SU1738865A1

SU1738865A1 - Method of producing deformable semi-finished products from aluminium-copper-manganese system alloys

Info

Publication number: SU1738865A1
Application number: SU894781902A
Authority: SU
Inventors: Петр Шимонович Ланцман; Валерий Александрович Башмаков; Валерий Сергеевич Евреинов; Вениамин Михайлович Медницкий; Виктор Яковлевич Вальков
Original assignee: Завод "Прогресс" Им.Маршала Советского Союза Д.Ф.Устинова
Priority date: 1989-11-28
Filing date: 1989-11-28
Publication date: 1992-06-07

Abstract

Изобретение может быть использовано в производстве штампованных и кованых полуфабрикатов из термически упрочн емых алюминиевых сплавов. Сущность изобретени состоит в том, что после гор чей деформации штамповки и поковки подвергают гетерогенизирующему отжигу при температуре 350-400&deg;С в течение 1-10 ч и локальной деформации. В процессе последующего нагрева под закалку, совмещенную с рекристаллизационным отжигом, образуетс мелкозерниста структура. Обработка поковок и штамповок по предлагаемому способу позвол ет уменьшить величину микрозерна в зоне свариваемых кромок примерно в 10 раз, что исключает образование трещин. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.The invention can be used in the production of stamped and forged semi-finished products from thermally hardened aluminum alloys. The essence of the invention is that, after hot deformation, the forgings and forgings are subjected to heterogenizing annealing at a temperature of 350-400 ° C for 1-10 hours and local deformation. In the process of subsequent heating under quenching, combined with recrystallization annealing, a fine-grained structure is formed. Processing of forgings and forgings according to the proposed method makes it possible to reduce the size of micrograin in the area of welded edges by about 10 times, which eliminates the formation of cracks. 1 h. the item f., 1 tab.

Description

С/1C / 1

СWITH

Изобретение относитс к производству штампованных и кованых полуфабрикатов из алюминиевых сплавовThe invention relates to the production of stamped and forged semi-finished products from aluminum alloys.

Известно, что механические свойства сварных соединений из термически упрочн емых алюминиевых сплавов определ ютс , в основном, величиной зерна и направлением волокна в полуфабрикатах относительно сварного шва. Грубозерниста структура свариваемых кромок при сварке плавлением приводит к образованию по границам зерен в околошовной зоне хрупких эвтектических фаз и трещин, которые , вл сь очагами разрушени , снижают прочность соединени . Отсутствие технологии , гарантирующей получение в районе свариваемых кромок мел козернистой структуры , приводит к ограничени м в применении кованых и штампованных полуфабрикатов в сварных конструкци х ответственного назначени , введению регламентации направлени волокна. С целью разгрузки сварных соединений увеличивают толщину свариваемых кромок, что вызывает повышение массы изделий.It is known that the mechanical properties of welded joints from thermally hardened aluminum alloys are mainly determined by the grain size and the direction of the fiber in the semi-finished products relative to the weld. The coarse-grained structure of the edges being welded during fusion welding leads to the formation of fragile eutectic phases and cracks along the grain boundaries in the heat-affected zone, which, being fracture sites, reduce the strength of the joint. The lack of technology to ensure that the edges of the welded edges have a fine-grained structure leads to limitations in the use of forged and stamped semi-finished products in welded structures of responsible designation, and the introduction of fiber direction regulation. In order to unload the welded joints, the thickness of the edges being welded is increased, which causes an increase in the mass of the products.

В качестве оптимального при изготовлении поковок и штамповок из сплавов системы алюминий-медь-марганец рекомендуетс температурный диапазон дефор- мации 470-300°С. Однако в крупногабаритных штамповках и поковках : примен емые методы термомеханической обработки не обеспечивают должного измельчени зерна,A temperature range of 470-300 ° C is recommended as optimal for manufacturing forgings and forgings from alloys of the aluminum-copper-manganese system. However, in large-sized forgings and forgings: the applied methods of thermomechanical processing do not ensure proper grinding of grain,

Известны способы улучшени структуры исходной заготовки,заключающиес в ковке при 200-300°С со степенью деформации 30-85% или деформации гор чепрессо- ванной заготовки со степенью 50-60% в температурном диапазоне 20-300°С с поVJ СО 00 00Methods are known for improving the structure of the initial billet, which consists of forging at 200-300 ° C with a degree of deformation of 30-85% or deformation of a hot-pressed billet with a degree of 50-60% in the temperature range of 20-300 ° C with VJ CO 00 00

о елabout ate

следующей гор чей штамповкой и термообработкой .following hot stamping and heat treatment.

Указанные способы не обеспечивают мелкозернистой структуры в штампованных издели х, если суммарна степень деформации при их изготовлении выше 80-85%.These methods do not provide a fine-grained structure in stamped products if the total degree of deformation during their manufacture is above 80-85%.

Известен также способ термомеханической обработки алюминиевых сплавов, согласно которому прессованную заготовку осаживают в холодную со степенью деформации выше 10%, затем подвергают отжигу на полную рекристаллизацию, производ т гор чую штамповку и упрочн ющую термическую обработку.There is also known a method for the thermomechanical treatment of aluminum alloys, according to which the pressed billet is precipitated cold with a degree of deformation above 10%, then subjected to annealing for complete recrystallization, hot stamping and strengthening heat treatment is performed.

Известный способ неприменим в тех случа х, когда штампов.ки изготавливаютс с предварительной фасонной ковкой и когда в качестве исходной заготовки используютс гор чекатана плита или слиток. Кроме того, мелкозерниста структура, получаема по данному способу после операций холодной деформации и отжига, не сохран етс в зонах штамповки, претерпевших гор чую деформацию со степенью более 80%.The known method is not applicable in cases where stamps are made with preformed forging and when a hot-rolled plate or ingot is used as the initial billet. In addition, the fine-grained structure obtained by this method after cold deformation and annealing operations is not preserved in the stamping zones that have undergone hot deformation with a degree of more than 80%.

Цель изобретени - предотвращение образовани трещин при сварке в околошовной зоне и повышение прочности сварных соединений путем получени у поковок или штамповок в местах расположени свариваемых кромок изготавливаемых из них деталей мелкозернистой структуры.The purpose of the invention is to prevent the formation of cracks during welding in the heat-affected zone and increase the strength of welded joints by obtaining forgings or forgings at the locations of the welded edges of the parts made from them of a fine-grained structure.

Дл достижени поставленной цели штамповки и поковки подвергают после гор чей деформации гетерогенизирующему отжигу при 350-400°С в течение 1-10 ч с последующей локальной холодной деформацией зон расположени сварных кромок на 20-40% в температурном интервале от -196 до +250°С, а затем упрочн ющей термической обработке.To achieve the stated goal, after hot deformation, forgings and forgings are subjected to heterogenizing annealing at 350–400 ° C for 1–10 h, followed by local cold deformation of the weld edges by 20–40% in the temperature range from -196 to + 250 ° C, and then hardening heat treatment.

Гетерогенизирующий отжиг повышает пластичность штамповок и поковок, а также приводит к коагул ции вторых фаз, в результате чего возрастает структурна неоднородность , что способствует получению мелкозернистой микроструктуры при рекристаллизации .Heterogenizing annealing increases the plasticity of forgings and forgings, and also leads to coagulation of the second phases, resulting in increased structural heterogeneity, which contributes to obtaining a fine-grained microstructure during recrystallization.

гg

Размер участков, подвергаемых локальной холодной деформации, выбираетс исход из формы полуфабрикатов и размеров зоны термического вли ни , завис щих от вида сварки и толщины свариваемых кромок .The size of areas subjected to local cold deformation is chosen based on the shape of the semi-finished products and the size of the heat affected zone, depending on the type of welding and the thickness of the edges to be welded.

Низкотемпературна {до -196°С) локальна деформаци позвол ет исключить образование трещин, так как дл сплавов системы алюминий - медь-марганец пластичность с понижением температуры повышаетс .Low-temperature (up to -196 ° C) local deformation eliminates the formation of cracks, since for alloys of the aluminum-copper-manganese system, the ductility increases with decreasing temperature.

Таким образом, предлагаемый способ отличаетс от известного тем, что холодна деформаци вл етс заключительной операцией формообразовани и проводитс локально , только в зонах свариваемых кромок, а перед холодной деформацией вводитс гетерогенизирующий отжиг. При этом холодна деформаци проводитс перед закалкой , степень деформации выбранаThus, the proposed method differs from the known one in that the cold deformation is the final shaping operation and is carried out locally, only in the zones of the edges to be welded, and before the cold deformation the heterogenizing annealing is introduced. In this case, cold deformation is carried out before quenching, the degree of deformation is chosen

0 такой, чтобы обеспечить при нагревании под закалку прохождение полной рекристаллизации с образованием мелкозернистой структуры. Температурный диапазон0 such that when heated for quenching, complete recrystallization proceeds to form a fine-grained structure. Temperature Range

5 деформации выбран таким, чтобы обеспечить осуществление холодной деформации без трещин.5 The deformation is chosen so as to ensure the implementation of cold deformation without cracks.

Проведение после гор чей деформации гетерогенизирующего отжига с последую0 щей локальной холодной деформацией со степенью 20-40% в диапазоне температур от -196 до 250°С позвол ет гарантированно получать в результате рекристаллизации в процессе нагрева и выдержки под закалкуConducting heterogenizing annealing after hot deformation followed by local cold deformation with a degree of 20-40% in the temperature range from -196 to 250 ° C allows one to obtain as a result of recrystallization during heating and soaking for quenching

5 мелкозернистую структуру в зоне свариваемых кромок.5 fine-grained structure in the area of welded edges.

В таблице приведены конкретные режимы реализации предлагаемого способа по примерам.The table shows the specific modes of implementation of the proposed method according to examples.

0 Пример. Сплав 1201. Штамповку фланца ф 640 мм, изготовленную на гидравлическом прессе усилием 30000 т из катаной плиты в три перехода при 320-360°С, отожгли при 380°С в течение 2,5 ч и осадили в0 Example. Alloy 1201. A flange of 640 mm forging a flange made on a hydraulic press with a force of 30,000 tons from a rolled plate into three transitions at 320–360 ° C was annealed at 380 ° C for 2.5 h and deposited in

5 зоне свариваемых кромок на 20% при 20°С. Затем провели упрочн ющую термическую обработку: закалка 535°С - выдержка 1.0- 2,5 ч - охлаждение в воде; старение 180- 190°С - выдержка 18-20 ч.5 zone of the edges to be welded by 20% at 20 ° С. Then, a strengthening heat treatment was carried out: quenching at 535 ° С — holding for 1.0–2.5 h — cooling in water; aging at 180–190 ° C — exposure time 18–20 h.

0 Величина микрозерна в зоне свариваемых кромок штамповки, изготовленной по известной технологии, 190 мкм. по предлагаемой 40 мкм. Далее из штамповок, полученных по известной и предлагаемой0 The size of the micrograin in the area of the welded edges of the stamping, made by known technology, 190 microns. on the proposed 40 microns. Next from the stampings obtained by the known and proposed

5 технологии, изготовили фланцы и сварили их импульсно-дуговой сваркой с плитами. Анализ макро-и микроструктуры зон термического вли ни сварных швов показал наличие выделений эвтектических прослоек и5 technologies, made flanges and welded them by pulse-arc welding with plates. An analysis of the macro- and microstructure of the heat-affected zones of the welds showed the presence of secretions of eutectic layers and

0 микротрещин по границам зерен в детали, изготовленной по известной технологии, и отсутствие их в детали, изготовленной по предлагаемой технологии.0 microcracks on the grain boundaries in the parts made by known technology, and their absence in the parts made by the proposed technology.

П р и м е р 2. Сплав 1201. ШтамповкуPRI mme R 2. Alloy 1201. Stamping

5 фланца Ф 950 мм. изготовленную на гидравлическом прессе усилием 30000 т в п ть переходов при 320-360°С, отожгли при 380°С в течение 10 ч и продеформировали свариваемые кромки со степенью 30% при 250°С с последующей упрочн ющей термической обработкой. Величина зерна в зоне5 flange F 950 mm. made on a hydraulic press with a force of 30000 tons in five transitions at 320–360 ° C, annealed at 380 ° C for 10 h and deformed the edges to be welded with a degree of 30% at 250 ° C, followed by a hardening heat treatment. Grain size in the zone

свариваемых кромок штамповки, изготовленной по известной схеме. 1000 мкм, по предлагаемой 50 мкм.welded edges of the stamping, made according to the known scheme. 1000 microns, on offered 50 microns.

ПримерЗ. Сплав 1201. Заготовки ф 200x220 мм нагрели до 480°С и осадили на молоте с весом падающих частей 3 т до 65 мм, прошили отверстие ф 90 мм, раскатали до наружного диаметра 430 мм, внутренне- го 300 мм, после этого провели отжиг при 350°С в течение 5 ч, продеформировали сварную кромку при 20°С со степенью 30% с последующей упрочн ющей термической обработкой. Величина зерна в сварных кромках поковок, изготовленных по известному способу, 1000 мкм, по предлагаемому 30 мкм.Example Alloy 1201. The blanks f 200x220 mm were heated to 480 ° C and laid on a hammer with a weight of falling parts 3 tons to 65 mm, pierced a hole 90 mm, rolled out to an outer diameter of 430 mm, inner 300 mm, then annealed at 350 ° C for 5 hours, the welded edge was deformed at 20 ° C with a degree of 30%, followed by strengthening heat treatment. The grain size in the welded edges of the forgings made by the known method is 1000 microns, according to the proposed 30 microns.

П р и м е р 4. Сплав 1201. Заготовки, вырезанные из гор чепрессованного прут- ка, нагрели до 450°С,осадили в торец на молоте с весом падающих частей 3 т, отожгли при 400°С в течение 1 ч, осадили на гидравлическом прессе при 20°С и -196°С со степенью деформации 20, 30 и 40% с последующей упрочн ющей термической обработкой.PRI me R 4. Alloy 1201. Billets cut from a hot-pressed rod were heated to 450 ° C, besieged at the hammer end with a weight of falling parts of 3 tons, annealed at 400 ° C for 1 h, precipitated on a hydraulic press at 20 ° С and –196 ° С with a degree of deformation of 20, 30, and 40%, followed by a hardening heat treatment.

Величина зерна в поковке, полученной по известном/способу, 500 мкм, а по предлагаемому способу после деформации со степенью 30% 22 и 17 мкм соответственно при температурах 20 и -196°С. После деформации на 45% при 20°С трещин не обнаружено . Зто св зано с повышением пластичности у спла&оэ системы алюми- ний-медь-марганец с понижением температуры .The size of the grain in the forging, obtained by the known / method, 500 microns, and the proposed method after deformation with the degree of 30% 22 and 17 microns, respectively, at temperatures of 20 and -196 ° C. After deformation of 45% at 20 ° C, no cracks were found. This is associated with an increase in plasticity in the aluminum & copper system of aluminum – copper – manganese with a decrease in temperature.

Таким образом, проведение после гор чей деформации штамповок и поковок гете- рогенизирующего отжига при 350-400°С в течение 1-10 ч и локальной деформации зон сварных кромок со степенью 20-40% в диапазоне температур от -196 до +250°С с последующей упрочн ющей термической обработкой позвол ет гарантированно получать мелкозернистую микроструктуру в этих зонах и исключать образование трещин в зонах термического вли ни сварных швов.Thus, carrying out, after hot deformation, forgings and forgings of heterogeneous annealing at 350–400 ° C for 1–10 h and local deformation of the zones of welded edges with a degree of 20–40% in the temperature range from -196 to + 250 ° C with subsequent strengthening heat treatment, it allows to obtain a fine-grained microstructure in these zones and to prevent the formation of cracks in the heat-affected zones of the welds.

Claims

1. A method for producing deformable semifinished products from alloys of the aluminum-copper-manganese system mainly for welding, including cold deformation with a degree of 20-40%, subsequent heat treatment, ensuring recrystallization of the structure and hot deformation, characterized in that. To prevent the formation of cracks during welding in the heat-affected zone and to increase the strength of the welded joint, after a hot deformation, heterogeneous annealing is performed at 350-400 ° C for 1-10 hours, and cold deformation is carried out locally in the area of the edges being welded. -19b-250 ° C after heterogeneous annealing.

2. A method according to claim 1, characterized in that the heat treatment, which provides recrystallization, is combined with the hardening heat treatment.