СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА Д16 Российский патент 2008 года по МПК C22F1/57 

Предлагаемое изобретение относится к области термической обработки и может быть применено при закалке заготовок из сплава Д16 для последующего изготовления из них высокоточных деталей.

Известен способ термической обработки сплава Д16, который заключается в закалке с температуры 490°С, выдержке при этой температуре, охлаждении в воде с температурой 10-40°С и последующем старении при температуре 190°С - 12 часов [1]. Способ принят в качестве аналога.

Охлаждение заготовок при этом способе производят непосредственно с температуры закалки в воде. В этом случае из-за большой разности температур возникают значительные напряжения, приводящие к деформации заготовок. Эти деформации приходится устранять за счет обработки (съема) оставленного припуска фрезерованием, что в дальнейшем приводит к изменению формы и размеров деталей, а это недопустимо, т.к. требует увеличения значительного припуска под дальнейшую обработку.

Известен способ закалки алюминиевых сплавов, который заключается в нагреве до температуры закалки, выдержке при этой температуре и охлаждении в воде с температурой 80-100°С [2].

Способ взят в качестве прототипа. При этом способе температура при закалке снижается до 390-410°С по сравнению со способом-аналогом. Однако это недостаточно эффективно уменьшает деформацию, т.к. напряжения возникают при охлаждении во время закалки при температуре выше 480°С, когда предел текучести (σ_0,2) алюминиевого сплава очень мал (˜10 кгс/мм²), что и приводит к значительным деформациям заготовок. Эти деформации не устраняются при последующем старении, а после механической обработки на заданные размеры детали самопроизвольно изменяют форму и размеры. Эти изменения размеров невозможно исправить. Поэтому и этот способ термической обработки неэффективен для изготовления высокоточных деталей сложной конфигурации (рам, кронштейнов, корпусов и т.п.).

Технический результат, достигаемый от применения предлагаемого способа, заключается в уменьшении деформации при закалке и старении.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе термической обработки заготовок сплава Д16, включающем закалку в воде с температурой 80-100°С в воде цеховой температуры и старение, охлаждение с температуры закалки производят со скоростью 130-150°С в час до температуры 430°С, выдержка до 3-х минут.

Отличительный признак предлагаемого способа - охлаждение с температуры закалки со скоростью 130-150°С в час до 430°С, выдержка до 3-х минут при этой температуре, что и обеспечивает технический результат.

Пример практического применения.

Подвергали закалке образцы из сплава Д16 по различным режимам. Результаты исследования указаны в таблице.

Таблица.
Результаты исследования сплава Д16 после различных режимов термической обработки.№СортРежим закалкиИзменение размеров ± мм послеСвойстваПримечаниепосле закалкиСтарение 190°C - 12 ч.ЗакалкиСтарения 190°С 12 часσ_в кгс/мм²δ %σ_в кгс/мм²δ %12345678910 Плита ≠35 ммНагрев до 490°С, выд. 1,5 часа, охлаждение:      Способ-аналог1 а) в воде с температурой 20°С+0,58-0,0636174215   б) в воде с температурой 90°С+0,25-0,0437194117Способ-прототип Плита ≠20 мма) -«-+0,68-0,0537194218Способ-аналог  б) -«-+0,18-0,0638164315Способ-прототип Плита ≠35 ммНагрев до 490°С, выд. 1,5 часа, охлажд. с печью со скоростью+0,08-0,0240174215Предлагаемый режим2Плита ≠20 мм130°С в час до 430°С, выд. 3 мин, охлажд. в воде с температурой 90°С, выд. 3 мин, охлажд. в воде с температурой 20°С+0,05-0,0241164314  Плита ≠35 ммНагрев до 490°С. выд. 1,5 часа, охлажд. с печью со скоростью+0,09-0,0240,5164215Предлагаемый режим3Плита ≠20 мм150°С в час до 430°С, выд. 3 мин, охлажд. в воде с температурой 90°С, выд. 3 мин, охлажд. в воде с температурой 20°С+0,06-0,0341,5184314  Плита ≠35 ммНагрев до 490°С, выд. 1,5 часа, охлажд. с печью со скоростью+0,07-0,0137183817Способ, выходящий за пределы предлагаемого4Плита ≠20 мм120°С в час до 430°С, выд. 3 мин, охлаждение в воде с температурой 90°С, выд. 3 мин, охлаждение в
воде с темпер. 20°С.+0,05-0,0138193918 Плита ≠35 ммНагрев до 490°С, выд. 1,5 часа, охлажд. с печью со+0,010,0133203419-«-5Плита ≠20 ммскоростью 150°С в час до 400°С, выд. 3 минуты, охлаждение в воде с температурой 90°С, выд. 3 минуты, охлаждение в воде с температурой 20°С+0,01034213520 Примечания к таблице.
1. Выдержку при термической обработке отсчитывали после достижения образцами заданной температуры.
2. При термической обработке использовали образцы тип III ГОСТ1497-84. Торцы образцов доводили до шероховатости для повышения точности измерения длины образцов.
3. На каждый режим термической обработки использовали по три образца, вырезанные из каждой плиты Д16 согласно ГОСТ 17232-99.
4. Результаты измерения размеров (длины) образцов являются среднеарифметическим результатом измерения 3-х образцов. Измерения длины (60 мм) образцов выполняли с точностью ±0,001 мм.
5. Охлаждение деталей и образцов со скоростью 130-150°С в час производили вместе с печью.
6. Температура закалки обеспечивалась с точностью ±5°С.
Из результатов таблицы следует, что предлагаемый режим обеспечивает уменьшение деформации образцов более чем в 6 раз после закалки и более чем в 2 раза после старения при практически равных механических свойствах (σ_в; δ).

Использование предлагаемого способа позволяет:

1. Существенно уменьшить деформацию как после закалки, так и после старения (190°С - 12 часов).

2. Изготавливать детали (рамы, корпуса, кронштейны) сложной конфигурации с точными размерами из плит, профилей, прутков сплава Д16.

Источники информации

1. Производственная инструкция ПИ 1.2А510-98 с.15-20. Термическая обработка полуфабрикатов и деталей из алюминия и алюминиевых деформированных сплавов, ВИАМ.

2. Патент РФ №2125618. Способ термической обработки отливок из алюминиевых сплавов.

Изобретение относится к области термической обработки и может быть применено при закалке заготовок из сплава Д16 для последующего изготовления из них высокоточных деталей. Сплав нагревают до температуры закалки. Затем проводят охлаждение с температуры закалки до 430°С со скоростью 130-150°С в час и выдержку в течение 3 минут. Последующее охлаждение осуществляют в воде с температурой 80-100°С, а затем в воде с температурой 20°С, после чего проводят старение. Данный способ позволяет уменьшить деформацию при закалке и старении. 1 табл.

Способ термической обработки заготовок из алюминиевого сплава Д16, включающий нагрев сплава до температуры закалки, охлаждение с температуры закалки до 430°С со скоростью 130-150°С в час и выдержку в течение 3 мин, охлаждение в воде с температурой 80-100°С, а затем в воде с температурой 20°С и старение.