СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИСХОДНОЙ ЗАГОТОВКИ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении полуфабрикатов из слитков алюминиевых сплавов.

Известен способ изготовления деталей из алюминиевого сплава, включающий гомогенизацию слитка при температуре (450÷540)°C в течение (1÷50) часов в одну или несколько стадий с последующим охлаждением, нагрев под ковку и ковку при температуре (220÷450)°C, кроме того, до или после ковки осуществляют термообработку путем нагрева при температуре (220÷400)°C в течение (1÷150) часов (заявка Японии №2-259051, кл. C22F 1/04, 1990).

Недостатком данного способа является наличие мелких внутренних микроразрывов материала типа волосообразных трещин, образующихся при пластической деформации, что снижает механические и конструкционные свойства деталей.

Известен способ изготовления исходной заготовки из алюминиевого сплава для горячей объемной штамповки детали, включающий гомогенизацию слитка, его последующее охлаждение и деформирование путем изменения площади поперечного сечения и увеличения его длины с образованием продольной текстуры деформации (патент РФ №2087582, кл. C22F 1/04, 1997 - прототип).

Основным недостатком этого способа является структурная неоднородность слитков в виде тонкодисперсных частиц алюминидов переходного металла, которые распределяются по объему твердого раствора крайне неравномерно. Эти частицы являются очагами зарождения микроразрывов материала во время пластической деформации. Это приводит к анизотропии свойств, недостаточной пластичности и коррозионному растрескиванию под напряжением при эксплуатации готовых деталей.

Предлагаемый способ изготовления исходной заготовки для горячей объемной штамповки детали включает гомогенизацию слитка из алюминиевого сплава, его последующее охлаждение и деформирование путем изменения площади его поперечного сечения и увеличения его длины с образованием продольной текстуры деформации. Этот способ включает гомогенизацию при температуре (310÷440)°C в течение (1÷5) часов, последующее охлаждение проводят до температуры (110÷125)°C со скоростью не менее 110°C/ч, а упомянутое деформирование проводят с нагревом до температуры (270÷440)°C.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что гомогенизацию проводят при температуре (310÷440)°C в течение (1÷5) часов с обеспечением задержки процесса распада пересыщенного твердого раствора переходного металла в алюминии, последующее охлаждение проводят до температуры (110÷125)°C, а упомянутое деформирование проводят с нагревом до температуры (270÷440)°C с обеспечением выделения упрочняющих фаз в виде частиц, равномерно распределенных в твердом растворе.

Технический результат изобретения в этой части: кратковременная гомогенизация слитка при ее уточненном температурном диапазоне позволяет задержать процесс распада пересыщенного твердого раствора переходного металла в алюминии. Нагрев до температуры деформирования ведут до температуры выделения упрочняющих фаз MnZn₂, Mg₂Si, Al₂CuMg и др. в виде достаточно грубых частиц (~1 мкм), которые равномерно распределяются в твердом растворе. Это обеспечивает создание стабилизированной структуры с повышенным уровнем вязкости разрушения, сопротивления коррозионному растрескиванию под напряжением, а также уменьшение анизотропии свойств, что, в конечном счете, обеспечивает снижение массы силовых узлов, для которых предназначены изготавливаемые детали.

Примеры.

1. Изготавливалась исходная заготовка для горячей объемной штамповки из сплава 6061. Слиток диаметром 220 мм гомогенизировали при температуре 340°C в течение 3 часов с последующим охлаждением до температуры 125°C со скоростью 110°C/ч, Гомогенизированный слиток нагревали до температуры 310°C и прессовали в пруток - исходную заготовку диаметром 170 мм.

2. Изготавливалась исходная заготовка для горячей объемной штамповки из сплава 1420. Слиток диаметром 85 мм гомогенизировали при температуре 360°C в течение 5 часов с последующим охлаждением до температуры 110°C со скоростью 120°С/ч. Гомогенизированный слиток нагревали до температуры 350°C и деформировали в пруток - исходную заготовку диаметром 51 мм.