Для изготовления ряда деталей самолета выбран сплав Д16. Опишите состав сплава, режим упрочняющей термической обработки и получаемую микроструктуру. Опишите процессы, протекающие при термообработке - Основы материаловедения

Алюминиевый сплав марки Д16 больше известен как дюраль или дюралюминий. Такое название носят все сплавы, в которых к алюминию добавлены медь и магний. Результатом такого смешения становится получение уникального по своим физическим свойствам материала, который используется в самых ответственных конструкциях. По твердости и механической прочности он не уступает стали, но, в отличие от нее, обладает в 3 раза более легким удельным весом. В связи с этим, он активно используется во всех областях промышленности, особенно в авиастроении, при изготовлении силовых конструкционных элементов.

Химический состав в% материала Д16

Fe

Si

Mn

Ni

Ti

Al

Cu

Mg

Zn

Примесей

До 0.5

До 0.5

0.3 - 0.9

До 0.1

До 0.1

90.8 - 94.7

3.8 - 4.9

1.2 - 1.8

До 0.3

Прочие, каждая 0.05; всего 0.1

Дюралюминий Д16 относится к алюминиевым сплавам, содержащим до 94,7% алюминия. Остальное приходится на легируемые элементы - медь, магний, марганец, а также ряд примесей.

Примеси железа и кремния негативно сказываются на прочности и пластичности сплава Д16, поэтому их содержание строго регламентируется стандартом - доля каждого из них не должна превышать 0,5-0,7%.

Марганец не входит в состав упрочняющих фаз, но его присутствие в дюралюминии повышает его антикоррозийность, улучшает механические свойства и увеличивает температуру рекристализации. В связи с этим, сплав Д16 удовлетворительно куется, режется и фрезеруется с помощью размерного травления, а также сваривается точечной сваркой.

Термическая обработка деталей, изготовленных из алюминиевых сплавов, основана на том, что с понижением температуры растворимость многих элементов в твердом алюминии уменьшается. При нагреве под закалку алюминиевые сплавы неполностью кристаллизуются. Если сплав перегрет, в результате чего структура получилась с крупным зерном, то такой сплав бракуется. Поэтому термист должен быть внимателен к нагреву деталей из алюминиевых сплавов.

Известен способ термической обработки сплава Д16, который заключается в закалке с температуры 490°С, выдержке при этой температуре, охлаждении в воде с температурой 10-40°С и последующем старении при температуре 190°С - 12 часов. Способ принят в качестве аналога.

Охлаждение заготовок при этом способе производят непосредственно с температуры закалки в воде. В этом случае из-за большой разности температур возникают значительные напряжения, приводящие к деформации заготовок. Эти деформации приходится устранять за счет обработки (съема) оставленного припуска фрезерованием, что в дальнейшем приводит к изменению формы и размеров деталей, а это недопустимо, т. к. требует увеличения значительного припуска под дальнейшую обработку.

Известен способ закалки алюминиевых сплавов, который заключается в нагреве до температуры закалки, выдержке при этой температуре и охлаждении в воде с температурой 80-100°С.

Способ взят в качестве прототипа. При этом способе температура при закалке снижается до 390-410°С по сравнению со способом-аналогом. Однако это недостаточно эффективно уменьшает деформацию, т. к. напряжения возникают при охлаждении во время закалки при температуре выше 480°С, когда предел текучести (у0,2) алюминиевого сплава очень мал (?10 кгс/мм2), что и приводит к значительным деформациям заготовок. Эти деформации не устраняются при последующем старении, а после механической обработки на заданные размеры детали самопроизвольно изменяют форму и размеры. Эти изменения размеров невозможно исправить. Поэтому и этот способ термической обработки неэффективен для изготовления высокоточных деталей сложной конфигурации (рам, кронштейнов, корпусов и т. п.).

Технический результат, достигаемый от применения предлагаемого способа, заключается в уменьшении деформации при закалке и старении.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе термической обработки заготовок сплава Д16, включающем закалку в воде с температурой 80-100°С в воде цеховой температуры и старение, охлаждение с температуры закалки производят со скоростью 130-150°С в час до температуры 430°С, выдержка до 3-х минут.

Отличительный признак предлагаемого способа - охлаждение с температуры закалки со скоростью 130-150°С в час до 430°С, выдержка до 3-х минут при этой температуре, что и обеспечивает технический результат.

Микроструктура дуралюмина Д16 (х 300)

На рис. 3 представлены микроструктуры дуралюмина Д16 в литом состоянии, после закалки и после закалки и старения.

Похожие статьи




Для изготовления ряда деталей самолета выбран сплав Д16. Опишите состав сплава, режим упрочняющей термической обработки и получаемую микроструктуру. Опишите процессы, протекающие при термообработке - Основы материаловедения

Предыдущая | Следующая