Разработка технологического процесса изготовления детали методом холодной листовой штамповки
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
°в, %, сплава АК4-1
СплавОсновные компоненты, %AlCuMgMnFeSiZnTiCrBrАК4-1основа1,9-2,71,2-1,8-0,8-1,3-0,8-1,4 Ni0,02-0,10--
СплавПримеси, %, не болееFeSiCuMnZnTiMgПрочие примесиСумма допусти- мых при- месейкаждая?АК4-1-0,35-0,20,30,1 Cr-0,050,1-
Установлено, что железо повышает жаропрочность сплава. Однако чем выше его содержание в сплаве, тем ниже пластичность и технологические свойства последнего.
Увеличения содержание никеля в сплаве обуславливает образование практически нерастворимой фазы А16Сu3Ni, что вызывает обеднение медью -твердого раствора и тем самым снижение прочности сплава при комнатной температуре.
деталь холодная листовая штамповка
Небольшие добавки марганца вводят в основном для повышения коррозионной стойкости сплавов, а также для нейтрализации вредного влияния железа. Марганец, как и в других алюминиевых сплавах, способствует некоторому упрочнению дюралюминия.
Железо и кремний являются обычными примесями, сопутствующими алюминию. Содержание этих примесей ограничивается (количество железа и кремния не должно превышать 0,5-0,6%, а для некоторых сплавов 0,2-0,3%) ввиду их вредного влияния на механические, технологические и коррозионные свойства сплава. Отрицательное влияние этих примесей проявляется в меньшей степени, если в сплавах содержится железа несколько больше, чем кремния, или их имеется поровну. Превышение содержания кремния над железом приводит к повышению трещинообразования в слитках и к ухудшению их способности к обработке давлением.
Титан способствует получению мелкозернистой и равномерной структуры в слитках и повышает однородность механических свойств в изделиях (поковках, штамповках и т.д.). Исследования показали, что существенное влияние на структуру и свойства сплава оказывают примеси марганца. Снижение марганца до 0,05% обеспечивает при горячем деформировании достаточно полное прохождение процессов рекристаллизации и способствует уменьшению анизотропии в свойствах.
Основным недостатком сплава, содержащим в качестве основного легирующего элемента медь, является пониженная коррозионная стойкость. Поэтому листы из этого сплава плакируют с обеих сторон алюминием (7,5; и 2% на сторону) или сплавом Al c 1% Zn.
Наличие алюминиевого плакирующего слоя обеспечивает высокую коррозионную стойкость, хотя и несколько (на 50-20 МПа) понижает прочностные характеристики листов.
1.2 Фазовый состав сплава АК4-1
В отношении микроструктуры дюралюминий как многокомпонентный сплав характеризуется сложным фазовым составом. Но, учитывая, что примеси железа, кремния, а также марганца входят в твердый раствор или находятся в связанном состоянии в форме химических соединений AlMgMn, AlFeSiMn или AlFeCuSi и существенно не влияют на ход фазовых превращений в сплавах, структуру этих сплавов можно описать, руководствуясь тройной диаграммой состояния системы Аl - Сu - Мg.
На рисунке 1 показаны поверхности ликвидуса этой диаграммы, где сплошными линиями очерчены границы поверхностей первичной кристаллизации - алюминиевого раствора (), СuAl и фаз S (А12СuМg), Т и .
На рисунке 2 в большом масштабе представлены изотермические разрезы системы, отвечающие 500 и 20 С.
Рисунок 1 - Поверхность ликвидуса системы Al - Cu - Mg
Рисунок 2 - Изометрические разрезы системы Al - Cu - Mg
Согласно изотермическим разрезам тройной диаграммы состояния А1 - Сu - Мg с повышением температуры область -твердого раствора сильно расширяется и сплавы при низких температурах, будучи трехфазными (разрез при 20С), становятся при температуре 500С гомогенными твердыми растворами. Фазы СuAl и S при этом переходят в твердый раствор. Железосодержащие фазы и марганцовистая фаза остаются нерастворенными.
Этим пользуются для придания слиткам однородной (гомогенной) структуры перед горячей прокаткой. Гомогенизация слитков дюралюминия заключается в длительном нагреве при температуре 480-490 С после незначительной предварительной деформации (на 8-10%) с последующим охлаждением на воздухе.
Однако при быстром охлаждении (при литье промышленных слитков), когда кристаллизация проходит в неравновесных условиях, в сплавах в некотором количестве появляются продукты эвтектической кристаллизации (двойная, а иногда и тройная эвтектика), которые в литых сплавах образуют своеобразную сетку. Количество эвтектической составляющей тем больше, чем больше содержание меди и магния в сплаве [2].
При последующем охлаждении вследствие резкого уменьшения растворимости меди и магния в алюминии происходит распад твердого раствора с выделением соединения СuАl и в небольшом количестве фазы S (АlМgСu). Обе фазы характеризуются высокой твердостью и прочностью и появление их в сплавах вызывает упрочнение дюралюминия [2].
Л.П. Лужниковым и О.А. Романовой была проведена специальная работа по исследованию фазового состояния сплавов АК4 и АК4-1. Было установлено, что отдельно взятые добавки никеля или железа способствуют снижению прочности и пластичности сплавов АК4 и АК4-1. Это объясняется тем, что в сплавах образуется одна из фаз типа А17Сu2Fе или А1CuNi, которые не растворяются в твердом алюминии, тем самым обедняя медью -твердый раствор. Однако совместная добавка никеля и железа (в отношении 1:
) способствует образованию фазы А19NiFe, в результате чего повышается степень пересыщения -твердого раствора, что обусловливает повышение прочности сплавов типа АК4 [2].
Исходя из всего изложенного и учитывая данные диаграмм состояния можно считать, что сплав АК4-1 имеет следующий ф