Курсовая работа - Разработка технологии изготовления прессованных профилей - файл n1.docx

Курсовая работа - Разработка технологии изготовления прессованных профилей
скачать (952 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx953kb.30.05.2012 00:50скачать

n1.docx

  1   2
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

______________________________________________

институт

_________________________________________________________________

кафедра



КУРСОВОЙ ПРОЕКТ (РАБОТА)

_________________________________________________________________________

тема проекта (работы)

____________________________________________________

____________________________________________________

Руководитель __________ _____________

подпись, дата инициалы, фамилия
Студент _____________ __________ _____________

код (номер) группы подпись, дата инициалы, фамилия
Красноярск 2010


Введение
Металлургическая промышленность - одна из основных отраслей народного хозяйства, определяющая уровень развития страны и являющаяся базой для других отраслей промышленности.

Обработка металлов заключается в придании металлу заданных формы и размеров, а также определенных механических и физических свойств. Основными видами обработки являются литье, обработка давлением и обработка резанием.

Литьем получают готовые крупногабаритные детали различной конфигурации, а также специальными методами литья - мелкие детали сложной формы. Кроме того, большое количество заготовок отливают для последующей обработки давлением и механической обработки, так как литые детали по механическим свойствам, качеству поверхности и точности размеров заметно уступают деталям, полученным другими видами металлообработки. В настоящее время литые заготовки получают в виде слитков, листов, прутков, труб и проволоки.

Механическая обработка (обработка резанием) применяется в основном в качестве отделочной операции, а также для получения деталей сложной формы с жесткими требованиями к размерам и качеству поверхности. В настоящее время для производства изделий известно немало видов механообработки: токарная, фрезерование, строжка, сверловка и другие.

Обработка давлением - завершающий этап в производстве изделий (полуфабрикатов) из металлов и сплавов. Ею получают изделия самой разнообразной формы. К основным способам обработки металлов давлением относятся ковка, штамповка, прокатка, прессование и волочение.

При производстве труб, прутков и профилей из цветных металлов и сплавов прессование является основной заготовительной операцией. Прессование - процесс выдавливания из замкнутой полости через отверстие в матрице металла с приданием ему требуемой формы. При прессовании возможна деформация металла с наибольшими обжатиями по сравнению со всеми другими видами обработки давлением и изготовление изделий самой различной конфигурации. Прессованием можно получить изделия из материалов, не поддающихся прокатке и волочению, благодаря тому, что заготовка при прессовании подвергается всестороннему сжатию.

Основным оборудованием современного цеха по прессованию металлов и сплавов являются гидравлические прессы.

Появление гидравлических прессов относится к концу 18 в. В 1795 г. Дж. Брама, английский механик и изобретатель, владелец крупного машиностроительного предприятия в Пимлико, в предместье Лондона, взял патент на гидравлический пресс. Построенный Дж. Брамой пресс вначале использовался для перемещения и подъема тяжелых металлических конструкций.

Через два года в 1797 г., Дж. Брама выдвинул идею применения гидравлического пресса для изготовления свинцовых труб путем выдавливания или экструдирования металла через кольцевидное очко матрицы. Осуществил эту идею Т. Бурр, построивший в 1820 г. гидравлический пресс для прессования свинцовых труб. Разработанный Т. Бурром метод получил впоследствии название Метода прямого прессования.

В 1879 г. французский инженер Барелл сконструировал гидравлический пресс для наложения свинцовой оболочки на электрический кабель, что позволило начать производство водоустойчивых, в частности подводных (морских и океанских) телеграфных и телефонных кабелей.

Впервые проблему прессования медных труб и прутков решила в 1893 г. фирма "Троус Коппер Компани", построившая специальный пресс высокого давления. Для прессования применяли нагретую до температуры 850oC медную заготовку и помещали ее в вертикальный контейнер гидравлического пресса. Затем сверху в контейнер опускался плунжер, соединенный с гидравлической системой пресса, который прошивал в центре заготовку. При этом металл выпрессовывался вверх, образуя короткий полый цилиндр. Так появился новый, так называемый обратный метод прессования металла.

В последующие десятилетия шло быстрое распространение гидравлических прессов в промышленности, создавались новые, в том числе гигантские по мощности гидравлические прессы. К концу 80-х — началу 90-х годов ХIХ в. мощность прессов достигала 14000 т.

Развитие металлургии и обработки давлением характеризовалось все более усиливающимся воздействием на производство достижений науки. Фундаментальное значение имели выдающиеся работы металлурга Д.К. Чернова, заложившего основы современного металловедения и термической обработки стали.

Научно-технический прогресс в области обработки металлов давлением неразрывно связан с фундаментальными исследованиями в области теории пластической деформации, у истоков которой стояли многие зарубежные и отечественные ученые и специалисты. Кроме Д.К.Чернова, открывшего впервые в 60-х годах ХIХ в. линии скольжения в пластически деформируемом металле, аналогичные наблюдения независимо от Д.К. Чернова описал Л. Людерс. В 1867 г. Х.Треска показал, что при переходе металла в пластическое состояние необходимо, чтобы независимо от схемы напряженного состояния максимальное касательное напряжение, равное полу-разности двух главных нормальных напряжений, достигло некоторой критической величины. В 1868 г. он сделал первую попытку применить для исследования напряженно-деформированного состояния уравнение О. Коши. Основное положение, высказанное Х. Треска, подтвердил в 1871 г. Б. Сен-Венан. Он также использовал в исследованиях уравнение О. Коши и показал, что для перехода металла в пластическое состояние необходимо, чтобы максимальное касательное напряжение достигло значения, равного пределу текучести металла на растяжение. Среди зарубежных исследователей, внесших весомый вклад в теорию обработки металлов давлением, необходимо особо отметить Г. Закса, Э. Зибеля, А. Надаи, П. Бриджмена.

Таким образом, уже в конце ХIХ в. были сформулированы основные положения пластической деформации и создан основной математический аппарат, используемый для решения практических задач в наше время.

Среди отечественных ученых проблемой пластичности и обработкой металлов давлением занимался профессор А.П. Гавриленко. Изданный им в 1897 г. фундаментальный труд "Механическая технология металлов" оказал значительное влияние на развитие теоретических основ пластической деформации металлов.

Дальнейшее развитие теории и практики обработки металлов давлением в нашей стране связано с именами С.Н. Петрова, Н.С. Курнакова, Н.С. Верещагина, А.А. Байкова, В.Е. Грум-Гружимайло, П.С. Истомина, С.И. Губкина, И.М. Павлова, А.А. Бочвара, А.И. Целикова, И.Л. Перлина, А.А. Королева, Н.И. Сведе-Швеца, А.П. Чекмарева, В.П. Северденко, Е.П. Унксова, М.В. Сторожева, А.А. Ильюшина, А.Ф. Белова, И.Н. Фридляндера, П.И. Полухина, Н.И. Корнеева и ряда других.

В России и за рубежом одним из наиболее быстро развивающихся и прогрессивных процессов обработки металлов давлением является процесс прессования металлов. Разрабатываются новые технологические процессы, растет сортамент пресс-изделий, создается новое прессовое оборудование, реконструируются действующие и вступают в строй новые прессовые цехи.
1. Общая часть
Современный прессовый цех представляет собой единый сложный комплекс различных технологических процессов и оборудования, взаимосвязь между которыми определяет технико-экономические показатели производства. Для достижения наилучшик технико-экономических показателей производства должен быть разработан технологический процесс, определены параметры оборудования, обеспечивающего устойчивость процесса.

В данном курсовом проекте разрабатывается технологический процесс производства профилей сплошного сечения из алюминиевого сплава АД31. В качестве базового цеха – аналога принимается прессовый цех литейно-прессового завода «СЕГАЛ».
1.1 Производство базового цеха
Производство профилей в рассматриваемом цехе начинается с подвоза слитков. Подвоз слитков из литейного цеха осуществляется автотранспортом, а внутрицеховое перемещение – с помощью мостового крана грузоподьёмностью 10 т.

После контроля качества поверхности слитков, производится их нагрев в газовой печи до температуры 480 – 500 оС с последующей резкой на мерные длины.

После нагрева производится прессование полунепрерывным методом на гидравлическом прессе усилием 27,5 МН.

Вышедший из пресса профиль задаётся в губки тележки линии натяжения с помощью предварительного механизма подъёма, установленного на передвижной платформе и перемещается до упора, установленного на определённом в зависимости от длины профиля расстоянии.

Затем происходит передача профиля с приёмного стола на шаговый поперечный транспортёр – холодильник, на котором изделие охлаждается до 30 оС. Для охлаждения профиля вдоль выходной линии пресса установлены вентиляторы.

Охлаждённый профиль поступает на линию правильно – растяжной машины усилием 1 МН. Выправленный профиль поступает на линию резки, по которой перемещается к дисковой пиле. Профиль, порезанный в меру, проходит контроль, а затем укладывается в корзину. Корзина с профилем поступает в ПСО для термической обработки.
1.2 Продукция проектируемой технологии
Продукция, производимая в цехе, применяется при изготовлении светопрозрачных ограждающих конструкций.

Изготовление пресс-изделий осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 22233-2001.

Данный стандарт распространяется на профили из алюминиевых сплавов системы алюминий-магний-кремний, изготовленные методом горячего прессования и предназначенные для применения в светопрозрачных ограждающих конструкциях зданий и сооружений. Требования стандарта распространяются на профили-полуфабрикаты и готовые профили с диаметром описанной окружности до 300 мм, а также на комбинированные профили с диаметром описанной окружности каждого алюминиевого элемента до 300 мм включительно.

В стандарте учтены основные нормативные положения следующих международных и региональных стандартов: ИСО 1519:1995; ЕN 755-2:1997; EN 14024:2000 и др.

Продукция цеха соответствует техническим условиям ТУ 5271-002-55583158-2009, которые распространяются на строительные конструкции из алюминиевых профилей систем «СИАЛ», применяемых для устройства внутренних и наружных ограждающих конструкций зданий и сооружений.

Технические условия определяют требования к конструкции изделий, основным характеристикам (сопротивление теплопередаче, звукоизоляция, коэффициент светопропускания, воздухопроницаемость и водопроницаемость, сопротивление статическим нагрузкам, безотказность оконных (дверных) приборов и петель, сопротивление эксплуатационным нагрузкам). Определяются требования к сырью, материалам, покупным изделиям (требования к профилям из алюминиевых сплавов, требования к заполнению рамочных элементов изделий, требования к уплотняющим прокладкам и их установке). Определяются условия комплектности, маркировки, упаковки. В технических условиях также даны требования безопасности и охраны окружающей среды, правила приёмки готовой продукции, методы контроля, правила транспортирования и хранения, а также общие требования к монтажу и эксплуатации.
2. Технологическая часть
2.1 Металлофизическая характеристика и поведение обрабатываемых сплавов при пластической деформации
2.1.1 Общая характеристика алюминия
Алюминий - один из самых лёгких металлических конструкционных материалов, его плотность составляет 2,7 г/смі. Чистый алюминий имеет невысокую температуру плавления (657 єС), низкую твёрдость, высокую пластичность, хорошую электропроводность (60% от электропроводности меди). Алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью к воздействию воды и кислот. Коррозионные свойства объясняются высокой химической активностью алюминия, он быстро окисляется с образованием поверхностной плёнки Al2O3, которая имеет высокую плотность, твёрдость и температуру плавления. Одно из наиболее ценных свойств алюминия - высокая пластичность и хорошая деформируемость; он хорошо подвергается обработке давлением в холодном и горячем состоянии.

Коррозионная стойкость алюминия и его сплавов определяется наличием на поверхности изделий плотной окисной пленки. Алюминий совершенно нетоксичен, чем определяется широкое применение его в пищевой промышленности. Он весьма стоек в окислительных средах. В связи с этим его используют в сосудах для транспортировки и получения азотной кислоты и т.п. Как правило, чем меньше примесей в техническом металле, тем выше его коррозионная стойкость.

Чистый алюминий редко применяется как конструкционный материал (за исключением использования в качестве электропроводного материала в электротехнической промышленности и в отдельных случаях в химической и пищевой промышленности), что связано с его низкой прочностью. Но в результате сплавления с магнием, медью, цинком, кремнием и другими элементами алюминий способен образовывать разнообразные сплавы, обладающие достаточной прочностью и хорошими технологическими свойствами.
2.1.2 Алюминиевые сплавы
Алюминиевые сплавы используют в сварных конструкциях различного назначения. Основными достоинствами их как конструкционных материалов являются малая плотность, высокая удельная прочность, высокая коррозионная стойкость. В качестве конструкционных материалов в основном используют полуфабрикаты из алюминиевых сплавов. По показателям отношения прочности и текучести к плотности высокопрочные алюминиевые сплавы значительно превосходят чугун, низкоуглеродистые и низколегированные стали, чистый титан и уступают лишь высоколегированным сталям повышенной прочности и сплавам титана.

Алюминиевые сплавы разделяют на литейные и деформируемые по пределу растворимости элементов в твердом растворе. В сварных конструкциях в основном используют полуфабрикаты (листы, профили, трубы и др.) из деформируемых сплавов. Концентрация легирующих элементов деформируемых сплавов меньше предела растворимости, и при нагреве эти сплавы могут быть переведены в однофазное состояние, при котором обеспечивается их высокая деформационная способность. Большинство элементов, входящих в состав алюминиевых сплавов, обладает ограниченной растворимостью, изменяющейся с температурой. Это сообщает сплавам способность упрочняться термической обработкой. В связи с этим деформируемые сплавы разделяют на сплавы, не упрочняемые термической обработкой с концентрацией легирующих элементов ниже предела растворимости при 20 0С), и сплавы, упрочняемые термической обработкой (имеющие концентрацию легирующих элементов свыше этого предела). К деформируемым сплавам, не упрочняемым термической обработкой, относится технический алюминий АД0, АД1

Термически упрочняемые деформируемые алюминиевые сплавы могут быть разделены на несколько групп:

- сплавы А1-Сu-Мg (дуралюмины)….. Д1, Д16, Д19, ВАД1, ВД17, М40, Д18

- сплавы А1-Мg-Si и А1-Сu-Мg-Si (авиали)………….АВ, АД31, АД33, АД35, АК6, АК6-1, АК8

- сплавы А1-Сu-Мg-Fe-Ni…………..………………….АК2, АК4, АК4-1

- сплавы А1-Сu-Мn…………………….…………………………Д20, Д21

- сплавы Аl-Zn-Mg-Cu……………..………………….В93, В95, В96, В94

- сплавы А1-Мg-Zn…………………………..…………………В92, В92Ц

- сплавы Al-Cu-Mn-Li-Cd……………….…………………………ВАД 23

Из перечисленных сплавов к свариваемым относятся: АД, АД1, АМц, АМг, АМг3, АМг5В, АМг6, АВ, АД31, АДЗЗ, АД35, М40, Д20, ВАД1, В92Ц.
2.1.3 Образование поверхностной оксидной плёнки
При 1000єС реакция окисления алюминия может протекать при очень низком парциальном давлении кислорода. Образующийся оксид алюминия Al2O3 покрывает поверхность деталей плотной и прочной плёнкой. При 20 єС процессы окисления алюминия протекают по параболическому закону. Оксидная плёнка плохо проводит электрический ток. Важной характеристикой оксидной плёнки алюминия является её способность адсорбировать газы, в особенности водяной пар. Влага удерживается оксидной плёнкой до температуры плавления металла.

Коэффициент теплового расширения оксидной плёнки почти в 3 раза меньше коэффициента расширения алюминия, поэтому при нагреве металла в ней образуются трещины. При наличии в алюминии легирующих добавок состав оксидной плёнки может существенно меняться. Возникающая сложная оксидная плёнка в большинстве случаев является более рыхлой, гигроскопичной и обладает худшими защитными свойствами.

Ещё одной особенностью оксидной плёнки алюминия является её высокая плотность, вследствие чего в расплавленном металле сварочной ванны она опускается на дно и впоследствии может служить причиной дефектов шва - внутренних кристаллизационных трещин, особенно опасных при знакопеременном нагружении.
2.1.4 Общие сведения о деформируемых алюминиевых сплавах
Из деформируемых сплавов методом полунепрерывного литья получают круглые и плоские слитки, которые подвергают горячей и холодной обработке давлением (прессованию, прокатке, ковке, штамповке и др.). Главной структурной составляющей деформируемых сплавов является твердый раствор на основе алюминия, а объемная доля хрупких интерметаллидов сравнительно невелика (не более 10 %), что обеспечивает деформируемость этих сплавов.

Упрочнение деформируемых алюминиевых сплавов, а также изменение физических, технологических, коррозионных свойств достигается с помощью различных методов: нагартовки, термической обработки (закалка + старение), термомеханической обработки (сочетание термической обработки и пластической деформации), закалки из жидкого состояния и упрочнения нерастворимыми частицами оксида алюминия, интерметаллидов и др. (порошковые материалы).

Состояние полуфабрикатов из алюминиевых деформируемых сплавов обозначаются буквенно-цифровой маркировкой.

Упрочнение нагартовкой, повышающее прочностные свойства, применяется особенно широко для термически неупрочняемых сплавов и при термомеханической обработке - для термоупрочняемых сплавов. Сильная нагартовка используется для изделий простой формы (листы, плиты, иногда поковки).

Значительная часть алюминиевых деформируемых сплавов упрочняются термической обработкой: закалкой и естественным (искусственным) старением. Содержание основных легирующих элементов в таких сплавах как правило не превышает их растворимости в алюминии при высокой температуре. После закалки структура сплавов представляет собой пересыщенный твердый раствор легирующих элементов в алюминии. Такая структура, в отличие от закаленных сталей, обладает невысокой прочностью и повышенной пластичностью. При последующем старении происходит закономерное изменение структуры и свойств сплавов в результате распада пересыщенного раствора с образованием интерметаллидов.

Для всех алюминиевых сплавов этот процесс имеет общие закономерности. На первой стадии старения возникают зоны Гинье - Престона (ГП), в которых в результате повышенной концентрации легирующего элемента наблюдается сильное искажение кристаллической решетки, приводящее к увеличению прочности и твердости. Эта стадия называется стадией зонного старения. При повышении температуры старения (или увеличении его продолжительности при достаточно высокой температуре) возникают частицы метастабильных фаз, когерентно связанных с матрицей твердого раствора, - стадия фазового старения. Затем появляются более крупные частицы метастабильных фаз - стадия коагуляции. В дальнейшем частицы метастабильных фаз обособляются и укрупняются - стадия отжига. При этом искаженность решетки снижается и, следовательно, снижаются прочность и твердость.

Для каждой стадии старения независимо от систем алюминиевых сплавов характерен определенный комплекс свойств. Зонному старению свойственны относительно низкий предел текучести, высокое относительное удлинение, высокая коррозионная стойкость, в том числе и стойкость против коррозии под напряжением, высокая вязкость разрушения, низкая чувствительность к трещине.

Для фазового старения характерны высокий предел текучести, низкая пластичность, пониженные вязкость разрушения, сопротивление коррозии под напряжением и расслаивающей коррозии.

На стадии коагуляции прочностные свойства, достигнув максимума, снижаются, при этом значительно улучшается сопротивление коррозии под напряжением и замедленному разрушению.

Для каждого стареющего алюминиевого сплава имеются свои температурно-временные области зонного и фазового старения. Для сплавов систем Al – Cu - Mg, Al - Mg - Si, Al - Cu - Mg - Si и Al – Zn – Mg - Cu зонное старение протекает при 20 ° С. Для сплавов системы Al – Zn - Mg при 20 ° С наблюдается фазовое старение. Сплавы систем Al – Cu - Li, Al – Mg - Li при 20 ° С практически не старятся; для осуществления зонного старения их необходимо подогревать. Поэтому термины «естественное старение» и «искусственное старение» следует употреблять только для указания условий старения - без подогрева или с подогревом. Для характеристики структурного состояния и соответствующего ему комплекса свойств надо использовать термины «зонное старение», «фазовое старение» и «коагуляция при старении».
2.1.5 Сплавы повышенной пластичности системы Al – Mg - Si
Применяемый для производства профилей алюминиевый сплав Ад31 относится к сплавам системы Al-Mg-Si, т.е. к авиалям (рисунок 1):


Рисунок 1 – Диаграмма состояния сплавов системы Al-Mg-Si
Сплавы системы Al - Mg - Si относятся к термически упрочняемым сплавам. Они обладают хорошей коррозионной стойкостью, технологичностью в металлургическом и машиностроительном производстве, способностью подвергаться цветному анодированию, эмалированию (покрытие пленкой из эмалевого лака или смолы) и электрохимическому оксидированию для получения непрозрачной эмалевидной пленки молочного цвета с окрашиванием в любой цвет.

Высокая пластичность в горячем состоянии позволяет изготовлять из них сложные по конфигурации тонкостенные полые полуфабрикаты. Высокую пластичность сплавы имеют в отожженном, свежезакаленном и естественно состаренном состоянии, что позволяет подвергать их штамповке, вытяжке и другим операциям со значительными степенями деформации. При этом материал сравнительно мало упрочняется и допускает значительно большие вытяжки, чем сплавы АМг5 и АМг6 системы Al - Mg, которые быстро наклепываются при холодной пластической деформации.

Применяемый для производства профилей алюминиевый сплав Ад31 относится к сплавам системы Al – Mg - Si.

Сплав АД31 характеризуется минимальной прочностью, не содержит элементов антирекристаллизаторов (Mn, Cr), что повышает однородность и устойчивость твердого раствора и улучшает декоративный вид полуфабрикатов.

В таблице 1 представлен химический состав сплава АД31.

Таблица 1 - Химический состав сплава АД31 по ГОСТ 4784-97

Основные компоненты, %

Примеси, % (не более)

Al

Mg

Si

Fe

Cu

Mn

Zn

Ti

прочие

Основа

0,45-0,9

0,2-0,6

0,35

0,1

0,1

0,1

0,1

0,15


В таблице 2 перечислены основные физические и механические свойства сплава Ад31.

Таблица 2 - Физические и механические свойства сплава АД 31

Плотность ?, г/см3

2,71

Модуль упругости Е, МПа

71000

Теплопроводность ?, Вт/(м*с)

188

Коэффициент линейного расширения ?∙106. К-1

23,4

Относительное удлинение, %

10

Твёрдость HB

78,6



Сплав АД33 кроме Mg и Si содержит Cu и Cr, что обеспечивает более высокую прочность, чем у АД31. Сплав обладает высоким сопротивлением коррозионной усталости.

По уровню прочности сплавы АД35 и АВ близки, но достигается этот уровень различными способами. В сплаве АД35 предусмотрено высокое содержание марганца, а в сплаве АВ дополнительно введена медь. Сплав АД35 имеет высокую коррозионную стойкость.

В системе Al – Mg - Si существует квазибинарное сечение Al - Mg2Si (рис. 2), которое делит диаграмму состояния на две самостоятельные системы Al – Si - Mg2Si и Al - Mg5Al8 - Mg2Si. В равновесии с алюминиевым твердым раствором находятся три фазы: Si, Mg5Al8, Mg2Si.


Рисунок 2 - Алюминиевый угол диаграммы Al—Mg—Si. Распределение фазовых областей в твердом состоянии
Квазибинарный разрез отвечает соотношению концентраций Mg / Si = 1,73. В зависимости от концентрации магния и кремния сплавы могут располагаться в фазовых областях: a + Mg2Si или a + Mg2Si + Si. Сплавы АД31, АД35 и АВ имеют фазовый состав a + Mg2Si +Si, а сплав АД33 — фазовый состав a + Mg2Si. Растворимость магния и кремния с понижением температуры уменьшается, что лежит в основе термического упрочнения.

Уровень механических свойств в основном определяется содержанием Mg2Si, однако добавки марганца, хрома и меди вносят дополнительное упрочнение.
2.1.6 Термическая обработка
Свойства авиалей (в первую очередь механические) существенно зависят от их термической обработки, которая применяется в основном для повышения их прочности.

Наиболее распространенным в промышленности видом термической обработки авиалей является закалка с последующим естественным или искусственным старением. Закалку всех авиалей проводят обычно с температуры 520 - 530 °С. Естественное старение сплавов протекает при комнатной температуре. В результате этого процесса повышаются пределы прочности и текучести, увеличивается твердость. Обычно считается, что для практического завершения процесса естественного старения необходимо 5 - 7 суток. Эффект упрочнения сплавов после естественного старения численно выражается в увеличении (по сравнению со свежезакаленным состоянием) предела прочности при разрыве растяжением на 30 - 40% и предела текучести приблизительно на 50%.

Для получения максимальных ?в и ?0,2 у авиалей, их подвергают закалке и последующему искусственному старению, которые обычно проводят при температуре 160 – 170 °С в течение 10 - 12 ч. Искусственное старение позволяет повысить прочность авиалей (по сравнению с ее значением после естественного старения) дополнительно на 30 – 50 %. В тех случаях, когда от сплавов не требуется максимальная прочность, а важнее для повышения работоспособности изделий наличие у них больших пластичности и разницы между ?в и ?0,2 применяют искусственное старение при меньшей, чем указано, температуре. Соответственно может быть изменена также и продолжительность выдержки при старении. Из таблицы 3 можно увидеть изменение механических свойств сплава АД31 в зависимости от режима термообработки.

Таблица 3 - Механические свойства сплава АД 31 по ГОСТ 8617

Состояние поставки

Временное сопротивлени?s, МПа

Предел текучести, МПа

Относительное удлинение, %

АД31 – без термообработки

80

70

16

АД31Т – закалённые и естественно состаренные

130

70

13

АД31Т5 – не полностью закалённые и искусственно состаренные

160

120

8

АД31Т1 – закалённые и искусственно состаренные

200

150

10

Термическая обработка авиалей основана на эффекте увеличения растворимости соединения Mg2Si в алюминии при повышении температуры. Силицид магния является ионным соединением с кубической гранецентрированной решеткой, он состоит из 63,41 % Mg и 36,59 % Si, его плотность составляет 1,94 г/см3 (по данным рентгеноструктурного анализа), микротвердость при комнатной температуре 450 кгс/мм2, температура плавления 1070 °С.

Сплавы, содержащие до 1,85 % Mg2Si, могут быть переведены в однофазное состояние путем повышения их температуры. Это однофазное состояние может быть зафиксировано при комнатной температуре закалкой с высокой скоростью.
2.1.7 Технологические свойства
Сплавы АД31, АД33, АД35 и АВ хорошо деформируются в горячем и холодном состояниях. Пластичность сплавов при температуре обработки давлением 450–500 °С высокая. Допустимая степень деформации за один прогрев 85 %.

Для обеспечения высокой пластичности при холодной деформации сплавы отжигают. Для снятия технологического наклепа, полученного в результате холодной деформации, рекомендуется проводить отжиг при 350 – 370 °С в течение 0,5–1,5 ч, охлаждение на воздухе.

Пластичность сплавов системы Al – Mg - Si в отожженном состоянии хорошая, в естественно и искусственно состаренном состояниях удовлетворительная.

Обрабатываемость резанием сплавов Al – Mg - Si в отожженном состоянии неудовлетворительная, в естественно и искусственно состаренном состояниях удовлетворительная.

Сплавы АД31, АД33 и АД35 при сварке плавлением и контактной сварке обладают удовлетворительной свариваемостью. Сплав АВ хорошо сваривается дуговой и контактной сваркой.

Для указанных сплавов рекомендуется присадочная проволока СвАК5. Временное сопротивление ?в сварного соединения с предварительной закалкой и искусственным старением материала не ниже 0,7 от ?в в основного материала. Искусственное старение сварного соединения повышает его ?в до 0,8 – 0,9 от ?в основного материала.
2.1.8 Применение
Из сплавов АД31, АД33 и АД35 выпускаются преимущественно прессованные полуфабрикаты и штамповки, а из сплава АВ — плиты, листы, прессованные полуфабрикаты и штамповки.

Сплав АД31 применяется для деталей невысокой прочности (?в = 200 МПа) с хорошей коррозионной стойкостью и декоративным видом, работающих в интервале температур от –70 до 50 ° С. Сплав применяется с различными цветовыми покрытиями, в том числе для ювелирных изделий «под золото», отделки кабин самолетов и вертолетов. Цветовые покрытия на изделиях из сплава АД31 (и других алюминиевых сплавов) получают двумя способами:

– непосредственно при электрохимическом оксидировании в растворе щавелевой кислоты. При этом декоративная окраска образующейся оксидной пленки зависит от плотности тока I и может иметь цвет серебристый при I = 1,5–2,0 A/дм2, желтый (под латунь) при I = 3,0 A/дм2 или коричневый при I = 5 A/дм2;

– адсорбционным окрашиванием пористых оксидных пленок, полученных химическим оксидированием в растворе серной кислоты. Процесс окрашивания основан на способности оксидных пленок впитывать и удерживать в себе красящие вещества (органические красители или минеральные пигменты). Получаемая цветовая гамма покрытий в данном случае может меняться от черного до золотисто-желтого цвета.

Сплав широко используется в гражданском строительстве для оконных витражей, дверных рам, перегородок, эскалаторов, а также в мебельной, автомобильной, легкой промышленностях. При применении специальной термомеханической обработки сплав АД31 приобретает высокие электрические свойства при относительно высоких прочностных свойствах.
  1   2


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации