Способ формообразования деталей из высокопрочных алюминиевых сплавов

 

Г.А.. Раевская, О.B. Соснин, И.П. Поспел

С. Н. Веричев, S.А. Бишев и В. В. Кр (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ

ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ АЛЮМ11НИЕВЫХ СПЛАВОВ

Изобретение относится к обработке металлов давлением в сочетании с термообработкой и может быть использовано в машиностроении и судостроении для формообразования деталей с высо" кими прочностными свойствами и высокой точностью их изготовления из листов, профилей и монолитных панелей, например обшивок, создающих аэродинамический обвод иэделий.

Известен способ формообразования деталей в режиме ползучести, включающий фиксацию заготовки на формблоке, гибку ее нагружением путем создания разряжения между матрицей и послещ ю= щую термообработку под нагрузкой (1 1

Однако способ не обеспечивает высокой прочности получаемых изделий, а после формообразования необходимо проводить термообработку изделия, что усложняет технологический процесс.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае2 мому результату является способ формообразования деталей из высокопрочных алюминиевых сплавов, включающий фиксацию заготовки на матрице и проводимые одновременно термообработку заготовки и ее гибку нагружением, возрастающим с постоянной скоростью до принятия заготовкой заданной формы. Нагружение проводят в течение всего рвемени термообработки (2).

Недостатком этого способа является низкая точность формообразования деталей. Это вызвано пружинением деталей после их формообразования, точно учесть величину которого при изго13 товлении формующей оснастки невозможно из-за различия механических свойств материала заготовок и их геометрических размеров в пределах до20 пуска. Правка готовых деталей для получения заданной точности недопустима, так как любая деформацию деталей после термообработки ведет к снижению прочностных свойств мате933790 риала: сопротивления ползучести и ,относительного удлинения.

Цель изобретения - повышение точности Формообразования деталей.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу фоомообразования деталей из высокопрочных алюминиевых сплавов, включающем фиксацию заготовки на матрице, гибку атее с одновременным нагревом под тер- 10 мообработку, гибку проводят в течение 0,2-0,3 расчетного времени нагрева под термообрабс>тку, после чего нагруженную деталь охлаждают, снимают нагружение, проводят правку и осуще- М ствляют термообработку детали в cBQ бодном состоянии.

Нижний предел времени гибки нагружением обусловлен тем, что в течение

0,2 расчетного времени термообработки большая часть возникших при гибке в материале заготовки напряжений, способных к релаксации при заданных условиях, и поэтому деталь уже в это время имеет такую же точность изготовления как и после всего процесса термообработки. А верхний предел времени обусловлен тем, что эа

0,3 расчетного времени термообработки материал еще не уп1 очняется (ос36 тается пластичным), что позволяет проводить правку детали без ухудшения прочностных свойств материала детали.

На фиг. 1 и 2 представлено устройство для формообразования деталей по предложенному способу.

Устройство состоит из каркаса 1, матрицы 2 и пневмокамеры 3, снабженной штуцером 4 для подачи воздуха и жесткой пластиной 5, на которой зак-4© реплены рубильники 6, формующая поверхность которых имеет кривизну формующей поверхности матрицы 2. Матрица 2 снабжена фиксирующими штырями 7. фф

Пример. Проводят формообразование панели одинарной кривизны из плоской заготовки, имеющей ребра жесткости и отдельные утолщения полотна. Заготовку панели получают фре"

50 зерованием иэ плоской, закаленной и растянутой плиты. Материал заготовкивысокопрочный алюминиевый сплав марки

АК4-1. Размеры заготовки панели1200х2500 мм, толщина полотна и ребер жесткости - 2 мм, имеются отдельные утолщения полотна - 4-8 мм, высота ребер - 30 мм. Радиус кривизны готовой панели после формообразования -2000 мм.

Заготовку 8 укладывают на матрицу

2, фиксируют на ней по наружному контуру с помощью штырей 7. К ребрам

9 заготовки, расположенным в плоскости изгиба, подводят рубильники

6. После этого устройство помещают в электропечь и нагревают "до температуры термообработки (искусственного старения) указанного сплава—

195 С. Одновременно с термообработкой проводят .гибку заготовки нагруже- . нием, возрастающим с постоянной скоростью. Для того в пневмокамеру 3 нагнетают воздух, постепенно повышая его избыточное давление от 0 до

i,2 кг/см при этом объем пневмокамеры 3 увеличивается и давление воздуха передается через пластину 5 на рубильники 6, а от них на заготовку 8, в результате чего заготовка 8 изгибается до формы заданной матрицей 2. Нагружение заготовки 8 производится в течение 3 ч, что составляет 0,25 от расчетного времени термообработки (12 ч) для сплава АК4-1. Скорость нагружения заготовки 0,4 кг/см в ч. Нагружение заготовки 8 возрастающей нагрузкой при температуре термообработки в течение 3 ч вызывает в заготовке необ- е ратимые деформации ползучести, в результате чего заготовка принимает заданную форму.

Через 3 ч термообработку заготовки

8 под нагрузкой прерывают, формообразующее устройство с заготовкой 8 вынимают иэ печи, деталь охлаждают под нагрузкой (не вынимая из устройства) до комнатной температуры и снимает нагружение с полученной детали,выпуская воздух из пневмокамеры 3.

Контроль геометрических размеров полученной детали показывает, что участки детали с утолщениями полотна имеют отклонения от заданного радиуса кривизны после гибки на 1- 1,5 мм.

Для устранения этих отклонений деталь правят выколоткой по болванке, форма которой соответствует заданной форме детали. Время правки 1О мин. После правки заканчивают термообработку детали в свободном состоянии. Для этого деталь . загружают в печь, нагревают до 195 С и выдерживают при этой температуре оставше5 93 еся время термообработки - 9 ч (12-3=9 ч). Затем деталь вынимают из печи, охлаждают и контролируют на точность формообразования. Отдель" .,ные участки детали имеют отклонения

1 от заданного размера гибки на О,t0,3 мм.

Гибку нагружением проводят в течение,0,2-0,3 расчетного времени термообработки, после которого большая часть напряжений, способных к релаксации, уже прорелаксирована, в результате чего деталь уже имеет ту же точность изготовления, как и после всего процесса термообработки. Другие высокопрочные алюминиевые сплавы имеют такой же характер кривых .изменения прочностных свойств и релаксации напряжений в процессе термообработки, как и сплав АКЧ-1.

Предложенный способ обеспечивает точность формообразования на 3-4 класса выше, чем известный за счет того, что термообработку детали прерывает, когда она уже приняла заданную форму, но еще находится в пластическом состоянии, и правят ее, s то же время как в известном способе термообработка непрерывна, а опера3790

6 ция правки отсутствует, так как правка после термообработки ухудшает прочностные свойства материала детали, приводит к возникновению в ней трещин, что недопустимо. формула изобретения

Способ формообразования деталей из высокопрочных алюминиевых сплавов, включающей фиксацию заготовки на матрице, гибку ее с одновременным нагревом под термообработку, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности формообразования детали, гибку проводят в течение

0,2-0,3 расчетного времени нагрева под термообработку, после чего нагруженную деталь охлаждают, снимают

20 нагружение, производят правку и .осуществляют термообработку в свободном состоянии.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США и 3739607, кл. 72-63, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Н 2579302/22-02, кл. С 22 F 1/04, 1978. дидую ф

Составитель А. Зенцов

Редактор,А. Гулько Техред Д. Бабинец Корректор Н. Швыдкая

Заказ 3869/10 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иоскаа, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал AllA "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4