producția de aluminiu este astăzi un alt minereu de aluminiu obișnuit în natură - bauxites. Aceasta este o rocă argiloasă, constând în diverse modificări ale hidroxidului de aluminiu amestecat cu oxizi de fier, siliciu, titan, sulf, galiu, crom, vanadiu, săruri de carbonat de calciu, fier și magneziu - aproape jumătate din tabelul periodic. În medie, o tonă de aluminiu este produsă din 4-5 tone de bauxită.

bauxites

Bauxite în 1821 au fost descoperite de geologul Pierre Bertier în sudul Franței. Rasa și-a primit numele în onoarea localității Le Baux (Les Baux), unde a fost găsită. Aproximativ 90% din rezervele de bauxită din lume sunt concentrate în țările zonelor tropicale și subtropicale - în Guineea, Australia, Vietnam, Brazilia, India și Jamaica.

De la bauxită obțineți alumină. Acesta este oxidul de aluminiu Al 2 O 3, care are forma unei pulberi albe și din care metalul este produs prin electroliză în instalațiile de aluminiu.

Producția de aluminiu necesită o cantitate imensă de energie electrică. Pentru a produce o tonă de metal este nevoie de aproximativ 15 MWh de energie - o cantitate de 100 de apartamente consumă timp de o lună întreagă. Prin urmare, este foarte rezonabil să construiți fabrici de aluminiu lângă surse de energie puternice și regenerabile. Cea mai bună soluție este centrale hidroelectricereprezentând cel mai puternic dintre toate tipurile de „energie verde”.

Proprietăți din aluminiu

Aluminiul are o combinație rară de proprietăți valoroase. Acesta este unul dintre cele mai ușoare metale din natură: este de aproape trei ori mai ușor decât fierul, dar este puternic, extrem de ductil și nu este supus coroziunii, deoarece suprafața sa este întotdeauna acoperită cu cea mai subțire, dar foarte puternică peliculă de oxid. Nu magnetizează, conduce perfect curentul electric și formează aliaje cu aproape toate metalele.

ușor

De trei ori mai ușor decât fierul

durabil

Comparabil în rezistență la oțel

plastic

Potrivit tuturor tipurilor de prelucrare

Fără coroziune

Pelicula de oxid subțire protejează împotriva coroziunii

Aluminiul este ușor prelucrat prin presiune, atât la cald, cât și la rece. Se pretează la rulare, desen, ștampilare. Aluminiul nu arde, nu necesită colorare specială și nu este toxic spre deosebire de plastic.

Ductilitatea aluminiului este foarte mare: din ea este posibilă realizarea de foi cu o grosime de doar 4 microni și cea mai subțire sârmă. Și folia de aluminiu ultra-subțire este de trei ori mai subțire decât părul uman. În plus, în comparație cu alte metale și materiale, este mai economic.

Capacitatea ridicată de a forma compuși cu diverse elemente chimice a dat naștere la multe aliaje de aluminiu. Chiar și o mică parte din impurități schimbă semnificativ caracteristicile metalului și deschide noi zone pentru aplicarea sa. De exemplu, combinația de aluminiu cu siliciu și magneziu în viața de zi cu zi poate fi găsită literalmente pe drum - sub formă de jante din aliaj, motoare, în elemente de șasiu și alte părți ale unei mașini moderne. Și dacă adăugați zinc într-un aliaj de aluminiu, atunci probabil că îl țineți acum în mâini, pentru că acesta este folosit la fabricarea de cutii pentru telefoane mobile și tablete. Între timp, oamenii de știință continuă să inventeze noi și noi aliaje de aluminiu.
Rezerve de aluminiu
  Aproximativ 75% din aluminiul produs pe toată durata de viață a industriei este încă în uz.

Articolul a folosit fotografii © Shutterstock și © Rusal.

Tip de lecție. Combinat.

obiective:

de învățământ:

1. Actualizați cunoștințele elevilor despre structura atomului, simțurile fizice ale numărului de serie, numărul grupului, numărul perioadei folosind exemplul din aluminiu.

2. Pentru a forma în rândul studenților că aluminiul în stare liberă are proprietăți fizice și chimice speciale, caracteristice.

Dezvoltarea:

1. Pentru a stârni interesul pentru studiul științei prin furnizarea de rapoarte istorice și științifice scurte despre trecutul, prezentul și viitorul aluminiului.

2. Să continue formarea abilităților de cercetare ale studenților atunci când lucrează cu literatură și lucrări de laborator.

3. Pentru a extinde conceptul de dezvăluire amfoterică a structurii electronice a aluminiului, proprietățile chimice ale compușilor săi.

de învățământ:

1. Pentru a încuraja respectul pentru mediu, oferind informații despre posibila utilizare a aluminiului ieri, azi, mâine.

2. Să formeze abilitățile de a lucra în echipă pentru fiecare elev, să țină seama de opinia întregului grup și să-și apere corect propriul, efectuând lucrări de laborator.

3. Cunoașterea studenților cu etica științifică, onestitatea și decența oamenilor de știință din trecut, oferind informații despre lupta pentru dreptul de a fi descoperitorul aluminiului.

REPETIȚIA MATERIALULUI PASAT de subiecte alcaline și alcaline Pământ M (REPETIȚIE):

Care este numărul de electroni la nivelul energiei externe a alcalinului și alcalinului Pământ M?

Ce produse se formează atunci când interacționează cu oxigenul de sodiu sau potasiu? (peroxid), este capabil să producă peroxid în reacție cu oxigenul? (nu, în urma reacției se formează oxid de litiu.)

Cum să obțineți oxizi de sodiu și potasiu? (calcinarea peroxizilor cu Me, Pr: 2Na + Na2O2 \u003d 2Na 2O).

Metalele alcaline și alcaline de pământ prezintă stări de oxidare negative? (Nu, nu, pentru că sunt agenți reducători puternici.).

Cum se schimbă raza unui atom în subgrupurile principale (de sus în jos) ale sistemului periodic? (în creștere), cu ce este legat acest lucru? (cu o creștere a numărului de niveluri de energie).

Care dintre grupurile de metale pe care le-am studiat sunt mai ușoare decât apa? (în alcaline).

În ce condiții se formează hidruri în metale alcaline de pământ? (la temperaturi ridicate).

Care substanță calciul sau magneziul reacționează mai activ cu apa? (Calciul reacționează mai activ. Magneziul reacționează activ cu apa numai atunci când este încălzit la 100 0 С).

Cum variază solubilitatea hidroxizilor de metale alcaline din apă, de la calciu la bariu? (solubilitatea în apă crește).

Povestiți-ne despre caracteristicile de stocare a metalelor alcaline și alcaline, de ce sunt depozitate în acest fel? (deoarece aceste metale sunt foarte reactive, sunt depozitate în containere sub un strat de kerosen).

LUCRU DE CONTROL pe subiectele alcaline și alcaline Pământ M:

SCRISOARE DE LECȚIE (STUDIU A NOULU MATERIAL):

profesor:   Bună băieți, astăzi vom studia subgrupul IIIA. Enumerați elementele localizate în subgrupa IIIA?

care învață: Include elemente precum bor, aluminiu, galiu, indiu și taliu.

profesor:   Ce număr de electroni conțin la nivelul energiei externe, starea de oxidare?

care învață: Trei electroni, starea de oxidare +3, deși starea de oxidare +1 este mai stabilă pentru taliu.

profesor: Proprietățile metalice ale elementelor subgrupului de bor sunt mult mai puțin pronunțate decât cele ale elementelor subgrupului beriliu. Bohr nu este M. Ulterior, în cadrul subgrupului, cu o creștere a încărcării nucleare M, proprietățile sunt îmbunătățite. Al  - deja M, dar nu este tipic. Hidroxidul său are proprietăți amfoter.

Dintre M subgrupurile principale ale grupului III, aluminiul are cea mai mare importanță, proprietățile cărora le vom studia în detaliu. Este interesant pentru noi, deoarece este un element de tranziție.