Способ изготовления деталей из дуралюмина

 

(72) Авторы изобретения

Л, В. Авдошина и A. В. Попов (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

ИЗ ДУРАЛЮМИНА

Изобретение относится к области ме- таллургии, а именно к формообразованию и термообработке изделий из сплавов типа дуралюмин, преимущественно крупногабаритных длинномерных профилей различного вида, работаюших в условиях повышенных температур (выше, 150 С), и может быть использовано в машиностроении, судостроении и других отраслях промышленности. о

Известен способ изготовления деталей, в том числе и длинномерных профилей из дуралюмина (например, из Д16), работающих в условиях повышенных температур, заключающийся в том, что эа- 15 готовку в отожженном состоянии формообразуют, закаливают, правят в свежезакаленноа состоянии, т.е, в ограниченном интервале времени с момента закалки (например, для сплава Д16 в течение 1,5-2 ч) с ограничением степени деформации в пределах 1-3% и производят искусственное старение 1 ) .

Однако, этот способ не позволяет изготавливать подсечки на деталях, трудоемкость проведения правки усложняет технологию и не позволяет уложиться во времени, обеспечивающем удовлеъ ворительную пластичность материала с момента закалки, что снижает качество деталей (в связи со снижением запаса пластичности и увеличением уровня остаточных напряжений) или требует специального термического оборудования.

Кроме того, использование указанного способа приводит к получению деталей с крупным зерном в местах с критическими степенями деформации (Q р =6-14%, в очаге-деформации после закалки), что ухудшает свойства материала, Известен также способ изготовления деталей из дуралюмина (Д16) для работы в условиях повышенных температур, наиболее близкий по технологической сушности к предлагаемому, заключающийся в том, что заготовку после эаквлки фор3 10024 мообразуют в свежезакаленном состоянии и производят искусственное старение (. 2).

Этот способ не приводит к образованию крупного зерна, Однако предназначен данный способ для получения деталей несложных форм типа обшивок, обечаек, так как связан с. ограничением степени деформации в свежезакаленном состоянии в пределах до 3%. fO

В случае использования его для получения деталей более сложных, в том числе длинномерных профилей, деталей с подсечками со степенями деформаций OC;r 7 3%, повышается уровень оста- 15 точных напряжений, снижается запас пластичности, что соответствует разрушению детали в условиях эксплуатации, причем последнее усугубляется процессом искусственного старения, тем самым 2О снижается долговечность конструкции, Кроме того, в связи с указанными ограничениями данный способ ие может быть применен и для изготовления на деталях подсечек глубиной и больше 25

2 мм.

Целью изобретения является расширение технологических,возможностей способа и повышение долговечности деталей. 30

Указанная цель достигается тем, что заготовку после закалки деформируют, затем производят обработку на возврат и осуществляют искусственное старение.

Использование обработки на возврат деформированной детали до искусственного старения уменьшает уровень остаточных напряжений, обеспечивает повышение запаса пластичности материала, и, следовательно, повышение долговечности детали

Описываемый способ осуществляется следующим образом, Д.чинномерные профильные детали (-П =образного сечения) длиной до

9-12 м с радиусом сгиба p.-- 2 (- толщина степени деформеции до

20%) с подсечками высотой до % = 5 мм (ocT до 10%) изготавливают из спла- ва Д16 и предназначаются в искусствен 50 но состаренном состоянии для работы в условиях повышенных температур свыше

150ОС

Листовой материал в отожженном состоянии в процессе раскроя распускается на полосы, которые подвергаются закалке в воде согласна стандартным режимам;

t .".агрева = 495-505 С, время выдержки о

00 в з;юисил:ости от толщины и виде термоагрегата (например, для толшин 1,2-3 мм от 10-15. мин при нагреве в воздушных печах).

Далее заготовку в свежезекаленном состоянии (в пределах времени 1,5-2 ч с момента закалки) деформируют с целью получения профиля с указанными геометрическими параметрами с помощью пуансона и матрицы и на гибочном прессе или на профилегибочном станке (при этом допускается изготовление профилей с радиусами ) 7 (2-3) ., где толщина материала) и производят подсечку профилей с глубинами ч до 5 мм.

Далее без ограничения времени с момента закалки (и деформации) производят обработку на возврат, которая для сплава Д16 заключается в нагреве профиля со скоростями .ыше 50% до температуры

265-275 С в течение 15-30 с и охлаждеции в воде с температурой не выше

40 С (как при закалке).

Далее профиль подвергается искусственному старению при температуре

190 С с выдержкой 12 ч и охлаждению . о на воздухе.

При осуществлении способа в процессе возврата происходит изменение свойств материала: происходит перес ройка структуры материала (растворение фаз Гинье-Престоне) — материал возвращается в свежезакалеиное состояние.

Одновременно с этим снижается уровень остаточных напряжений, увеличивается пластичность и вязкость разрушения материала.

В процессе закалки и деформирования при изготовлении деталей из сплава происходит накопление остаточных напряжений. Известно, что уровень их только за счет закалки, например, сплава Д16 может достигать 25-30 кгс/мм, что

2. значительно ухудшает служебные характеристики сплава в искусственно состаренном состоянии.

Увеличение температуры в процессе возврата позволяет снизить уровень остаточных напряжений л на 50%, снизить предел текучести на 10-15%, что увеличивает запас пластичности, вязкость разрушения материале и обеспечивает повышение долговечности деталей изделия, при работе материала в искусственно состаренном состоянии.

Тем самым расширяются и технологические возможности изготовления деталей, особенно профилей, снижается тру1002400

Составитель С. Николаева

Редактор Н. Коляда Техред Т.Маточка Корректор А, Ференц

Заказ 1732/11 Тираж 625 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, -35 Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 доемкость их изготовления, поскольку основную операцию формообразования можно осуществлять в свежезакаленном состоянии в более широком интервале деформаций (до 10%, в случае % гибки профилей — до 15%) и устраняеч ся значительный объем работ, при правке (с ограничением степени и времени деформации) в свежезакаленном состоянии деталей, исходным состоянием для изготовления которых ранее служило отожженное состояние материала.

Эксперименты по оценке уровня остаточных напряжений были проведены на деталях (типа стаканов 9 80 мм), вытя- нутых (co степенью вытяжки 1,95) из сплава Д16 (л. 1,5 мм) в свежезакаленном состоянии (в пределах 1,5 ч с момента закалки), Стаканы на токарном станке были . распущены на кольца высотою 2 мм.

Кольца разделялись на 3 группы. Одна из них не подвергалась дальнейшей обработке. Одна из двух оставшихся групп 23 предварительно подвергалась обработке и." возврат при старении (Ф = 270ОС, (; — 30 с) и цалее эти две группы колец были подвергнуты старению при

190оС в течение 12 ч.

Замеры внутренних диаметров колец (исходных — Ро и последующих — . ) в двух взаимно перпендикулярных направлениях и толщины () их производились после искусственного старения до и после разрезки каждого кольца..

d д. ЕБср(3q- )

Далее по формуле р о оценивался уровень остаточных напряжений. Распределение остаточных напряжений по высоте стакана переменно (максимальное — ближе ко диу его) и составляло после вытяжки 200-100 МПа, после вытяжки и искусственного старения140-70 МПа, после обработки на возврат при старении и искусственного старения - 60-40 МПа.

Таким образом, уровень остаточных напряжений на деталях, обработанных по предлагаемому способу, на 50% ниже, чем у деталей обработанных по извесрному способу. В результате повышается эксплуатационная надежность деталей и тем самым их долговечность.

Формула изобретения

Способ изготовления деталей из дуралюмина, включающий закалку, деформацию и искусственное старение, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей способа и повышения долговечности деталей, перед старением проводяг обработку на возврат.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. ПИ 1.2.136-79 ВИАМ Применение полуфабрикатов из сплава Д 16 ч в искуоственно состаренном состоянии, п.п. 4,1, 4,2.

2. Там же, п.н. 2.4, 2.5.