Analiza procesu formowania odkuwek cylindrów ze stopu aluminium 2A14

Analiza procesu formowania odkuwek cylindrów ze stopu aluminium 2A14

W procesie Proces produkcji odkuwek cylindrów ze stopu aluminium 2A14Przyjęto schemat procesu otwierania półfabrykatu polegający na ciągnieniu poprzecznym, rozszerzaniu ramy konia i wydłużaniu wału rdzenia. Produkcja walcowania pierścieni została przeprowadzona na pionowej maszynie do walcowania pierścieni i wyprodukowano odkuwki spełniające wymagania mechaniczne.

2A14 to odkształcalny stop aluminium, który może być poddawany obróbce cieplnej i wzmacniany, należący do systemu Al Cu Mg Si. Charakteryzuje się wysoką wytrzymałością i właściwościami termoplastycznymi i nadaje się do produkcji wysoko obciążonych części o grubych przekrojach. Jest szeroko stosowany w dziedzinach takich jak lotnictwo i transport cywilny. Do produkcji odkuwek cylindrycznych o dużych rozmiarach, ze względu na zjawisko nierównomiernej mikrostruktury, gruboziarnistości i segregacji komponentów w pręty o dużej średnicyDo formowania stosuje się konwencjonalne metody kucia, co stwarza trudności w kuciu przelotowym i wykańczającym. zapewnienie jakości odkuwek. Stosując duże odkształcenie plastyczne wlewka poprzez kucie, można poprawić mikrostrukturę i rozdrobnienie ziarna, poprawiając w ten sposób kompleksowe właściwości mechaniczne materiału i uzyskując materiał pierścienia tocznego o doskonałej mikrostrukturze. Następnie proces walcowania pierścieni może być wykorzystany do produkcji odkuwek, które spełniają wymagania mechaniczne. W oparciu o naszą własną technologię walcowania pierścieni do głębokiego kucia cylindrycznego, w połączeniu z nieodłącznymi właściwościami procesowymi materiałów ze stopów aluminium, nasza firma podsumowała zestaw procesów otwierania półfabrykatów odpowiednich do formowania cylindrów ze stopów aluminium. Wykorzystaliśmy największą pionową maszynę do walcowania pierścieni w Chinach do produkcji i z powodzeniem wyprodukowaliśmy Stop aluminium 2A14 odkuwki cylindrów o rozmiarze Φ1020mm×Φ900mm×1270mm.

1. Stan 2A14 odkuwki cylindrów ze stopów aluminium

Surowcem do kucia jest wlewek 2A14 dostarczony przez Southwest Aluminum Industry Co, Ltd.. Skład chemiczny surowca przedstawiono w tabeli 1. Stan dostawy to T6 (roztwór stały + sztuczne starzenie). Wymagania dotyczące parametrów mechanicznych przedstawiono w tabeli 2. Wymiary zgrubnie obrobionych odkuwki pokazano na rysunku 1. Masa odkuwki jest stosunkowo duża (masa cięcia 1250 kg).

2. Analiza procesu formowania odkuwek cylindrów ze stopu aluminium 2A14

Tradycyjna metoda produkcji odkuwek cylindrycznych polega na swobodnym kuciu. W przypadku dużych prętów trudno jest uzyskać drobną i jednolitą strukturę i konieczne jest zastosowanie wystarczającego odkształcenia plastycznego podczas otwierania kęsa, aby przekształcić strukturę odlewu w jednolitą i drobną strukturę odpowiednią do późniejszej obróbki kucia, poprawiając w ten sposób kompleksowe właściwości mechaniczne materiału. W związku z tym, jak zmaksymalizować ilość odkształceń i udoskonalić mikrostrukturę jest kluczowym procesem otwierania dużych odkuwek cylindrycznych ze stopu aluminium. Badania wykazały, że metoda dużego odkształcenia plastycznego (SPD) może znacznie poprawić wielkość ziarna i znacznie poprawić wytrzymałość i wytrzymałość materiału. Metoda ta jest jednak obecnie na etapie badań eksperymentalnych. W celu formowania części cylindrów ze stopu aluminium, Zhang Wenwen i in. zbadali proces otwierania półfabrykatu wielkogabarytowego stopu aluminium 2219 przy użyciu kucia wielokierunkowego. Odlewy zostały poddane spęczeniu i odkształceniu wydłużającemu w trzech kierunkach, a formowanie wielkogabarytowych półfabrykatów pierścieniowych zostało osiągnięte poprzez rozszerzanie ramy konia. W produkcji przemysłowej zastosowanie spęczania krzyżowego i ciągnienia z wystarczającym odkształceniem może wyeliminować kierunkowość struktury i właściwości stopu aluminium, poprawić jednorodność struktury i właściwości oraz poprawić ogólną wydajność produktu. Proces jest prosty, a koszt niski.

Tabela 1 Skład chemiczny surowców (frakcja masowa, %)

Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Ni	Zn	Ti	Al
1	0.3	4.22	0.79	0.57	0.02	0.08	0.03	Proszę pozwolićance

Tabela 2 Wymagania mechaniczne dla odkuwek cylindrów ze stopu aluminium 2A14

	Rm/MPa	A( %)	HBW
Portret	≥410	≥8	≥120
Transverse	≥355	≥4
Promieniowy	≥335	≥3

Rysunek 1 Rysunek wymiarowy odkuwki
W próbnym procesie produkcji odkuwek cylindrów 2A14 zastosowano kombinację ciągnienia poprzecznego, rozszerzania ramy konia i wydłużania trzpienia w celu zwiększenia współczynnika kucia i odkształcenia w trzech kierunkach wysokości pionowej i poziomej, poprawiając w ten sposób kompleksową wydajność produktu. Specyficzny przebieg procesu produkcji odkuwek cylindrów 2A14 to: cięcie → szlifowanie → wytwarzanie kęsów → obróbka otworu wewnętrznego → rozszerzanie otworu ramy konnej → wydłużanie trzpienia → walcowanie pierścieni → obróbka cieplna → testowanie wydajności → obróbka mechaniczna. Początkowa temperatura kucia kęsa wynosi 470 ℃, a końcowa temperatura kucia jest kontrolowana powyżej 370 ℃. Kęs został wyprodukowany przy użyciu metody ciągnienia krzyżowego na prasie hydraulicznej 36MN, z całkowitym odkształceniem 265%. Schemat produkcji kęsów pokazano na rysunku 2. Odkształcenie metodą spęczania krzyżowego zwiększa stopień odkształcenia wlewka, zapewniając jednorodność odkształcenia wlewka. Podczas procesu kucia powierzchnia styku między kęsem a głowicą młota i dolnym kowadłem często się zmienia, co nie spowoduje nadmiernego lokalnego obniżenia temperatury, zmniejszając w ten sposób ryzyko pęknięć na powierzchni czołowej.
Po spęczeniu krzyżowym i wyciągnięciu półfabrykatu pierścienia, jest on chłodzony i obrabiany z wewnętrznym otworem. Półfabrykat pierścienia jest następnie umieszczany w piecu grzewczym w celu podgrzania, a materiał pierścienia do walcowania pierścienia jest wytwarzany przez rozszerzenie otworu na ramie konia (z całkowitym odkształceniem 10%) i wydłużenie wału rdzenia (z całkowitym odkształceniem 20%). Następnie materiał jest ponownie podgrzewany po raz drugi i walcowany na pionowej walcarce pierścieniowej o średnicy 2300 mm. Prędkość posuwu promieniowego walcarki pierścieniowej wynosi (0,6-0,7) mm/s, a odkształcenie 49%. Obróbka cieplna przyjmuje obróbkę T6 (roztwór stały + sztuczne starzenie), a konkretna metoda to: izolacja w temperaturze 500 ℃ przez 4 godziny, chłodzenie wodą; 160 ℃ izolacja przez 7 godzin, chłodzona powietrzem. Wyciąć próbkę 120 mm na jednym końcu cylindra do badań fizycznych i chemicznych, a następnie obrobić ją do wymaganego rozmiaru.

3. Analiza wyników produkcji próbnej odkuwek cylindrów 2A14

Zewnętrzne wymiary odkuwek cylindrów wyprodukowanych zgodnie z powyższym planem procesu spełniają wymagania dotyczące przetwarzania, a wyniki kontroli spełniają wymagania metod badań ultradźwiękowych dla kutych produktów ze stopów aluminium i magnezu (GB/T6519-2013). Wyciąć materiał testowy z półfabrykatu pierścienia i pobrać próbki w trzech kierunkach: osiowym, promieniowym i stycznym. Pozycje pobierania próbek pokazano na rysunku 3. Wyniki testów wydajności mechanicznej przedstawiono w tabelach od 3 do 5, a właściwości mechaniczne spełniają wymagania. Zmierzona wartość twardości wynosi 130HBW.

4. Wnioski

(1) Schemat procesu ciągnienia poprzecznego, rozszerzania ramy konia i wydłużania trzpienia dla kucia cylindrycznego ze stopu aluminium 2A14 ma wystarczające odkształcenie, co sprzyja udoskonaleniu struktury, poprawie właściwości mechanicznych materiału w różnych kierunkach i uzyskaniu dobrych półfabrykatów pierścieni walcowanych.

Rysunek 2 Schemat kęsa do kucia

Rysunek.3 Schemat lokalizacji pobierania próbek

Tabela 3 Wyniki testów stycznych właściwości mechanicznych odkuwek

	Lokalizacja i kierunek pobierania próbek	Rm/MPa	Rp0.2/MPa	A(%)
Wartość standardowa	Portret	≥410	-	8-14
Wartość testu	Wzdłużny 0 °	435	330	13. 5
	Wzdłużny 90	430	330	8. 5
	Pionowo 180 °	420	295	11
	Pionowo 270 °	420	300	10

Tabela.4 Wyniki testów osiowych właściwości mechanicznych odkuwek

	Lokalizacja i kierunek pobierania próbek	Rm/MPa	A(%)
Wartość standardowa	Poziomo na szerokość (osiowo)	≥355	4-14
Wartość testu	Osiowy 0 °	425	11
	Osiowy 90	430	12
	Osiowy 180 °	415	11.5
	Osiowy 270 °	415	10

Tabela 5 Wyniki kontroli promieniowych właściwości mechanicznych odkuwek

	Lokalizacja i kierunek pobierania próbek	Rm/MPa	A(%)
Wartość standardowa	Poziomo według grubości (promieniowo)	≥335	3-14
Wartość testu	Promieniowy 0 °	385	4
	Promieniowy 90 °	390	4
	Promieniowy 180 °	365	4.5
	Promieniowy 270 °	375	4.5

(2) Półfabrykat pierścienia po otwarciu jest wytwarzany przez pionową maszynę do walcowania pierścieni o najwyższym ciśnieniu w Chinach. Właściwości mechaniczne odkuwki spełniają wymagania projektowe. Zastosowanie technologii walcowania pierścieniowego może rozwiązać problem właściwości mechanicznych, które nie mogą spełnić wymagań stawianych przez tradycyjne walcowanie swobodne. pierścień kuźniczy części i może spełnić wymagania komponentów lotniczych w zakresie wydajności struktury pierścienia, jednorodności i stabilności partii.

Autor: Liu Zhi