Алюминиевые сплавы ковка

Когда слышишь ?ковка алюминиевых сплавов?, многие сразу думают о лёгкости — но это лишь верхушка айсберга. На деле, если взять неподходящий сплав, можно получить трещины ещё до финишной обработки. У нас в ООО ?Сучжоу Ляньсинь Новые материалы и технологии? бывали случаи, когда заказчики присылали чертежи без указания марки сплава, а потом удивлялись, почему деталь пошла ?ёлочкой? после термообработки.

Почему алюминиевые сплавы — не просто ?мягкий металл?

Работая с алюминиевыми сплавами, постоянно сталкиваешься с мифом, будто они все одинаково пластичные. На самом деле, если взять, скажем, АД33 без предварительного отжига — при ковке пойдут внутренние разрывы. Особенно капризны высокопрочные сплавы типа В95: их нужно греть строго до 380-420°C, иначе структура становится хрупкой.

Однажды мы ковали матрицу для пресс-формы из сплава АК6 — казалось бы, классика. Но заказчик сэкономил на гомогенизации слитка, и в готовой детали проявилась полосчатость. Пришлось переделывать с нуля, используя предварительную выдержку при 450°C. Такие нюансы редко пишут в учебниках, только опытным путём.

Кстати, на сайте https://www.lianxin-metal.ru мы специально разместили таблицу с рекомендациями по деформации разных марок — чтобы клиенты сразу видели, какой перепад температур критичен. Например, для Д16 нельзя превышать 470°C, иначе происходит пережог, который не исправить даже последующей закалкой.

Подготовка заготовки: что чаще всего упускают

Перед ковкой алюминиевых сплавов многие забывают про контроль исходной зернистости. Если литьё было выполнено с высокой скоростью охлаждения, зерно мельчает — это хорошо для прочности, но плохо для пластичности при деформации. Мы обычно делаем пробную проковку на образце, особенно для ответственных деталей типа кронштейнов в авиационной технике.

Ещё один момент — состояние поверхности слитка. Окалина на алюминии не такая, как на стали, но если есть следы окисления, они могут стать очагами трещин. В наших цехах всегда используется механическая зачистка перед нагревом, хотя некоторые коллеги считают это излишним для алюминия.

Тут стоит отметить, что в ООО ?Сучжоу Ляньсинь? мы часто комбинируем процессы: например, после ковки выполняем обработку резанием для сложных профилей. Это позволяет добиться точности без риска деформации при чистой ковке.

Температурные режимы: тонкости, которые не найти в ГОСТ

С температурой в ковке алюминиевых сплавов всегда есть нюансы. Допустим, для АМг6 нижний предел — 350°C, но если деталь массивная, нужно давать ?отдых? между переходами, иначе возникает возврат — материал как бы ?устаёт? и теряет пластичность. Мы это заметили, когда ковали рамные конструкции для судостроения: при непрерывной деформации даже в допустимом диапазоне появлялись микротрещины.

Интересно, что для сплавов с медью, например Д16, перегрев даже на 20°C выше верхнего предела приводит к выгоранию легирующих элементов — потом не поможет даже закалка. Как-то раз мы получили партию с повышенным содержанием железа — пришлось снижать температуру на 30°C и увеличивать степень деформации за один проход.

На практике часто спасает термопара, встроенная прямо в штамп — но это уже для серийного производства. Для штучных заказов, как у многих наших клиентов, приходится ориентироваться на цвет нагрева и опыт оператора.

Дефекты ковки: как их избежать или хотя бы распознать

Самая частая проблема — заковы в ковке алюминиевых сплавов. Они возникают, когда скорость деформации не соответствует пластичности материала. Например, при ковке сплава АВ — если давить слишком быстро, поверхность ?морщится?, а потом эти складки превращаются в концентраторы напряжений.

Ещё коварный дефект — остаточные напряжения после штамповки. Мы как-то отгрузили партию штамповок из АК8, вроде бы все УЗК прошли, но через неделю хранения детали повело. Оказалось, не выдержали режим охлаждения — нужно было не на воздухе, а в печи с медленным снижением температуры до 200°C.

Сейчас на https://www.lianxin-metal.ru в разделе по обработке алюминиевых сплавов мы указываем рекомендации по контролю дефектов — например, для ответственных применений обязательно делать травление по ГОСТ 9.021-74 после ковки, чтобы выявить скрытые окислы.

Специфика оборудования и оснастки

Для ковки алюминиевых сплавов важно, чтобы штампы были с полированной рабочей поверхностью — любые риски на матрице отпечатаются на детали. Мы используем штампы из сталей 5ХНМ или 4Х5МФС, но для мелкосерийных заказов иногда применяем вставки из твёрдых сплавов — особенно когда нужна высокая стойкость при ковке упрочнённых алюминиевых сплавов.

Молоты — отдельная тема. Пневматические хороши для предварительной формовки, но для чистовой операции лучше гидравлические прессы с плавным ходом. Запомнился случай, когда на молоте с жёстким ударом мы пытались отковать крыльчатку из АМг5 — получили расслоение по границам зёрен. Перешли на пресс с регулируемой скоростью — дефект исчез.

В ООО ?Сучжоу Ляньсинь Новые материалы и технологии? мы постепенно переходим на изотермическую ковку для сложных профилей — дорого, но для авиационных компонентов из В95 это единственный способ избежать трещин в рёбрах жёсткости.

Взаимодействие с другими процессами обработки

После ковки алюминиевых сплавов почти всегда идёт механическая обработка — и здесь важно учитывать наклёп. Если переусердствовать с обжатием, резец будет ?скакать? по упрочнённой поверхности. Мы обычно для деталей типа фланцев оставляем припуск 2-3 мм и делаем низкотемпературный отжиг перед точением.

Интересный опыт был с комбинированием ковки и поверхностного покрытия. Как-то заказали деталь из АД35 с последующим анодированием — но после ковки остались следы смазки на основе графита. Пришлось разрабатывать промывку щелочным раствором перед покрытием, иначе адгезия была нулевой.

Сейчас в компании для комплексных заказов мы часто используем медно-алюминиевые композиты — там своя специфика ковки, но это уже отдельная история. Главное — не пытаться варить такие материалы после деформации без промежуточного отжига.