Способ изготовления деталей из дуралюмина Советский патент 1983 года по МПК C22F1/57 

(54) СПСХЗОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ Изобретение относится к области металлургии, а именно к формообразованию и термообработке изделий из сплавов типа дуралюмин, преимущественно крупногабаритных длинномерных профилей различного вида, работающих в условиях повышенных температур (выше. ), и может быть использовано в машиностроении, судостроении и других отраслях промышленности. Известен способ изготовления детале в том числе и длинномерных профилей из дуралюмина (например, из Д16), работающих в условиях повышенных тек ператур, заключающийся в том, что з&готовку в отожженном состоянии формообразуют, закаливают, правят в свеже- закаленном 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 L 1 « ИЗ ДУРАЛЮМИНА Однако, этот способ не позволяет изготавливать подсечки на деталях, трудоемкость проведения правки усложняет технологию и не позволяет уложить ся во времени, обеспечивающем удовлет ворительную пластичность материала с момента закалки, что снижает качество деталей (в связи со снижением запаса пластичности и увеличением уровня остаточных напряжений) или требует спец ального термического оборудования. Кроме того, использование указанного способа приводит к получению деталей с крупным зерном в местахс критичеокими степенями деформации ( 6-14%, в очаге деформации после закалки), что ухудшает свойства материала. Известен также способ изготовления деталей из дуралюмина (Д16) для рйботы в условиях повышенных температур, наиболее близкий по технологической сущности к предлагаемому, заключающийся в том, что заготовку после зака.ггки фор31мообразуют в свежезакаленном состояни и производят искусственное старение Г 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%. В случае использования его для полу чения деталей более сложных, в том чис ле длинномерных профилей, деталей с подсечками со степенями деформаций -ОСТ 3%, повышается уровень остаточных напряжений, снижается запас пластичности, что соответствует разрушению детали в условиях эксплуатации, причем последнее усугубляется процессо искусственного старения, тем самым снижается долговечность конструкции, Кроме того, в связи с указанными ограничениями данный способ не может быть применен и для изгото/злония на деталях подсечек глубиной 1i больше 2 мм, Целью изобретения является расширение технологических возможностей способа и повышение долговечности деталей, 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 искусственно го старения уменьшает уровень остаточных напряжений, обеспечивает повышени запаса пластичности материала, и, следовательно, повышение долговечности детали. Описываемый способ осуществляется следующим образом. Длинномерные профильные детали { -TL образного сечения) длиной до 9-12 м с радиусом сгиба Г 25 ( 5 - толщина степени деформации до 20%) с подсечками высотой до Ь 5 м (ос.т ДО 10%) изготавливают из спла ва Д16 и предназначаются в искусствен ио состаренном состоянии для работы в условиях повышенных температур свьш1е , Листовой материал в отожженном со стоянии в процессе раскроя распускаетс на полосы, которые подвергаются закал в воде согласно стандартным режимам; t чагрева 495-5О5 с, время вьщержк 0 В заЕислмости от толщины и вида термоагрегата (например, для толщин 1,2-3 мм от 1О-15- мин при нагреве в воздуцшых печах), Дале.е заготовку в свежезакаленном состоянии (в пределах времени 1,5-2 ч с момента закалки) деформируют с целые получения профиля с указанными геомет рическими параметрами с помошью пуансона и матрицы и на гибочном прессе или на нрофилегибочном станке (при этом допускается изготовление профиле с радиусами h 7/ (2-3)5 , где 5 толщина материала) и производят подсечку профилей с глубинами Ь 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 с.ыше 50%. до температуры 265-275 С в течение 15-ЗО с и охлаждении в воде с температурой не выше 40 С (как при закалке). Далее профиль подвергается искусственному старению при температуре с вьщержкой 12 ч к охлаждению на воздухе. При осуществлении способа в процессе возврата происходит изменение свойств материала: происходит перестройка структуры материала (растворение фаз Гинье-Престона) - материал возвращается в свежезакаленное 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 2 5-3О кгс/мм , что 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 1О-15%, что увеличивает запас пластичности, вязкость разрушения материала и обеспечивает повышение долговечности деталей изделия, при работе материала в искусственно состаренном состоянии. Тем самым расширяются и технологические возможности из1х товления деталей, особенно профилей, снижается тру51Одоемкость их изготовления, поскольку ocHOBHyKj операцию формообразования можно осуществлять в свежезакаленном состоянии в более широком интервале деформаций ( / до 10%, в случае гибки профилей - до 15%) и устраняется значительный объем работ, при пра&ке (с ограничением степени и времени деформации) в свежезакаленном состоянии деталей, исходным состоянием дпя изготовления которых ранее служило отожженное состояние материала. Эксперименты по оценке уровня оста точных напряжений были проведены на деталях (типа стаканов 0 80 мм), вытя нутых (со степенью вытяжки 1,95) из сплава Д16 (л. 1,5 .мм) в свежезакален ном состоянии (в пределах 1,5 ч с момента закалки).

Стаканы на токарном станке были г распушены на кольца высотою 2 мм. Кольца разделялись на 3 группы. Одна из них не подвергалась дальнейшей о5работке. Одна из двух оставшихся групп 75 чи

предварительно подвергалась обработке но возврат при старении ( v 270С, .- ЗО с) и далее эти две группы кол-т были подвергнуты старению при 19ООС в течение 12 ч.

Замеры внутренних диаметров колец (исходных - DO последующих - D/i в двух взаимно перпендикулярных напралениях и толщины ( S ) их производились после искусственного старения до и после разрезки каждого кольца.

Формула изобретения

Способ изготовления деталей из дуралюмина, включающий закалку, деформацию

щ и и с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей способа и повышения долговечности деталей, перед старением проводят 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 искусственно состаренном состоянии, пл. 4,1, 4.2.

2.Там же, п.п. 2.4, 2.5. 00 у- Е5ср(Т)|-Д,) Далее по формуле I-BO оценивался уровень остаточных напряжеНИИ. Распределение остаточных напряжений по высоте стакана переменно (максимальное - ближе ко дну его) и составляло после вытяжки 2ОО-100 МПа, после вытяжки и искусственного старения 14О-70 МПа, после обработки на во gpaT при старении и искусственного . старения - 6О-4О АШа. Таким образом, уровень остаточных напряжений на деталях, обработанных по предлагаемому спсэсобу, на 5О% ниже, у деталей обработанных по извест ному способу, в результате повышается эксплуатационная надежность деталей и тем самым их долговечность. искусственное старение, о т л и ч а ю