Круг дюралевый

Круг дюралевый — общая характеристика

Круг дюралевый — прессованный пруток круглого сечения из деформируемых алюминиевых сплавов повышенной прочности. Дюралюминий объединяет группу термоупрочняемых сплавов на основе алюминия, легированных медью, магнием, цинком и другими элементами. Прутки сочетают высокую удельную прочность с малой плотностью (2,78–2,85 г/см³), что делает их востребованными в авиастроении, машиностроении, судостроении и строительстве.

Прессованные прутки круглого сечения выпускаются по ГОСТ 21488-97. Химический состав регламентирован ГОСТ 4784-2019 (заменил ГОСТ 4784-97 с 01.09.2019). Наиболее распространённые марки дюралевых кругов — Д16 и В95. Обе относятся к высокопрочным сплавам, но принадлежат к разным легирующим системам и различаются по технологическим свойствам.

Марки дюралевых кругов

Сплав Д16 — система Al-Cu-Mg

Д16 — классический дюралюминий, легированный медью (3,8–4,9 %), магнием (1,2–1,8 %) и марганцем (0,3–0,9 %). Основа — алюминий (90,9–94,7 %). Сплав относится к термоупрочняемым: после закалки и старения приобретает высокую прочность при сохранении достаточной пластичности.

Характерные свойства круга Д16:

Параметр	Значение
Плотность	2,78 г/см³
Обрабатываемость резанием	Удовлетворительная в закалённом и состаренном состоянии
Свариваемость	Контактная (точечная) сварка — допускается; сварка плавлением — не рекомендуется из-за склонности к трещинообразованию
Коррозионная стойкость	Удовлетворительная; повышается плакировкой или анодированием

Состояние Д16Т означает, что пруток прошёл закалку (нагрев до 495–505 °C, охлаждение в воде) и естественное старение при комнатной температуре в течение 4–5 суток. Это состояние обеспечивает максимальную прочность среди дюралюминов серии Д. Прутки Д16 применяются для силовых элементов конструкций: лонжеронов, шпангоутов, обшивки, бурильных труб, деталей транспортных машин.

Сплав В95 — система Al-Zn-Mg-Cu

В95 — высокопрочный сплав, легированный цинком (5,0–7,0 %), магнием (1,8–2,8 %), медью (1,4–2,0 %), марганцем (0,2–0,6 %) и хромом (0,10–0,25 %). Основа — алюминий (86,3–91,5 %). По пределу прочности В95 превосходит Д16 на 20–25 %, однако уступает ему по пластичности и коррозионной стойкости.

Характерные свойства круга В95:

Параметр	Значение
Плотность	2,85 г/см³
Пластичность	Низкая в термообработанном состоянии; чувствительность к надрезам
Свариваемость	Ограниченная; допускается только контактная сварка. Аргонодуговая сварка невозможна
Коррозионная стойкость	Удовлетворительная в нормальных условиях; низкая под механическим напряжением. Плакировка или анодирование обязательны

Состояние В95Т1 — закалка (нагрев до ~470 °C, охлаждение в воде) с последующим искусственным старением (120–125 °C, ~24 ч). Это режим максимальной прочности. Для повышения коррозионной стойкости при незначительном снижении прочности применяют режимы ступенчатого старения Т2 и Т3. Прутки В95 предназначены для высоконагруженных конструкций, работающих преимущественно на сжатие: силовые элементы планера, стрингеры, шпангоуты, рамы транспортных средств.

Химический состав по ГОСТ 4784-2019

Элемент	Д16, %	В95, %
Al (основа)	90,9–94,7	86,3–91,5
Cu	3,8–4,9	1,4–2,0
Mg	1,2–1,8	1,8–2,8
Zn	≤ 0,25	5,0–7,0
Mn	0,3–0,9	0,2–0,6
Cr	≤ 0,10	0,10–0,25
Fe	≤ 0,50	≤ 0,50
Si	≤ 0,50	≤ 0,50
Ti	≤ 0,15	≤ 0,05

Примеси железа и кремния снижают пластичность и трещиностойкость, поэтому для ответственных конструкций выпускаются марки повышенной чистоты — Д16ч, В95пч, В95оч — с пониженным содержанием примесей.

Механические свойства прутков по ГОСТ 21488-97

Минимальные гарантированные значения при температуре +20 °C для прутков диаметром 10–100 мм:

Марка, состояние	σв, МПа	σ0,2, МПа	δ, %
Д16.Т (закалка + ест. старение)	≥ 390	≥ 245	≥ 8
В95.Т1 (закалка + иск. старение)	≥ 490	≥ 410	≥ 7

Фактические значения предела прочности прутков В95Т1 на практике достигают 530–570 МПа. При повышении рабочей температуры свыше 120 °C прочность В95 снижается, и для длительной работы при нагреве предпочтительнее Д16, сохраняющий стабильные характеристики до 150–170 °C.

Состояния поставки и термообработка

Прутки по ГОСТ 21488-97 поставляются в нескольких состояниях, каждое из которых определяет механические свойства:

Обозначение	Расшифровка	Особенности
Без обозначения	Горячепрессованный, без термообработки	Пониженная прочность, повышенная пластичность
М	Отожжённый (мягкий)	Максимальная пластичность, минимальная прочность
Т	Закалённый и естественно состаренный	Оптимальное сочетание прочности и пластичности (Д16Т)
Т1	Закалённый и искусственно состаренный	Максимальная прочность (В95Т1), пониженная пластичность

Выбор состояния зависит от назначения детали. Для конструкций, работающих на растяжение и усталость, предпочтителен круг Д16Т. Для деталей, работающих на сжатие при высоких статических нагрузках, — круг В95Т1.

Сортамент круглых прутков по ГОСТ 21488-97

Стандарт устанавливает следующие параметры прессованных прутков круглого сечения:

Параметр	Значение
Форма сечения	Круглое (КР), квадратное (КВ), шестигранное (ШГ)
Диаметр круглых прутков	Ряд стандартных значений по таблице 1 ГОСТ 21488-97
Точность изготовления	Нормальная, повышенная, высокая
Длина немерная: d до 80 мм	1,0–6,0 м
Длина немерная: d 80–110 мм	1,0–5,0 м
Длина немерная: d свыше 110 мм	0,5–4,0 м

Прутки диаметром до 15 мм включительно в состоянии без термообработки или отожжённом могут поставляться в бухтах. Допускается также мерная длина и длина, кратная мерной — по согласованию с потребителем.

Области применения дюралевого круга

Сочетание высокой удельной прочности и малого веса определяет применение круга дюралевого в следующих отраслях:

Авиа- и ракетостроение — силовые элементы фюзеляжа, стрингеры, лонжероны, шпангоуты, обшивка, крепёж. Это основная область применения, определившая развитие дюралюминиевых сплавов.

Машиностроение — валы, оси, детали ходовых частей, рамы транспортных средств, ступицы. Прутки Д16Т используются для деталей, работающих на усталость; В95Т1 — для деталей под статическую нагрузку на сжатие.

Судостроение — элементы надстроек, набора корпуса, палубное оборудование. Применяется с обязательной защитой от коррозии (анодирование, плакировка, лакокрасочные покрытия).

Строительство — несущие каркасы фасадных систем, мачтовые конструкции, элементы мостов. Используются прутки из Д16Т при умеренных нагрузках.

Нефтегазовая отрасль — бурильные трубы, элементы скважинного оборудования из сплава Д16.

Из дюралевого круга также изготавливают дюралевые плиты Д16, а в качестве сортового проката из тех же сплавов выпускают шестигранник дюралевый.

Формы поставки дюралевого круга

Круг дюралевый поставляется в виде прессованных прутков круглого сечения. Основные характеристики поставки:

Сечение — круглое. Поверхность — прессованная (без механической обработки) или шлифованная (по согласованию). Упаковка — пучки или связки, защищённые от механических повреждений при транспортировке. Сопроводительная документация включает сертификат качества с указанием марки сплава, состояния материала, механических свойств партии и номера плавки.

При заказе указываются: марка сплава, состояние (Т, Т1, М или без термообработки), форма сечения (КР), диаметр, точность изготовления, длина. Пример обозначения по ГОСТ 21488-97: Пруток Д16.Т КР50×3000 — пруток из сплава Д16, закалённый и естественно состаренный, круглый, диаметром 50 мм, длиной 3000 мм.