Способ изготовления гнутых профилей из труднодеформируемых алюминиевых сплавов

 

, Изобретение относится к обработке металлов давлением и может использоваться в машиностроении, решает задачу повышения качества профилей за счет термомеханической обработки материала. В способе изготовления гнутых профилей из труднодеформируемых алюминиевых сплавов в холодном состоянии профилированием за два - четыре перехода в роликовых устройствах стесненным изгибом и приложением на окончательном переходе калибрующего растягивающего усилия по всему поперечному сечению заготовки в качестве труднодеформируемых берут сплавы системы алюминий - медь - литий, непосредственно перед профилированием осуществляют закалку заготовки, а калибрующие растягивающие усилия прикладывают в очаге наибольших пластических деформаций со степенью остаточной деформации, равной 2...4%, при этом готовый профиль подвергают искусственному старению по двухступенчатому режиму с температурой и выдержкой соответственно 120...130°С 2...4 ч, 145...160°С 20...30 ч. Способ может найти применение на всех предприятиях машиностроения, использующих гнутые профили из перспективных алюминиево - литиевых сплавов.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению профилей из листовых заготовок профилированием в валках, и может быть использовано в машиностроении.

Известен способ изготовления гнутых профилей из труднодеформируемых сплавов методом стесненного изгиба в холодном состоянии за два-четыре перехода при непрерывном профилировании плоской заготовки в роликовых устройствах с приложением на окончательном переходе калибрующего растягивающего усилия (см. например "Изготовление гнутых листовых профилей повышенной жесткости из труднодеформируемых материалов).

При использовании данного способа не гарантируются высокие механические свойства изготовленного профиля при неопределенности величины и степени деформации правки растяжением; не обеспечивается изготовление профиля из нагартованного материала, полученного при рулонной прокатке в холодном состоянии; не предусматривается термомеханическая обработка заготовок и профилей, позволяющая для большинства труднодеформируемых алюминиевых сплавов значительно улучшить механические свойства и эксплуатационные характеристики профилей.

Известен способ низкотемпературной термомеханической обработки (НТМО) сплава системы алюминий-магний-литий (сплав 1420), по которому перед формообразованием проводится закалка материала с охлаждением в воде, изготовление листовых деталей штамповкой с последующим искусственным старением при разных температурах (t = 120...250^оС0 и выдержкой τ= 5...15 ч, с приложением растягивающего усилия при правке со степенью деформации ε = 5...15%.

Недостатки способа в интервале температур старения 120-190^оС, которые считаются наиболее приемлемыми для алюминиево-литиевых сплавов, с увеличением времени старения постепенно снижается относительное удлинение при отсутствии, практически, прироста предела прочности σ_в и предела текучести σ_0,2, что усложняет технологию и увеличивает цикл изготовления; при проведении НТМО σ_в повышается не более 10-15%, а относительное удлинение δ значительно снижается, что не удовлетворяет требованиям, предъявляемым и конструкционным авиационным материалам; прирост σ_0,2 за счет правки растяжением при значительном снижении относительного удлинения ухудшает эксплуатационные характеристики конструкций изделий.

Известен также способ изготовления гнутых профилей из труднодеформируемых листовых материалов за два перехода, при котором формообразование профилей производят в холодном состоянии непрерывным протягиванием в роликовом устройстве с одновременным подпором его боковых кромок, при этом на первом переходе к профилю прикладывают усилие осевого подпора, а на втором переходе - усилие осевого растяжения. Способ принят в качестве прототипа.

Однако при использовании способа невозможно изготовить профиль, например, из нагартованной рулонной ленты, требуется предварительная термическая обработка; невозможно вести процесс с предельными степенями деформаций, чтобы изготовить профиль сложной формы сечения за наименьшее число переходов; наличие развиваемого калибрующего растяжения не обеспечивает определенность качества и механических свойств профилей; невозможно обеспечить высокие прочностные свойства профилей при сохранении пластичности.

Данное техническое решение позволяет повысить качество профилей за счет термомеханической обработки материала.

Сущность данного технического решения в следующем.

В способе изготовления гнутых профилей из труднодеформируемых алюминиевых сплавов в холодном состоянии профилированием за два-четыре перехода в роликовых устройствах стесненным изгибом или приложением на окончательном переходе калибрующего растягивающего усилия по всему поперечному сечению заготовки в качестве труднодефорируемых берут сплавы системы алюминий-медь-литий, непосредственно перед профилированием осуществляют закалку заготовки, а калибрующие растягивающие усилия прикладывают в очаге наибольших пластических деформаций со степенью остаточной деформации, равной 2...4%, при этом готовый профиль подвергают искусственному старению по двухступенчатому режиму с температурой и выдержкой соответственно 120...130^оС 2... 4 ч; 145...160^оС, 20...30 ч.

Способ выполняют следующим образом.

Плоскую заготовку из листа или ленты алюминиево-литиевого сплава толщиной S_o, имеющую запас материала по ширине по сравнению с разверткой по средней линии профиля окончательных размеров и в заходной части скосы "на ус" для создания первоначального тангенциального сжатия по торцам, подвергают закалке в воде с температуры 510...530^оС и профилируют в свежезакаленном состоянии в роликовом вращающемся инструменте за два-четыре перехода в зависимости от заданной геометрии профиля. На переходе окончательного формообразования в условиях стесненного изгиба (гибки с малыми радиусами) в очаге наибольших пластических деформаций прикладывают одновременно по всему сечению усилие растяжения со степенью остаточной деформации 2...4%, обеспечивая прямолинейность полученного профиля. Готовый продукт подвергают искусственному старению для повышения его механических свойств по двухступенчатому режиму при температурах t₁ = 120...130^оС, выдержка 2...4 часа и t₂ = 145. . . 160^оС, выдержка 20...30 часов в зависимости от химического состава сплава.

П р и м е р. Ряд плоских заготовок, резаных из рулонной ленты неограниченной длины, сплава системы алюминий-медь-литий, например, марки 1451, свернутых на барабане, подвергали закалке в воде с температуры 525±5^оС, выдержка 20 мин и в свежезакаленном состоянии профилировали на волочильно-прокатной установке модели ВПУ-120/7,5 в роликовом инструменте, обеспечивая пластическое течение металла в зоне сгиба при холодной деформации. За счет калибрующей роликовой пары, вращающейся с повышенной скоростью и обеспечивающей правку профилей на выходе из ВПУ-120/7,5, прикладывали в очаге стесненного изгиба усилие растяжения со степенью остаточной деформации ε = 1,5. . . 3,2% . При ε > 4,5% в условиях стесненного изгиба наблюдалось снижение прочностных характеристик и пластичности профиля. При высокой жесткости уголковой части профилей за счет локального утолщения материала не всегда удавалось выровнять остаточные напряжения по сечению, если ε≅ 1,5%. Готовые профили проходили искусственное старение при температурах t₁ = 125±5^оС, выдержка 3 ч, t₂ = 150±5^оС, выдержка 20 ч. При исходных механических свойствах рулонной ленты σ_в = 215-245 МПа, σ_0,2 = 200-215 МПа, δ ≈2%, профили имели средние значения механических свойств σ_в = 480-500 МПа, σ_0,2 = 450 МПа, δ = 7,2-8,0%.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГНУТЫХ ПРОФИЛЕЙ ИЗ ТРУДНОДЕФОРМИРУЕМЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ в холодном состоянии профилированием за два-четыре перехода в роликовых устройствах стесненным изгибом и приложением на окончательном переходе калибрующего растягивающего усилия по всему поперечному сечению заготовки, отличающийся тем, что в качестве труднодеформируемых берут сплавы системы алюминий - медь - литий, непосредственно перед профилированием осуществляют закалку заготовки, а калибрующие растягивающие усилия прикладывают в очаге наибольших пластических деформаций со степенью остаточной деформации, равной 2 - 4%, при этом готовый профиль подвергают искусственному старению по двухступенчатому режиму с температурой и выдержкой соответственно 120 - 130^oС, 2 - 4 ч, 145 - 160^oС, 20 - 30 ч.