Разработка технологического процесса изготовления детали методом холодной листовой штамповки
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
азовый состав: , S (А12МgСu), А19NiFe и одна из нерастворимых в твердом алюминии фаз: А17Сu2Fе или А16Сu3Ni [4].
1.3 Термическая обработка листов из сплава АК4-1
Этот сплав упрочняют термической обработкой, закалкой (Т) и искусственным старением, приобретая при этом высокие механические свойства и сохраняя удовлетворительную технологическую пластичность.
Производственный опыт показывает, что сплав АК4-1 рекомендуется закаливать с температуры +535, подвергать искусственному старению при температуре около 190 с выдержкой 10 часов. В зависимости от назначения деталей из сплаваАК4-1 температура отпуска может быть и выше (до 240). В этом случае время выдержки соответственно сокращается (до 1-3 час).
Температура ковки этого сплава колеблется от 350 до 480, а отжиг обычно производят при 420-430 с выдержкой при этой температуре в течение 3-5 час. и последующим медленным охлаждением.
1.4 Механические свойства листов из сплава АК4-1
Механические свойства листов из сплава АК4-1 изменяются в зависимости от температуры нагрева и продолжительности выдержки.
Таблица 2 - Типичные механические свойства листов из сплава АК4-1 при комнатной температуре
Марка сплава и состояние поставки Состояние испытываемых образцовТолщина листа, мм Е,% (l=11,3),
не менее МПаАК4-1 (х/к) Закаленное и искусственно состаренное0,5-8,0710004003407
Таблица 3 - Типичные механические свойства листов из сплава АК4-1 при низких и высоких температурах
Марка сплава и состояние поставки Температура испытания, С Е,% (l=11,3),
не менее МПаАК4-1Т1-196 70 20 125 150 175 200 250- 72000 62500 60000 58500 55000 50000510 430 395 370 370 330 310 240420 360 350 340 330 300 260 19013 7 7 7 9 11 14 19
Нагрев при температуре 125 С практически не изменяет значения механических свойств при кратковременном растяжении как при комнатной температуре, так и при температуре выдержки. В случае нагрева при температуре 150 С наблюдается вначале некоторое упрочнение при выдержке до 1000 - 2500 ч, а затем понижение прочностных свойств. После выдержки в течение 30 000 ч понижение пределов прочности и текучести составляет 8-9% по сравнению с первоначальными значениями при соответствующих температурах.
Длительное воздействие температуры 175 С приводит к значительному понижению прочностных свойств. За 20 000 ч при 175 С значения пределов прочности и текучести при комнатной температуре понижаются до 340 и 270 МПа соответственно. При температуре 175 С предел прочности составляет 250 МПа.
Однако значительное разупрочнение претерпевают листы уже после нагрева при температурах 300 - 310 С, при этом получаются следующие значения механических свойств: =160 - 170 МПа, =80 - 90 МПа, =20 - 22%. Минимальные значения прочностных свойств, особенно предела текучести, и максимальные значения пластичности у этих листов наблюдается только после отжига при температуре 350 С и выше, в этом случае в сплаве происходит полная рекристаллизация. В этом материале после критической деформации и закалки образуется крупнозернистая структура с пониженными значениями механических свойств.
С увеличением температуры нагрева под закалку от 500 до 550 С прочностные характеристики увеличиваются без снижения относительного удлинения. При увеличении времени выдержки с 10 до 80 мин при нагреве под закалку приводит к повышению прочностных показателей и некоторому снижению относительного удлинения.
При комнатной температуре этот сплав упрочняется очень медленно и даже после 30 суток старения прочностные характеристики не достигают максимальных значений. Исследования показали, что оптимальным режимом искусственного старения листов из указанного сплава, обеспечивающим высокие прочностные свойства и удовлетворительную коррозионную стойкость, является старение при температуре 190 - 195С в течении 10 - 25ч.
Механические свойства металлических материалов в значительной степени определяются структурой - величиной зерна. Листы из сплава АК4-1 с относительно крупным зерном (38мкм) обладают повышенными значениями характеристик жаропрочности, длительной прочности и сопротивлением ползучести, а также имеют более высокие характеристики надежности. Оптимальный диаметр зерна в структуре листовых материалов 35 - 50 мкм.
1.5 Применение листов из сплава АК4-1
Ряд деталей и элементов конструкций, изготовленных из алюминиевых сплавов, подвергается в работе длительному или кратковременному воздействию повышенных температур (порядка 200-300С). В этом случае от материала требуется не только высокая механическая прочность при комнатной и повышенных температурах, но и достаточная длительная прочность (жаропрочность).
Помимо указанных выше основных требований, к материалам, работающим при высоких температурах, в зависимости от условий работы предъявляется ряд других специфических требований (стойкость против окисления, высокая теплопроводность, малые изменения линейных размеров, высокая коррозионная и эрозионная стойкость и т.д.).
Листы из сплава АК4-1 по сравнению с листами из других алюминиевых деформированных сплавов менее склонны к охрупчиванию после длительного (~30 000 ч) воздействия повышенных температур (120-150С), менее чувствительны к трещине и, кроме того, обладают большим пределом ползучести при повышенных температурах.
В результате этого листы из сплава АК4-1 нашли широкое применение для изготовления штамповок колес компрессоров, воздухозаборников, крыльчаток мощных вентиляторов, поршней, лопаток и других д