СПОСОБ ЗАКАЛКИ ЛИСТОВЫХ ЗАГОТОВОК ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА Д16
METHOD OF QUENCHING BLANKS FROM D16 ALUMINIUM ALLOY

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при закалке листовых заготовок сплава Д16 для дальнейшего изготовления из них деталей высокоточных приборов (рам, корпусов, крышек, стенок, плат и др.)
Известен способ закалки заготовок из сплава Д16, который заключается в нагреве заготовок до 492-500°С, выдержке и охлаждении в воде с температурой 10-40°C. «Термическая обработка полуфабрикатов и деталей из алюминия и алюминиевых деформированных сплавов», производственная инструкция ПИ 1.2.255-83 [1]. Способ взят в качестве аналога. При закалке по способу-аналогу происходит недопустимая деформация, коробление листовых заготовок из сплава Д16 толщиной до 5 мм. Деформацию, коробление требуется устранять с помощью механической правки, что повышает трудоемкость технологического процесса и увеличивает его продолжительность.
Известен способ термической обработки заготовок из алюминиевого сплава Д16 Патент РФ 2324000 «Способ термической обработки деталей из сплава Д16» [2]. Способ взят в качестве прототипа.
По способу-прототипу заготовки нагревают до температуры закалки, охлаждают сначала с печью до 430°C со скоростью 130-150°C в час, выдерживают 3 минуты, охлаждают в воде с температурой 80-100°C, а затем в воде с температурой 20°C и старят. При закалке по способу-прототипу, возникает существенная разность температур (более 330°C), что приводит к значительной деформации листовых заготовок толщиной до 5 мм. Это увеличивает трудоемкость при изготовлении деталей высокоточных приборов.
Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого изобретения, состоит в уменьшении деформации в несколько раз по сравнению со способами - аналогом и прототипом у листовых заготовок сплава Д16.
Технический результат достигается тем, что в способе закалки листовых заготовок из алюминиевого сплава Д16, включающем охлаждение с температуры закалки до 430°C со скоростью 130-150°C в час, выдержку в течение 3 минут и охлаждение в воде при 90-100°C, окончательное охлаждение до температуры ниже 25°C и старение, окончательное охлаждение заготовок производят между стальными плитами толщиной до 5 мм с габаритными размерами, на 5-10 мм большими аналогичных размеров листовых заготовок.
Перечисленные особенности являются новым существенным отличием предлагаемого способа от известных способов, что и обеспечивает технический результат. Технический результат обеспечивается методом охлаждения листовых заготовок сплава Д16 между стальных плит с температуры 90-100°C до температуры ниже 25°C.
Пример практического применения. Образцы из алюминиевого сплава Д16 подвергали закалке по различным режимам.
Образцы изготавливали из листа толщиной 2 мм.
Таблица
Размеры и свойств образцов сплава Д16 после различных режимов закалки.
№ режима
Режим закалки.
Прогиб образца ±мм
Свойства образцов
Примечания
σ<sub>в</sub> (кгс/мм<sup>2</sup>)
δ (%)
1
2
3
4
5
6
1
Нагрев образцов до 492-500°C, выдержка 30 минут, охлаждение в воде с температурой 10-40°C, выдержка 2 минуты, охлаждение на воздухе.
+2-2,5
41-43
10-12
Способ-аналог
2
Нагрев образцов до 492-500°C, выдержка 30 минут, охлаждение с температуры закалки до 430°C, со скоростью 130-150°C в час, выдержка 3 минуты, охлаждение в воде с температурой 80-100°C, выдержка 2 минуты, охлаждение в воде при 20°C.
+0,4-0,7
40-42
12-14
Способ-прототип
3
Нагрев образцов до 492-500°C, выдержка 30 минут, охлаждение с температуры закалки до 430°C со скоростью 130-150°C в час, выдержка 3 минуты, охлаждение в воде при 90-100°C, выдержка 2 минуты затем охлаждение до температуры ниже 25° между стальными плитами толщиной 5 мм.
+0,02-0,04
41-43
10-12
Предлагаемый способ
4
Нагрев образцов до 492-500°C, выдержка 30 минут, охлаждение с температуры закалки до 430°C со скоростью 130-150°C в час, выдержка 3 минуты, охлаждение в воде 70°C, выдержка 2 минуты, охлаждение до температуры ниже 25°C между стальными плитами толщиной 4 мм.
+0,04-0,07
41-43
10-12
Способ, выходящий за пределы предлагаемого
Примечания к таблице.
1. При термической обработке использовали образцы типа I ГОСТ 1497-84 по три штуки на каждый режим закалки.2. Деформацию (прогиб) измеряли в середине длины образцов щупами. Точность измерения составляла ±0,01 мм.
3. Образцы для каждого режима вырезали из листа сплава Д16 согласно ГОСТ1497-84.Направление проката образцов устанавливали перпендикулярно их длине. Перед закалкой прогиб образцов был 0.05-0,08 мм.4. Значения прочности (σ<sub>в</sub>) и пластичности (δ, %) в таблице приведены после старения по режиму 190±5°C в течение 11 часов.5. Металлические плиты применяли из стали 45 с шероховатостью поверхности <maths num="1"><math display="block"><mrow><mover><mo>∨</mo><mrow><mn>0.63</mn></mrow></mover><mo>−</mo><mover><mo>∨</mo><mrow><mn>1.25</mn></mrow></mover></mrow></math><img file="00000001.tif" he="8" wi="15" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
.
Результаты таблицы показывают, что предлагаемый режим обеспечивает уменьшение деформации образцов более чем в десять раз по сравнению со способами - аналогом и прототипом при практически одинаковой прочности и пластичности после старения при 190±5°C в течение 11 часов.
Использование предлагаемого способа позволяет:
1. Существенно уменьшить деформацию после закалки листовых заготовок из сплав Д16.
2. Уменьшить трудоемкость технологического процесса изготовления деталей за счет исключения операции механической правки.
Источники информации
1. «Термическая обработка полуфабрикатов и деталей из алюминия и алюминиевых деформируемых сплавов», ПИ 1.2.255.-83, п.422.
2. Патент РФ 2324000 «Способ термической обработки деталей из сплава Д16». 3аявка №200613686/02 (039945) с приоритетом от 16.10.2006 г.