Способ изготовления изделий из гетерогенизированных слитков сплава системы алюминий - медь - цирконий Советский патент 1992 года по МПК B21J5/00 C22F1/04 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано на машиностроительных заводах при изготовлении сложнопрофильных изделий,

&

Известен способ изготовления изделия из слитка сплавй системы алюминий - медь - цирконий, включающий предварительную пластическую деформацию при 290-300°С путем прокатки до конечной толщины порядка 6 мм и последующую пневмоформов- ку при 450...540°С. Сплав AI 6%, Си 0,5% Zr готовили литьем при 800-900°С с высокой скоростью охлаждения для получения пересыщенного твердого раствора циркония в алюминии. В результате гетерогенизацион- ного отжига при 370°С происходит выделение дисперсных частиц цирконевой фазы,

стабилизирующей рекристаллизованную мелкозернистую структуру.

Цель изобретения - повышение стойкости формообразующего инструмента, качества изделий и расширение их номенклатуры за счет формирования субмикро- зернистой структуры сплава в объемных заготовках.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему предварительную пластическую деформацию слитка сплава системы алюминий - медь - цирконий, прошедшего гетерогенизационный отжиг, сначала путем осадки со степенью деформации 60...70% при 290-300°С, затем путем многократного простого сдвига с общей логарифмической степенью деформации I 5...6 при комнатной температуре, и

vj ел о

00 СлЭ

о

последующее формообразование изделия путем сверхпластической деформации при 200-220°С. Используемый в процессе сплав получают способом, аналогичным прототипу. После гетерогенизационного отжига при 370°С дендриадная структура слитков сохраняется. Однако, если при прокатке при 290-300°С формируется волокнистая перекристаллизованная структура, то во время осадки при этой температуре происходит динамическая рекристаллизация и формируется структура с размером зерен 5- 10 мкм. О структуре исследуемых материалов судят по прямым электронно-микроскопическим результатам,

Для определения общей логарифмической степени деформации пользовались формулой I Arcsh Г/2, где Г - интенсивность накопления определяемой деформации, высчитываемая по формуле Г 2Nctg p, где N - число циклов деформирования сдвигом; р - угол между направлением течения материала и плоскостью сдвига.

Пример. Берут алюминиевую заготовку размерами Q 80 мм и высотой 90 мм из сплава AI - 2 ат%, Си - 0,16 ат% 2г с исходным размером зерен 200 мкм, затем подвергают осадке на 60% приЗОО°С. После осадки заготовки подвергают токарной обработке и получают диски 0 100 мм и высотой 36 мм. Полученные диски деформируют простым сдвигом при комнатной температуре со степенью деформации 80% без изменения сечения заготовки. После обработки на токарном станке получают заготовку . размерами 0 100 мм и высотой 34 мм. Полученную заготовку подвергают рекристал- лизационному отжигу при 200°С в течение 30 мин, в результате которого формируется субмикрозернистая структура с размером зерен 0,3 мкм. Из полученной заготовки за один переход изготавливают крыльчатку.

Для этого нагревают штамп вместе с пуансоном путем индукционного нагрева до 220°С. Заготовку, представляющую собой диск 34 мм диаметром 100 мм с равноосным зерном 0,3 мкм, покрывают смазкой и нагревают вместе со смазкой до 220°С в печи. Затем из нагретого штампа удаляют пуансон, вытаскивают разогретую заготовку из печи и укладывают ее в матрицу, оборудованную обоймой с формообразующими элементами и донной частью матрицы. После этого, в полость матрицы вводят пуансон до

соприкосновения с заготовкой и производят деформацию заготовки со скоростью деформации 3 до получения готовой детали. Напряжение течения рассчитывают

Р

из формулы (7 . Время деформации

составило 3 мин, После окончания деформации производят выдержку при максимальной нагрузке в течение 1 мин. Затем готовую деталь подвергают отжигу для получения необходимых прочностных свойств и- снимают образующиеся заусенцы.

Модель крыльчатки имела следующие размеры, мм:

Диаметр диска крыльчатки 100 Высота диска крыльчатки30

Диаметр диска с лопатками 260 Высота пера лопатки25

Ширина пера лопатки3

Количество лопаток20 шт.

Изготовленная деталь не требует дальнейшей механической обработки. Аналогично осуществляют способ изготовления изделий, в которых меняли условия и режи- мы проведения процессов.

Структура материала, полученная за счет предварительных деформаций, позволяет снизить температуру формообразования до 200-220°С, это обеспечивает повышение стойкости формообразующего инструмента и качества получаемых изделий.

« Формула изобретения

Способ изготовления изделий из гете- рогенизированных слитков сплава системы алюминий - медь - цирконий, включающий предварительную пластическую деформацию заготовки при 290-300°С и последующее формообразование изделия путем сверхпластической деформации, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости формообразующего инструмента, качества изделий и расширения их номенклатуры за счет формирования субммкрозернистой структуры сплава в объемных заготовках, предварительную деформацию осуществляют осадкой со степенью деформации 60-70%, Осаженную заготовку

0 дополнительно подвергают многократному простому сдвигу с общей логарифмической степенью деформации I 5...6 при комнатной температуре, а сверхпластическую деформацию осуществляют при 200-220°С.

5

Использование: изобретение относится к области обработки металлов давлением и может использоваться на машиностроительном производстве при изготовлении сложнопрофильных штампованных изделий из алюминиевых сплавов. Сущность изобретения1 слиток сплава системы алюминий - медь - цирконий (например AI 2 ат,%; Си 0,16 эт.% 7г)подвергают гетерогенизацион- ному отжигу для образования равномерно распределенных по слитку вторичных выделений AlaZr. Затем слиток осаживают при 290- 300°С со степенью деформации 60-70%, в результате чего путем динамической рекристаллизации формируется структура с размером зерен 5-10 мкм. Осаженную заготовку подвергают многократному простому сдвигу при комнатной температуре с общей логарифмической степенью деформации 5-6, формируя тем самым субмикрозерни- стую структуру сплава (размер зерна 0,1 -0,5 мкм). Из полученной объемной заготовки (например, в виде диска) штампуют изделие сверхпластической деформацией при 200- 220°С. (Л С