Способ изготовления полых деталей из алюминиевых сплавов

 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении деталей из алюминиевых сплавов методом горячей деформации. Способ изготовления полых деталей из алюминиевых сплавов включает нагрев слитка, получение трубчатой заготовки прессованием слитка с коэффициентом вытяжки 30-200 и одновременной предварительной закалкой со скоростью охлаждения 1-50^oС/с и холодную деформацию. Затем трубчатую заготовку нагревают и обжимают в матрице и окончательно закаливают. Техническим результатом изобретения является повышение коррозионной стойкости деталей.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении деталей из алюминиевых сплавов методом горячей деформации.

Известен способ изготовления полых деталей из трубчатых заготовок алюминиевых сплавов, включающий прессование трубчатой заготовки, холодную деформацию, закалку со скоростью охлаждения 700^oC/с и клепку для окончательного изготовления детали (И.С. Голубев, А.В. Самарин, Москва, Машиностроение, 1991, с. 587, cc. 338-339).

Недостатком этого способа является низкая коррозионная стойкость основной несущей части детали, производительность труда и малый коэффициент использования металла.

Ближайшим аналогом заявленного способа является способ изготовления полых деталей из трубчатых заготовок из алюминиевых сплавов, включающий нагрев слитка, получение трубчатой заготовки прессованием слитка, закалку, состоящую из нагрева, выдержки и охлаждения и окончательное формоизменение (см. Л. С. Каган и др. "Прогрессивная технология прессования бурильных труб переменного сечения из алюминиевых сплавов", Москва, Центральный научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований цветной металлургии, 1969 г., стр. 36-39, 41).

Недостатком этого способа является низкая коррозионная стойкость изделия из-за неоднородности структуры, а также низкий выход годного из-за брака по геометрии.

Предлагается способ изготовления полых деталей из трубчатых заготовок алюминиевых сплавов, включающий нагрев слитка, получение трубчатой заготовки прессованием слитка с коэффициентом вытяжки 30-200 и одновременной закалкой со скоростью охлаждения 1-50^oC/с и холодную деформацию. Затем трубчатую заготовку нагревают и обжимают в матрице и окончательно закаливают.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что предварительную закалку проводят одновременно с прессованием трубчатой заготовки со скоростью охлаждения 1-50^oC/с, а прессование ведут с коэффициентом вытяжки 30-200.

Техническим результатом является повышение коррозионной стойкости деталей и выхода годного.

Предлагаемый способ обеспечивает получение трубчатой заготовки с нерекристаллизованной структурой и заданной степенью распада твердого раствора, что позволяет при дальнейшей горячей деформации в матрице подучить однородную структуру. Это обеспечивает повышение коррозионной стойкости детали. Заданная степень распада твердого раствора увеличивает способность к горячей деформации, обеспечивая тем самым получение изделия требуемой геометрии, повышая выход годного.

Проведение процесса по режимам ниже предлагаемых, ведет к потере устойчивости трубчатой заготовки при обжиме, что не позволяет получить изделие требуемой геометрии.

Проведение процесса по режимам выше предлагаемых приводит к уменьшению деформационной способности трубчатой заготовки, что не позволяет получить изделие требуемой геометрии.

И в том, и в другом случаях, вследствие указанных технологических причин не удается осуществить получение деталей из трубчатой заготовки.

Примеры осуществления способа Для изготовления тяг самолета получали трубчатые заготовки из алюминиевого сплава Д16. Слиток ⊘ 130 мм из этого сплава нагревали при 400^oC в течение 30 мин, и затем прессовали трубу ⊘ 53х1,5 мм с коэффициентом вытяжки 26; 30; 110; 200, одновременно во время прессования, проводят закалку со скоростями охлаждения 0,5;1;25;60 и 60^oC/с. Полученные трубы подвергали холодной деформации со степенью деформации 12% и получали трубную заготовку ⊘ 52х1,5 мм. Трубные заготовки обжимали в контейнере при температуре 485^oC для получения такой детали - тяги управления самолетом. Тяги закаливали окончательно по режиму: нагрев при 495^+5oC в течение 30 мин с охлаждением со скоростью 400^oC/с. Из десяти заготовок было получено десять деталей, соответствующих требуемой геометрии.

Полые детали - тяги управления - не удалось получить по режимам ниже и выше предлагаемых, т.к. трубчатая заготовка не устойчива и получить точную геометрию невозможно.

Такие же тяги управления были изготовлены по известному способу-прототипу. Для этого слиток ⊘ 130 мм на того же сплава Д16 нагревали при 400^oC в течение 30 мин, и затем прессовали трубу ⊘ 60x5 мм с коэффициентом вытяжки 18, отжигали при 380^oC в течение двух часов, подвергали холодной деформации со степенью 60% и полученную трубчатую заготовку 52х1,5 мм закаливали по режиму: нагрев при 495^+5oC в течение 20 мин, и охлаждали со скоростью 500^oC/с. Трубчатые заготовки обжимали в матрице при 485^oC для получения полой детали - тяги управления самолетом.

Тяги закаливали окончательно по режиму: нагрев при 495^+5oC в течение 30 мин, с охлаждением со скоростью 400^oC/с.

Из десяти заготовок было получено восемь деталей, соответствующих техническим условиям (ТУ).

Полученные тяги управления были испытаны на коррозионную стойкость по ГОСТ 9.021-74. На тягах управления, изготовленных по предложенному способу, коррозионная стойкость характеризуется глубиной межкристаллитной коррозии не выше 0,15 мм, соответствовала требованиям ТУ. На тягах, изготовленных по известному способу, глубина межкристаллитной коррозии достигала 0,8 мм, что не соответствует ТУ.

Предложенный способ позволяет повысить коррозионную стойкость в 4-6 раз и выход годного на 15-20%, что при высокой стойкости алюминиевых сплавов позволяет снизить себестоимость деталей.

Формула изобретения

Способ изготовления полых деталей из трубчатых заготовок из алюминиевых сплавов, включающий нагрев слитка, получение трубчатой заготовки прессованием слитка, холодную деформацию, закалку, состоящую из нагрева, выдержки и охлаждения, и окончательное формоизменение, отличающийся тем, что закалку ведут предварительно перед холодной деформацией одновременно с получением трубчатой заготовки с коэффициентом вытяжки 30-200 и со скоростью охлаждения 1-50^oС/с, а в ходе окончательного формообразования заготовку нагревают, обжимают в матрице и окончательно закаливают.