Способ изготовления трубчатых изделий из термически упрочняемых алюминиевых сплавов

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в производстве трубчатых изделий из термически упрочняемых алюминиевых сплавов, в частности электрофотографических копировальных цилиндров. Способ предусматривает отжиг в две ступени с температурой второй ступени выше температуры рекристаллизации и последующую деформацию в один проход при температуре рекристаллизации со степенью не менее 0,55. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано на производстве изделий из термически упрочняемых алюминиевых сплавов.

Известен способ изготовления труб волочением, заключающийся в обработке предварительно отожженных заготовок на подвижных или самоустанавливающихся оправках, при этом через каждые 2-3 перехода проводится промежуточный отжиг. Отжиг термически упрочняемых алюминиевых сплавов в закаленном и состаренном состоянии осуществляется при температуре 380-420^oC, выдержке 10-60 мин, охлаждении со скоростью не более 10^oC/ч до 280^oC.

Промежуточный отжиг проводят нагревом изделий до температуры 300-320^oC и очень малой выдержкой, скорость нагрева и охлаждении не контролируется. Недостатком этого способа является невысокая технологическая пластичность, достигаемая после отжига. Максимальная суммарная вытяжка волочением сплава Д16 составляет 2,1 на самоустанавливающихся оправках.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления труб из термически упрочняемых алюминиевых сплавов, включающий отжиг заготовки при 420-450^oC и последующее холодное волочение с суммарной степенью деформации 40-45% проводимое без промежуточных отжигов.

Недостатком этого способа является невысокая технологическая пластичность сплава после отжига, которая не позволяет деформировать заготовки до максимально возможной степени деформации за один проход, а деформирование за несколько проходов увеличивает затраты на производство готовых изделий.

Целью способа является повышение технологической пластичности и производительности процесса. Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления изделий из термоупрочняемых алюминиевых сплавов, включающем отжиг заготовок и последующую деформацию волочением, отжиг проводят в две ступени с температурой второй ступени выше температуры рекристаллизации, охлаждение после второй ступени проводят со скоростью 20-30^oC/ч, деформацию осуществляют в один проход со степенью деформации Е не менее 0,55 при температуре ниже температуры рекристаллизации. Первую ступень предварительно закаленной и состаренной заготовки проводят при 25020^oC в течение 60-75 мин со скоростью нагрева 2,0-3,0^oC/мин с температуры загрузки заготовок 18010^oC, вторую при 40010^oC в течение 60-75 мин со скоростью нагрева между ступенями 1,5-3,0^oC/мин, а охлаждение со второй ступени ведут до 23010^oC.

Нагрев заготовок до температуры деформации осуществляют за счет выделения тепловой энергии.

Проведение ступенчатого отжига в заданных режимах обеспечивает получение мелкозернистой равновесной структуры, при деформировании которой с большими обжатиями за один проход выделяется значительное количество тепловой энергии, резко повышающей температуру заготовки, при этом с ростом температуры заготовки до определенного значения, не превышающего температуры рекристаллизации, пластичность отожженного сплава увеличивается настолько, что возникает реальная возможность деформировать термоупрочняемые сплава за один проход со степенями от 0,55 до 0,80.

Если деформировать сплавы со степенями деформации менее 0,55, то выделение энергии будет не столь значительным и в большей степени энергия будет рассеиваться на нагревание инструмента и технологического оборудования, способных поглотить большую часть выделенной энергии, и нагревание заготовки будет проходить медленно, соответственно, и эффекта дополнительного увеличения пластичности сплава не произойдет, а большое обжатие приведет к увеличению удельных нагрузок, превышающих предел прочности сплава, что может привести к разрушению. При деформации заготовк со степенями деформации в пределах 0,55-0,80 необходимым условием является соблюдение температурного режима процесса в пределах, не превышающих температуру рекристаллизации, для сохранения мелкозернистой структуры, полученной при отжиге, как основного фактора, обеспечивающего технологическую возможность деформирования термоупрочняемых сплавов с высокими степенями деформации за один проход.

При деформировании со степенью деформации более 0,80 процесс становится неустойчивым из-за высоких удельных нагрузок, сверхзначительного выделения тепловой энергии, соответственно этому снижаются напряжение сопротивления структуры сплава приложенной нагрузке и в совокупности действия этих факторов происходит разрушение.

Пример обработки трубной заготовки из сплава Д16 по заявляемому способу с размерами Диаметр наружный, мм 194 Диаметр внутренний, 170,5 мм Толщина стенки, 11,75 мм Заготовки в закаленном и состаренном состоянии подвергались отжигу по заявляемому способу, включающему операции: загрузка при температуре печи 180^oC; нагрев до температуры 1 ступени с регламентированной скоростью; выдержка; охлаждение с регламентированной скоростью до температуры 230^oC.

Режим отжига заготовок по предлагаемому способу приведен в табл. 1.

Данные по производительности процесса и параметры технологической пластичности по предлагаемому способу после деформации ротационной вытяжкой приведены в табл. 2.

Экономическая эффективность от использования предложенного способа, в частности при изготовлении изделия цилиндр электрофотографический копировальный ЦЭК6С 620/250 ТУ 25-0375, 079-85, только от экономики материала (труба Д16T) составит на одну единицу 10,9 кг. Коэффициент использования материала Ким повышается с 0,343 до 0,68. С учетом снижения трудозатрат, связанных с повышением производительности процесса, экономии электроэнергии, снижения транспортных и амортизационных расходов экономическая эффективность возрастает более значительно.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ: 1. Справочник "Алюминиевые сплавы Свойства и структура полуфабрикатов из алюминиевых сплавов". /Под ред. В.И. Елагина. М. Металлургия 1984, с. 319-320 (прототип).

2. Справочное руководство "Алюминиевые сплавы. Производство полуфабрикатов из алюминиевых сплавов". М. Металлургия, 1971.

3. Справочное руководство "Алюминиевые сплавы. Промышленные деформируемые, спеченные и литейные алюминиевые сплавы". М. Металлургия, 1972.

4. В. П. Северденко "Теория обработки металлов давления". Минск: Высшая школа, 1966.

Формула изобретения

1. Способ изготовления трубчатых изделий из термически упрочняемых алюминиевых сплавов, включающий отжиг заготовки и последующую деформацию, отличающийся тем, что отжиг проводят в две ступени с температурой второй ступени выше температуры рекристаллизации, охлаждение после второй ступени проводят со скоростью 20 30^oС/ч, а деформацию осуществляют при температуре ниже температуры рекристаллизации в один проход со степенью деформации не менее 0,58.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первую ступень отжига закаленной и состаренной заготовки проводят при 230 270^oС в течение 60 75 мин, со скоростью нагрева 2,0 3,0^oС/мин, с температурой загрузки заготовок 18010^oС, вторую при 40010^oС в течение 60 75 мин со скоростью нагрева между ступенями 1,5 3,0^oС/мин, а охлаждение с второй ступени ведут до 23010^oС.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагрев заготовок до температуры деформации осуществляют за счет выделения тепловой энергии.

РИСУНКИ

Рисунок 1