Русский

Алюминий 5083

Алюминий 5083 — это коррозионно-стойкий алюминиевый сплав с высокой прочностью, подходящий для ЧПУ-обработки компонентов в морских, криогенных и транспортных применениях, где важны свариваемость и механическая надежность.

Введение в алюминий 5083

Алюминий 5083 — это не подвергающийся термообработке алюминиево-магниево-марганцевый сплав, известный исключительной коррозионной стойкостью, высокой прочностью в отожжённом состоянии и отличной работоспособностью в экстремальных условиях. Его превосходная стойкость к морской воде и промышленным химическим веществам делает его идеальным для применения в судостроении и транспортной отрасли.

Этот сплав хорошо показывает себя в ЧПУ-обработке тяжёлонагруженных конструкционных компонентов, топливных баков, судостроительных деталей и криогенных сосудов. Благодаря надёжной свариваемости и умеренной обрабатываемости, алюминий 5083 является оптимальным выбором для деталей, которым требуются прочность, коррозионная стойкость и долговременная стабильность.

Химические, физические и механические свойства алюминия 5083

Химический состав (типовой)

Элемент	Диапазон содержания (мас. %)	Ключевая функция
Алюминий (Al)	Остальное	Основной металл, обеспечивающий малый вес и коррозионную стойкость
Магний (Mg)	4,0–4,9	Основной упрочняющий элемент и источник коррозионной стойкости
Марганец (Mn)	0,4–1,0	Повышает вязкость и усталостные характеристики
Хром (Cr)	0,05–0,25	Улучшает коррозионную стойкость и сопротивление напряжениям
Железо (Fe)	≤0,40	Остаточный элемент
Кремний (Si)	≤0,40	Остаточный элемент
Медь (Cu)	≤0,10	Низкое содержание сохраняет коррозионную стойкость
Цинк (Zn)	≤0,25	Остаточный элемент
Титан (Ti)	≤0,15	Измельчение зерна

Физические свойства

Свойство	Типовое значение	Стандарт / условия испытаний
Плотность	2,66 г/см³	ASTM B311
Температура плавления	570–640°C	ASTM E299
Теплопроводность	121 Вт/м·K при 25°C	ASTM E1952
Электропроводность	28% IACS при 20°C	ASTM B193
Коэффициент теплового расширения	25,1 µm/m·°C	ASTM E228
Удельная теплоёмкость	900 J/kg·K	ASTM E1269
Модуль упругости	72,5 GPa	ASTM E111

Механические свойства (состояние H116 / O)

Свойство	Типовое значение	Стандарт испытаний
Предел прочности при растяжении	305–340 MPa (H116)	ASTM E8/E8M
Предел текучести (0,2%)	215–240 MPa (H116)	ASTM E8/E8M
Относительное удлинение	≥12% (H116), ≥18% (O)	ASTM E8/E8M
Твёрдость	80 HB (H116)	ASTM E10
Усталостная прочность	115 MPa	ASTM E466
Ударная вязкость	Отличная	ASTM E23

Ключевые характеристики алюминия 5083

Выдающаяся коррозионная стойкость: Отличная работа в морской воде, соляном тумане и химических средах делает 5083 одним из основных сплавов для судостроения, оборонной промышленности и резервуаров. Не проявляет коррозионного растрескивания под напряжением в средах с высоким содержанием хлоридов.

Высокая прочность без термообработки: Достигает предела прочности до 340 MPa без термообработки — идеально для сварных конструкций и криогенных ёмкостей, где важно избежать термических деформаций.

Отличная свариваемость: Поддерживает сварку MIG и TIG с минимальным снижением прочности в зоне термического влияния (HAZ). В качестве присадочного металла часто используют 5183 или 5356 для сохранения прочности конструкции.

Умеренная обрабатываемость: Оценка обрабатываемости составляет ~55% от свободнорежущей латуни. Правильная геометрия инструмента и методы отвода стружки позволяют достигать допусков ±0,01 мм и Ra ≤1,6 µm на готовых деталях.

Криогенная вязкость и размерная стабильность: Хорошо работает при отрицательных температурах, что делает его подходящим для транспортировки СПГ и холодного хранения в аэрокосмических приложениях.

Проблемы и решения при ЧПУ-обработке алюминия 5083

Проблемы обработки

Образование нароста (BUE): налипание материала на инструмент при обработке на низких скоростях.
Низкая твёрдость: приводит к износу инструмента и задирам поверхности без правильной подготовки режущей кромки.
Чувствительность к сварочным деформациям: требуется плоское прижатие и стабильная оснастка, чтобы сохранить точность размеров после сварки.

Оптимизированные стратегии обработки

Выбор инструмента

Параметр	Рекомендация	Обоснование
Материал инструмента	Твердосплав без покрытия или с покрытием TiB₂	Контролирует образование BUE и износ кромки
Геометрия	Положительная геометрия, широкие стружечные канавки	Улучшает сход стружки и снижает силы резания
Скорость резания	150–300 m/min	Балансирует тепловыделение и качество поверхности
Подача	0.10–0.30 mm/rev	Предотвращает вибрации и обеспечивает качество поверхности
Охлаждение	Обильная подача большим расходом	Охлаждает зону резания и эффективно удаляет стружку

Режимы резания для алюминия 5083 (соответствие ISO 513)

Операция	Скорость (m/min)	Подача (mm/rev)	Глубина резания (mm)	Давление СОЖ (bar)
Черновая обработка	150–220	0.15–0.30	2.0–4.0	20–30 (Flood)
Чистовая обработка	220–300	0.05–0.15	0.2–1.0	30–50 (Flood)

Поверхностная обработка ЧПУ-деталей из алюминия 5083

Анодирование: Анодирование типа II обеспечивает коррозионную защиту при толщине оксидного слоя 5–25 µm. Тип III (твёрдое анодирование) повышает износостойкость, формируя слой до 50 µm; однако из-за высокого содержания магния равномерность цвета может отличаться.
Порошковое покрытие: Покрытие 60–120 µm улучшает стойкость к УФ, истиранию и агрессивным химическим средам. Наносится электростатически и отверждается при ~200°C.
Электрополирование: Позволяет получить финиш ниже Ra 0.2 µm, повышая чистоту поверхности и усталостную долговечность для чистых помещений или аэрокосмических применений.
Пассивация: Применяется перед нанесением покрытия или герметизацией для удаления загрязнений и повышения стабильности оксидной плёнки.
Шлифование щётками: Поверхности Ra 0.8–1.6 µm для архитектурной отделки, табличек или декоративных панелей.
Алодиновое покрытие: Хроматная конверсия по MIL-DTL-5541F повышает коррозионную стойкость и сохраняет электропроводность для морских и электронных изделий.
УФ-покрытие: Прозрачные слои 5–15 µm улучшают стойкость к царапинам и химическим воздействиям на видимых элементах.
Лакировка: Прозрачные плёнки 10–30 µm защищают вывески и панели управления от коррозии и износа при эксплуатации.