Алюминий АК4-1

Автор: Волков Семён

Дата публикации: 21 Августа 2024

Содержание:

Марка: АК4-1	Категория: Деформируемый алюминиевый сплав
Область применения: изготовление частей реактивных двигателей

Химический состав сплава АК4-1 (в процентах)
Fe	0,8 - 1,3
Si	до 0,35
Mn	до 0,2
Ni	0,8 - 1,3
Ti	0,02 - 0,1
Al	92,05 - 96,08
Cu	1,9 - 2,5
Mg	1,4 - 1,8
Zn	до 0,3

Дополнительные данные и характеристики

Удельный вес: 2800 кг/м³ Твердость: HB 10-1 = 109 - 117 МПа Термообработка: плакированные листы - закалка при 525-535 °С, старение при 185-195 °С 9-12 часов; горячекатанные плиты - закалка при 525-535 °С, старение при 190-200 °С 7-9 часов; штамповки и поковки - закалка при 525-535 °С, старение при 185-195 °С 8-12 часов (для минимизации короблений допустимо проводить закалку сложных форм в кипящей воде)

Механические характеристики сплава АК4-1 при T=20 °С
Тип продукции	Толщина или диаметр, мм	E, ГПа	G, ГПа	σ-1, ГПа	σв, МПа	σ0,2, МПа	δ5, %	ψ, %	σсж, МПа	KCU, кДж/м²	KCV, кДж/м²
Плакированный лист, закалённый и искусственно состаренный	0,5-0,8	72	380	310	6	0,2
Профиль, закалённый и искусственно состаренный	свыше 10	400	330	8
Штамповка, закалённая и искусственно состаренная	до 100 кг	380	280	6

Физические характеристики сплава АК4-1
T (Град)	E 10-5 (МПа)	a 106 (1/Град)	λ (Вт/(м·град))	ρ (кг/м³)	C (Дж/(кг·град))	R 10-9 (Ом·м)
20	0.72	2800	55
100	20.8	146	797

Особенности алюминиевого сплава АК4-1:Жаропрочные материалы типа АК4-1 на основе Al-Cu-Mg-Fe-Ni аналогичны дуралюминам по химическому и фазовому составу, но вместо марганца содержат железо и никель как легирующие элементы.

Сплавы легко подвергаются деформации при высоких температурах; их коррозионная стойкость является удовлетворительной. Для предотвращения коррозии детали проходят анодирование, оксидирование, а также покрываются лакокрасочными материалами.

Сплавы имеют удовлетворительные характеристики при точечной и шовной сварке, а также хорошо обрабатываются методом резания.

Сплавы выделяются высокой износостойкостью благодаря низкому коэффициенту трения.

Сплав АК4-1 применяется для производства деталей реактивных двигателей, таких как крыльчатые насосы, колеса, компрессоры, заборники, диски и лопатки.

Производство и обработка листового проката из сплава АК4-1 (и аналогичных сплавов): закаленные листы толщиной 0,8—4 мм изготавливаются из сплавов АВ, Д1, Д16, В92, В95 и АК4-1.

Листы, нарезанные с припусками по длине на линии резки, проходят закалку в селитряных ваннах или в агрегате для полистной закалки.

При закаливании в селитряных ваннах листы тщательно промываются и протираются для полного удаления следов селитры, после чего направляются на отделочную линию. Установка для полистной закалки расположена прямо в начале линии отделки листового проката АК4-1, и включает следующие устройства:

Перекладывающее устройство. Максимальная масса листа составляет 200 кг. Устройство оснащено 56 присосками, скорость подъема составляет 0,26 м/сек. Максимальный ход подъемной рамы равен 1360 мм, скорость передвижения листа достигает 0,76 м/сек. Мощность электродвигателя подъемного механизма – 11 квт, механизма передвижения – 5 квт.

Транспортер размером 5,5x2,6 м. Минимальная ширина между проводками – 1200 мм. Диаметр барабана – 320 мм, скорость движения ленты варьируется от 0,5 до 1,0 м/сек. Используется двигатель типа МП-22 мощностью 4,5 квт.

Агрегат полистной закалки.

Сушильный аппарат с вытяжными роликами. Скорость перемещения листа составляет 6—18 метров в минуту, температура сушки достигает 70 градусов Цельсия, максимальное тяговое усилие - 300 килограмм.

Правильная машина с семнадцатью роликами. Шаг между роликами составляет 100 мм, диаметр роликов равен 90 мм. Мощность двигателя устройства составляет 55 кВт.

Дуо-калибровочный станок с размерами 900x2800 мм. Максимальные размеры прокатываемого листа – 4X2500X10000 мм, предельная масса - 200 кг, скорость прокатки - 1 м/сек, диаметр валков - 900 мм. Замена валков производится с использованием специальной тележки. Скорость передвижения нажимных винтов - 0,1 м/сек, диаметр винтов - 360 мм, мощность основного двигателя - 260 кВт.

Транспортирующее устройство. Скорость перемещения листа находится в диапазоне от 0,5 до 1,0 м/сек, максимальная масса листа - 200 кг, диаметр ролика транспортировщика - 220 мм, высота подъема - 600 мм.

Машина для правильной растяжки. Усилие растяжения составляет 350 тонн, максимальный рабочий ход — 250 мм, скорость рабочего хода — 3 см/сек, скорость обратного хода — 20 см/сек, усилие предварительного зажима листа губками — 7000 кг, скорость хода задней головки — 40 мм/сек, время захвата листа губками — до 4 секунд, время разжима — до 2 секунд.

Сдвоенные ножницы. Мощность электродвигателя ножниц — 7 кВт, диаметр подающих роликов — 250 мм.

Рольганг длиной 7,0 м. Скорость перемещения листа — 0,5—1,0 м/сек, длина бочки ролика — 2500 мм, частота вращения ролика — 44—88 оборотов в минуту, количество роликов — 15 шт., шаг роликов — 500 мм, мощность электродвигателя — 2,5 кВт.

Первая контрольная плита.

Кантователь. Максимальная масса листа — 200 кг, поворот кантователя — 180 градусов, время поворота на 180 градусов — 4,5 секунды, мощность двигателя — 4,5 кВт.

Вторая контрольная плита.

Машина для маркировки. Скорость перемещения листа варьируется от 1,0 до 0,5 м/сек, мощность двигателя составляет 2,5 кет, давление воздуха для распыления краски - от 1,5 до 2,0 атм, краска быстросохнущая типа МК-3.

Машина для промасливания. Скорость работы составляет 1 м/сек, длина роликовой бочки - 2800 мм, диаметр роликовой бочки - 220 мм, количество роликов - 4 штуки, температура промасливающей смеси - от 50 до 60 градусов Цельсия.

Аппарат Л-7 для упаковки. Время на обработку и укладывание листа составляет 30 секунд-, что позволяет достичь производительности в 120 листов за один час. Максимальная высота стопки листов — 700 мм; наибольший вес стопки — 10 тонн. Диаметр подачи роликов равен 250 мм при окружной скорости 1 м/сек. Максимальный диаметр рулонов бумаги — 650 мм. Диаметр роликов транспортера составляет 350 мм, длина транспортера — 8400 мм; окружная скорость роликов транспортера также составляет 1 м/сек. Шаг между планками в секции — 350 мм, в каждой секции 7 планок, всего в листоукладчике — 6 секций, угол наклона планок к горизонту — от 5 до 7 градусов. Совокупная мощность всех двигателей составляет 80 квт.

На поточной линии при отделке закаленных листов выполняются следующие процессы: выкладка листов из стопы; закалка на полистном агрегате; сушка; предварительная правка на машине с семнадцатью роликами; прогладка на стане дуо 900; растяжение для правки листов; обрезка по размеру и отбор образцов для механических тестов; контроль поверхности и геометрии листов; маркировка, нанесение защитного слоя масла и упаковка.

Выкладка листов осуществляется с помощью специального устройства с пневмоприсосками, которые рекомендуется изготавливать из светлой вакуумной резины, чтобы избежать следов на листах.

Процесс закалки листов проводится на оборудовании для полистной закалки.

Сушку листов осуществляют в специальной машине, которая включает в себя воздуходувку и рольганг с роликами, через которые листы обдуваются теплым воздухом при температуре 40—60°C.

Листы обрабатывают на семнадцатироликовой машине для правки, с целью минимизировать коробление после процесса закалки. Правка, а также последующая прогладка, должны быть выполнены в течение 30 минут после закалки, то есть в состоянии свежезакалки.

Листы проглаживают на реверсивных прогладочных дуо-станах для устранения коробления и волнистости по краям, а также для получения гладкой и блестящей поверхности. Проглаживание проводится в 3—7 проходов, при этом суммарное обжатие составляет 0,5—1,0%. Валки дуо-станов, изготовленные из стали 9X2 с твердостью 95—100 единиц по Шору, имеют диаметр 900 мм. Этот размер способствует минимизации проскальзывания листов при малых обжатиях, что обеспечивает появление глянца.

После шлифовки и полировки до получения поверхности чистоты выше 12-го класса, валки устанавливаются на стан. Только при такой обработке обеспечивается блестящая поверхность листа. Подача и отвод листов из стана выполняется с помощью конвейеров с ремнями. Ремни для транспортеров должны быть изготовлены из синтетического материала, такого как капрон, чтобы не навредить внешнему виду листа.

На тех же станах производится нагартовка листов. Перед этим их выправляют в свежезакаленном состоянии, а затем оставляют на естественное старение. Нагартовка выполняется в 10—20 проходов, и общее обжатие при этом составляет до 5%.

Данную операцию выполняют на гидравлических растяжных станках для полного устранения неровности. Удлинение листа при растяжении составляет от 2 до 3%. Подача и перемещение листов осуществляется с помощью ленточных конвейеров. Все процессы по креплению листов зажимами машины и возвращению зажимной головки в исходное положение автоматизированы.

Резку листов по размеру выполняют на парных гильотинных ножницах, которые одновременно отсекают концы листов, поврежденные зажимами растяжного станка. Здесь также производится отбор образцов для механических испытаний. Образцы для испытания на растяжение вырезаются из контрольного листа поперек направления прокатки. Механические характеристики листов должны соответствовать требованиям ГОСТ 12592—67.

Проверку состояния поверхности и геометрических параметров листов выполняют на контрольных плитах. На первой плите оценивают лицевую сторону листа, то есть проверяют состояние поверхности, качество прокатки и геометрию листа. Затем лист переворачивают на 180 градусов с использованием специального кантователя, и на контрольной плите проверяют другую сторону листа. Состояние поверхности, геометрические параметры и прокатка листов должны соответствовать требованиям ГОСТ 12592—67. Отклонение поверхности листа от плоскости по всей его площади не должно превышать 14—25 мм, а по коротким сторонам — 20—50 мм в зависимости от размеров.

Маркировка, упаковка, транспортировка

На одном из углов готовых листов, на расстоянии не более 25 мм от края по ширине листа, должны быть нанесены: марка алюминиевого сплава, плакировка, состояние поставки, номер партии.

По запросу клиента, на одну сторону листов наносится маркировка при помощи маркировочной машины. Быстросохнущая краска используется для указания марки сплава и плакировки с интервалами между строками не более 250 мм.

Промасливание, покрытие бумагой и упаковка листов осуществляются с использованием оборудования, включающего промасливающую машину, машину для покрытия листов бумагой и реечный листоукладчик. Листы укладываются в деревянные ящики или стопы. Все этапы данного процесса автоматизированы и механизированы.

Листы обрабатывают смазкой К-15 или К-17, либо смесью технического вазелина и индустриального масла. Листы, обработанные смазками К-15 или К-17, прокладывают сухой бумагой, а обмазанные смесью вазелина и масла — промасленной бумагой. Весь комплект листов упаковывают в пакет, состоящий из двух слоев промасленной бумаги и одного слоя водонепроницаемой упаковочной бумаги. Упакованный пакет с листами размещают в сплошных деревянных или фанерных ящиках. Допускается использование специальных контейнеров с металлическими или деревянными брусьями для транспортировки на расстояние до 4000 км. В этом случае листы, обработанные смазкой, можно не перекладывать бумагой.

Для промасливания бумаги используют смесь, состоящую из технического вазелина и индустриального масла. Чтобы избежать потертости листов, их можно оклеить с одной стороны липкой бумагой, при этом не производя консервацию и перекладку листов с промасленной бумагой. Липкую бумагу изготавливают путем нанесения полизобутиленового или резинового клея на бумагу: телефонную марки КТН или кабельную изоляционно-намоточную.

Пачки упакованной продукции формируются из листов одинакового размера и одного состояния поставки. Вес упакованного ящика не должен превышать 500 кг для листов длиной до 4000 мм и 800 кг для листов более 4000 мм. Вес контейнера не должен превышать 10 000 кг, а высота стопы должна быть не более 0,5 м.

Упакованные листы перевозят по железной дороге в крытых вагонах или в полувагонах с временной крышей. При транспортировке автотранспортом, ящики накрывают брезентом для защиты от атмосферных осадков. На торце каждого ящика или на специальной бирке, прикрепленной к ящику, наносят несмываемой краской название изделия, марку сплава, состояние поставки, размер листов, вес упакованного ящика, номер партии и количество листов. Также на ящиках или бирках пишут надпись «Боится сырости». Каждую партию сопровождает сертификат, в котором указаны: марка сплава, состояние плакировки, состояние поставки, размеры листов, номер партии, количество листов, вес партии (нетто), результаты проверок и контрольных испытаний, номер стандарта, по которому предоставляются листы, и дата отгрузки.