RU2405856C1 - Способ изготовления тонкостенных деталей из алюминиевых деформируемых сплавов - Google Patents

Способ изготовления тонкостенных деталей из алюминиевых деформируемых сплавов Download PDF

Info

Publication number
RU2405856C1
RU2405856C1 RU2009132836/02A RU2009132836A RU2405856C1 RU 2405856 C1 RU2405856 C1 RU 2405856C1 RU 2009132836/02 A RU2009132836/02 A RU 2009132836/02A RU 2009132836 A RU2009132836 A RU 2009132836A RU 2405856 C1 RU2405856 C1 RU 2405856C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
machining
heat treatment
operations
workpiece
wrought alloys
Prior art date
Application number
RU2009132836/02A
Other languages
English (en)
Inventor
Михаил Андреевич Грибков (RU)
Михаил Андреевич Грибков
Виталий Викторович Калакин (RU)
Виталий Викторович Калакин
Игорь Вячеславович Плаксин (RU)
Игорь Вячеславович Плаксин
Александр Сергеевич Милованов (RU)
Александр Сергеевич Милованов
Геннадий Николаевич Стуковнин (RU)
Геннадий Николаевич Стуковнин
Александр Константинович Гришаев (RU)
Александр Константинович Гришаев
Валерий Иванович Брыков (RU)
Валерий Иванович Брыков
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод" filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод"
Priority to RU2009132836/02A priority Critical patent/RU2405856C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2405856C1 publication Critical patent/RU2405856C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области изготовления тонкостенных деталей из алюминиевых деформируемых сплавов, которые могут быть использованы в качестве элементов конструкции в авиационной промышленности, машиностроении и приборостроении. Технический результат - минимизация коробления тонкостенных деталей из алюминиевых деформируемых сплавов, возникающего при их изготовлении механической обработкой со снятием металла. Предложен способ изготовления тонкостенных деталей из алюминиевых деформируемых сплавов, включающий получение заготовки штамповкой, максимально приближенной по форме и габаритам к чистовой детали с минимальными припусками под механическую обработку, предварительную механическую обработку путем снятия металла с наружных нагартованных слоев и в местах, являющихся концентраторами наибольших внутренних напряжений, и стабилизирующую термообработку. Далее проводят циклическую обработку, включающую операции механической обработки с обеспечением установки и крепления обрабатываемой детали на оснастке без изменения ее кривизны, чередующиеся с операциями стабилизирующей термообработки, после чего проводят окончательную механическую обработку с последующим естественным старением готовой детали в заневоленном состоянии. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области изготовления крупногабаритных тонкостенных деталей из алюминиевых деформируемых сплавов, которые могут быть использованы в качестве несущих элементов конструкции в авиационной промышленности, машиностроении и приборостроении.
Известен способ изготовления цельной монолитной алюминиевой конструкции и алюминиевого изделия (Патент РФ №2345172, опубликовано 27.01.2009, МПК: C22F 1/04, С22С 21/10), позволяющий минимизировать внутренние остаточные напряжения, приводящие к деформации изделий после механической обработки.
Способ включает следующие стадии: получение пластины из алюминиевого сплава с заданной толщиной; профилирование или формование пластины из алюминиевого сплава для получения заданной профилированной конструкции; термической обработки профилированной конструкции; механической обработки резанием профилированной конструкции.
К недостаткам данного способа можно отнести его ограниченное использование, поскольку он предназначен для изготовления деталей преимущественно из пластин определенной толщины методом профилирования или формования.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ изготовления элементов конструкции при помощи механической обработки толстых листов (Патент РФ №2341585, опубликовано 20.12.2008, МПК: C22F 1/04, С22С 21/00), который выбран в качестве прототипа.
Способ содержит следующие этапы: изготовление металлического листа из термообрабатываемого алюминиевого сплава, включающее литье плиты под прокатку с необязательной последующей гомогенизацией, а также одну или несколько операций горячей или холодной прокатки, необязательно, с одной или несколькими операциями повторного нагрева для получения листа; необязательно, одну или несколько операций разрезания или чистовой обработки листа; предварительную механическую обработку со снятием материала упомянутого листа на одной или двух лицевых поверхностях для получения предварительно механически обработанной заготовки; термообработку упомянутой предварительно механически обработанной заготовки на твердый раствор; обработку закалкой.
К недостаткам данного способа следует отнести ограниченность его применения, поскольку преимущественно он направлен на достижение улучшенного баланса между статическими механическими характеристиками и устойчивостью к разрушению. Но он не позволяет решить проблему предотвращения коробления крупногабаритных сложнопрофильных, объемных деталей после финишной механической обработки.
При изготовлении тонкостенных деталей из алюминиевых деформируемых сплавов механической обработкой со снятием металла появляются остаточные внутренние напряжения, возникающие в процессе формообразующих операций при получении заготовки. Так как при механической обработке нарушается общий баланс остаточных внутренних напряжений, это приводит к нежелательному короблению или изменению размеров детали после механической обработки резанием и снятия детали с оснастки.
Решить данную проблему позволяет предлагаемый способ изготовления тонкостенных деталей из алюминиевых деформируемых сплавов.
Технический результат предлагаемого технического решения заключается в минимизации коробления деталей различной конструкции (тонкостенных, объемных, сложной конфигурации) из алюминиевых деформируемых сплавов, возникающего при их изготовлении механической обработкой резанием.
Технический результат достигается тем, что способ изготовления тонкостенных деталей из алюминиевых деформируемых сплавов отличается от прототипа тем, что получают штампованную заготовку, максимально приближенную по форме и габаритам к чистовой детали с минимальными припусками под механическую обработку. После чего проводят предварительную механическую обработку, заключающуюся в снятии металла с поверхностных нагартованных слоев и в местах, являющихся концентраторами наибольших внутренних напряжений, а также стабилизирующую термообработку. Затем проводят циклическую обработку, сочетающую неоднократное чередование операций механической и термической обработки. После этого проводят окончательную механическую обработку с последующим естественным старением готовой детали в заневоленном состоянии.
Способ изготовления тонкостенных деталей из алюминиевых деформируемых сплавов осуществляют следующим образом.
Методом объемной штамповки получают заготовку, максимально приближенную по форме и габаритам к чистовой детали, с минимальными припусками на механическую обработку, с целью уменьшения количества снимаемого металла, и, тем самым, уменьшения возникающего коробления. Расчет припусков на механическую обработку проводят с учетом величины максимального предполагаемого коробления.
После чего проводят предварительную механическую обработку, заключающуюся в снятии металла с поверхностных нагартованных слоев и в местах, являющихся концентраторами наибольших внутренних напряжений, а также стабилизирующую термообработку.
Следующим этапом является циклическая обработка, включающая чередование операций механической и термической обработки.
В ходе каждой операции механической обработки возникающую кривизну обрабатываемых поверхностей заготовки исправляют механической обработкой резанием. При этом установку и крепление обрабатываемой заготовки на оснастке осуществляют без изменения кривизны обрабатываемых поверхностей (то есть без деформации заготовки в процессе ее закрепления в технологической оснастке для проведения очередной механической обработки).
Число операций последовательной механической обработки со снятием металла и сопутствующих операций термообработки, необходимое для минимизации возникающего коробления, определяют с учетом минимально допустимой степени коробления детали в зависимости от назначенных допусков на наиболее точные размеры и допусков на отклонения формы и расположение поверхностей.
Использование при циклической обработке после каждой операции механической обработки операции стабилизирующей термообработки позволяет обеспечить стабильность геометрической формы и размеров детали. При этом термообработку проводят либо искусственным старением при температуре (185-195)°С в течение трех часов, либо естественным старением при температуре окружающей среды в течение не менее четырнадцати суток.
Заключительным этапом является окончательная механическая обработка и термическая обработка (стабилизирующее или естественное старение) готовой детали в заневоленном состоянии на специальном приспособлении, имитирующем сборочные элементы изделия.
Эффективность предлагаемого способа подтверждена на примере изготовления тонкостенной детали - основания, приведенной на Фиг.1.
Основание является несущей деталью блока и предназначено для крепления на нем элементов приемо-передающей антенной системы бортовой РЛС. В связи с этим к основанию предъявляются повышенные требования в отношении прочности и жесткости, а также стабильности геометрической формы и размеров, которые должны обеспечиваться при длительной эксплуатации в условиях циклических изменений температуры, при наличии вибрационных и других динамических нагрузок, при одновременном обеспечении максимально малой массы данной детали.
Основание имеет тарельчатую форму с центральным крестообразным отверстием и множеством конструктивных отверстий различной формы внутри детали и по ее контуру. Наибольшую жесткость конструкции основания придает промежуточная коническая часть, связующая базовую плоскость с периферийным наружным кольцом, на котором крепятся элементы антенны. Габаритные размеры основания: диаметр - 1050 мм, высота - 106,5 мм, толщина стенок - 5 мм.
Для изготовления основания с учетом предъявляемых требований был применен предлагаемый способ изготовления тонкостенных деталей из алюминиевых деформируемых сплавов.
На начальном этапе получают методом штамповки заготовку 1 (Фиг.1), которая повторяет контур чистовой детали 2 (Фиг.2) с учетом минимального припуска на механическую обработку, составляющим в среднем 15 мм на сторону. Заготовку выполняют объемной штамповкой из алюминиевого сплава АК4-1, предназначенного для изготовления деталей, работающих и при повышенных температурах.
Затем проводят предварительную механическую обработку заготовки, заключающуюся в снятии металла с поверхностных нагартованных слоев и в местах, являющихся концентраторами наибольших внутренних напряжений, а также стабилизирующую термообработку. При искусственном старении заготовку выдерживают при температуре (185-195)°С в течение трех часов, затем охлаждают на воздухе.
При наличии технической возможности удлинения производственного цикла лучший технологический эффект дает операция естественного старения длительностью не менее четырнадцати суток.
После чего заготовку подвергают циклической обработке, осуществляющейся в три цикла, включающих чередующиеся операции механической обработки и термообработки.
Первый цикл включает следующие операции: токарную обработку последовательно с двух сторон по контуру детали с сохранением припуска около 5 мм для получистовой токарной обработки, получистовую фрезерную обработку с сохранением припуска до 3-х мм под чистовую обработку, и последующую термообработку искусственным старением, в процессе которой обрабатываемую деталь выдерживают при температуре (185-195)°С в течение трех часов и охлаждают на воздухе.
Второй цикл включает следующие операции: многооперационную токарную обработку с двух сторон по контуру детали с сохранением припуска 2 мм до чистового размера и последующую термообработку - стабилизирующее искусственное старение, в процессе которого обрабатываемую деталь выдерживают при температуре (115-125)°С в течение десяти часов и охлаждают на воздухе.
В процессе третьего цикла заготовку подвергают окончательной (чистовой) механической и слесарной обработке с последующим естественным старением готовой детали в заневоленном состоянии. Для этого основание фиксируют по посадочным отверстиям в приспособлении, имитирующем базовые и крепежные элементы изделия, и выдерживают в таком положении в течение не менее четырнадцати суток на воздухе.
Результаты проведенного эксперимента отражены в таблице, где явно видны преимущества предлагаемого способа в отношении минимизации коробления при изготовлении тонкостенных деталей из алюминиевых деформируемых сплавов.
Таким образом, получение штампованной заготовки, максимально приближенной по форме и габаритам к чистовой детали, с минимальными припусками под механическую обработку; проведение предварительной механической обработки, заключающейся в снятии металла с поверхностных нагартованных слоев и в местах, являющихся концентраторами наибольших внутренних напряжений; а также использование нескольких циклов последующей обработки, включающей механическую обработку со снятием металла в сочетании с термообработкой, включающей операции стабилизирующего или естественного старения, позволяет существенно снизить величину внутренних напряжений, являвшихся главной причиной деформации тонкостенных деталей из алюминиевых деформируемых сплавов после завершения полного цикла их обработки.
Стадии применения способа Габаритный размер детали по наружному диаметру, мм Неплоскостность, мм
Размеры детали до использования предлагаемого способа ⌀1023±3 3÷5
Размеры детали, изготовляемой по предлагаемому способу ⌀1023±0.3 0.2÷0.4

Claims (4)

1. Способ изготовления тонкостенных деталей из алюминиевых деформируемых сплавов, включающий получение заготовки, предварительную механическую обработку и термообработку, отличающийся тем, что получают штампованную заготовку, максимально приближенную по форме и габаритам к чистовой детали с минимальными припусками под механическую обработку, после чего проводят предварительную механическую обработку путем снятия металла с наружных нагартованных слоев и в местах, являющихся концентраторами наибольших внутренних напряжений, и стабилизирующую термообработку, далее проводят циклическую обработку, включающую операции механической обработки с обеспечением установки и крепления обрабатываемой детали на оснастке без изменения ее кривизны, чередующиеся с операциями стабилизирующей термообработки, после чего проводят окончательную механическую обработку с последующим естественным старением готовой детали в заневоленном состоянии.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при проведении циклической обработки, по крайней мере, одну из операций термообработки производят стабилизирующим старением при температуре 185-195°С в течение трех часов с последующим охлаждением на воздухе.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при проведении циклической обработки, по крайней мере, одну из операций термообработки производят стабилизирующим старением при температуре (115-125)°С в течение десяти часов с последующим охлаждением на воздухе.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при проведении циклической обработки, по крайней мере, одну из операций термообработки производят естественным старением при температуре окружающей среды в течение не менее четырнадцати суток.
RU2009132836/02A 2009-08-31 2009-08-31 Способ изготовления тонкостенных деталей из алюминиевых деформируемых сплавов RU2405856C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009132836/02A RU2405856C1 (ru) 2009-08-31 2009-08-31 Способ изготовления тонкостенных деталей из алюминиевых деформируемых сплавов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009132836/02A RU2405856C1 (ru) 2009-08-31 2009-08-31 Способ изготовления тонкостенных деталей из алюминиевых деформируемых сплавов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2405856C1 true RU2405856C1 (ru) 2010-12-10

Family

ID=46306451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009132836/02A RU2405856C1 (ru) 2009-08-31 2009-08-31 Способ изготовления тонкостенных деталей из алюминиевых деформируемых сплавов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2405856C1 (ru)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2469121C1 (ru) * 2011-07-07 2012-12-10 Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" Способ изготовления пустотелых изделий
RU2487961C2 (ru) * 2011-10-24 2013-07-20 Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" (ОАО "РПКБ") Способ закалки листовых заготовок из алюминиевого сплава д16
CN103551816A (zh) * 2013-11-18 2014-02-05 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种控制钛铝合金薄壁机匣加工变形的加工方法
CN107099761A (zh) * 2017-06-12 2017-08-29 合肥铭佑高温技术有限公司 一种薄壁铝合金零件的热处理方法
CN111230068A (zh) * 2019-12-31 2020-06-05 湖北三江航天红阳机电有限公司 大型薄壁翼身融合异形舱壳高强铝合金精密铸造成型技术
CN114260403A (zh) * 2021-12-21 2022-04-01 中国第二重型机械集团德阳万航模锻有限责任公司 盆状铝合金模锻件性能方向均匀性的锻造方法
CN115522147A (zh) * 2022-08-15 2022-12-27 成都飞机工业(集团)有限责任公司 一种控制铝合金锻件加工变形的毛坯低应力制造方法
CN116604283A (zh) * 2023-05-24 2023-08-18 昆山科旭传动部件有限公司 薄壁加工方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1736654A (zh) * 2004-08-19 2006-02-22 中国北车集团大同电力机车有限责任公司 法兰式台阶薄壁长套类锻件的整体随形锻造方法
JP2007075884A (ja) * 2005-09-16 2007-03-29 Showa Denko Kk アルミニウム合金製鍛造成形品およびその製造方法および鍛造用金型および鍛造装置およびアルミニウム合金製ローター素材およびアルミニウム合金製ローター
RU2315678C2 (ru) * 2005-11-07 2008-01-27 Бахтерев Сергей Григорьевич Способ изготовления заготовок для получения полых тонкостенных изделий
RU2341585C2 (ru) * 2002-12-17 2008-12-20 Пешинэ Реналю Способ изготовления элементов конструкции при помощи механической обработки толстых листов
CN101428302A (zh) * 2008-10-31 2009-05-13 长安汽车(集团)有限责任公司 高强度铝合金锥形薄壁件毛坯挤压成型工艺

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2341585C2 (ru) * 2002-12-17 2008-12-20 Пешинэ Реналю Способ изготовления элементов конструкции при помощи механической обработки толстых листов
CN1736654A (zh) * 2004-08-19 2006-02-22 中国北车集团大同电力机车有限责任公司 法兰式台阶薄壁长套类锻件的整体随形锻造方法
JP2007075884A (ja) * 2005-09-16 2007-03-29 Showa Denko Kk アルミニウム合金製鍛造成形品およびその製造方法および鍛造用金型および鍛造装置およびアルミニウム合金製ローター素材およびアルミニウム合金製ローター
RU2315678C2 (ru) * 2005-11-07 2008-01-27 Бахтерев Сергей Григорьевич Способ изготовления заготовок для получения полых тонкостенных изделий
CN101428302A (zh) * 2008-10-31 2009-05-13 长安汽车(集团)有限责任公司 高强度铝合金锥形薄壁件毛坯挤压成型工艺

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2469121C1 (ru) * 2011-07-07 2012-12-10 Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" Способ изготовления пустотелых изделий
RU2487961C2 (ru) * 2011-10-24 2013-07-20 Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" (ОАО "РПКБ") Способ закалки листовых заготовок из алюминиевого сплава д16
CN103551816A (zh) * 2013-11-18 2014-02-05 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种控制钛铝合金薄壁机匣加工变形的加工方法
CN107099761A (zh) * 2017-06-12 2017-08-29 合肥铭佑高温技术有限公司 一种薄壁铝合金零件的热处理方法
CN111230068A (zh) * 2019-12-31 2020-06-05 湖北三江航天红阳机电有限公司 大型薄壁翼身融合异形舱壳高强铝合金精密铸造成型技术
CN114260403A (zh) * 2021-12-21 2022-04-01 中国第二重型机械集团德阳万航模锻有限责任公司 盆状铝合金模锻件性能方向均匀性的锻造方法
CN114260403B (zh) * 2021-12-21 2023-11-28 中国第二重型机械集团德阳万航模锻有限责任公司 盆状铝合金模锻件性能方向均匀性的锻造方法
CN115522147A (zh) * 2022-08-15 2022-12-27 成都飞机工业(集团)有限责任公司 一种控制铝合金锻件加工变形的毛坯低应力制造方法
CN115522147B (zh) * 2022-08-15 2023-08-04 成都飞机工业(集团)有限责任公司 一种控制铝合金锻件加工变形的毛坯低应力制造方法
CN116604283A (zh) * 2023-05-24 2023-08-18 昆山科旭传动部件有限公司 薄壁加工方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112207220B (zh) 一种Ti2AlNb基合金环件的制备工艺
CN111069499B (zh) 一种tc18钛合金大型捆绑支座锻件锻造工艺方法
CN103695817B (zh) 一种可热处理铝合金同步淬火热成形工艺
CN108296715B (zh) 一种采用锻造和增材制造复合成形金属大型构件的方法
RU2008152793A (ru) Продукты из алюминиевых сплавов серии аа2000 и способ их производства
EP2659993B1 (en) Closed-die forging method and method of manufacturing forged article
RU2018118415A (ru) Гидравлическая часть насоса и способ ее изготовления
CN106148863B (zh) 铸造铝合金薄壁环形结构件应力消除与尺寸稳定方法
JP6321670B2 (ja) タービン翼を製造するための方法及び装置
CN103240575A (zh) 一种用于提高薄片环状钛合金齿轮零件加工精度的方法
US10022769B2 (en) Method for producing a shaped part from an aluminum alloy sheet
EP3406750B1 (en) Single-piece extended laminar flow inlet lipskin
US20160108505A1 (en) Method for producing starting material for cutting
WO2015032051A1 (en) Methods and apparatus to produce high performance axisymmetric components
NO743863L (ru)
CN117733049A (zh) 一种u型钛合金锻件及其制备方法
RU2583567C1 (ru) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОСОБО ТОНКИХ ЛИСТОВ ИЗ ТИТАНОВОГО СПЛАВА Ti-6,5Al-2,5Sn-4Zr-1Nb-0,7Mo-0,15Si
CN106607530B (zh) 一种大型铝合金非加工面精锻件的锻造方法
RU2381083C1 (ru) Способ изготовления лопаточных заготовок
CN114160746A (zh) 一种高探伤水平tc25/tc25g钛合金饼材的制备方法
CN106391958A (zh) Tc4大型钛合金斜筒类模锻件的制造方法
CN104646578A (zh) 一种钛合金整体框形件的等温锻造方法
RU2569605C1 (ru) Способ получения тонких листов из титанового сплава ti-6,5al-2,5sn-4zr-1nb-0,7mo-0,15si
RU2534909C1 (ru) СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ ОБЪЕМНЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ Al-Cu-Mg-Ag СПЛАВОВ
EP3055096A1 (en) Method and system for diffusion bonded components having internal passages

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20120601