Пластичность алюминиевых сплавов

Когда слышишь 'пластичность алюминиевых сплавов', первое, что приходит в голову — предел текучести и относительное удлинение из учебников. Но на практике всё иначе: вот передо мной образец АД31, вроде бы должен гнуться как пластилин, а трещина пошла под 45 градусов. И начинаешь копать: а там и ликвация примесей, и скорость деформации не та...

Мифы о 'мягкости' алюминия

Многие технологи до сих пор считают, что достаточно взять сплав полегче — и проблемы формовки решены. Как-то раз на ООО 'Сучжоу Ляньсинь Новые материалы и технологии' пришел заказ на радиаторы сложного профиля. Выбрали, казалось бы, пластичный АМг6 — а при гибке ребра пошли 'ёлочкой'. Оказалось, пресс-форма не учитывала анизотропию проката.

Запомнил навсегда: пластичность алюминиевых сплавов — это не про универсальную 'податливость', а про конкретное сочетание режимов отжига и деформации. Для тех же радиаторов пришлось разрабатывать ступенчатый отжиг с контролем скорости нагрева — обычные табличные значения не работали.

Кстати, на сайте https://www.lianxin-metal.ru есть хорошая подборка по термообработке, но там тоже акцент на стандартные режимы. В жизни же часто спасает эмпирика: например, для тонкостенных профилей мы иногда специально даем недожог — так лучше держит геометрию при последующей обработке.

Кремний как палач и спаситель

Вспоминается случай с заказом на литые под давлением корпуса. Заказчик требовал использовать силумины — мол, литьё идеально. Но при механической обработке фрезер 'рвал' края отверстий. Разбирались две недели: оказалось, пережог при литье вызвал рост крупных включений кремния. Эти острые зёрна работали как концентраторы напряжений.

Пришлось объяснять заказчику, что высокая жидкотекучесть — не синоним пластичности. Перешли на модифицированные сплавы с меньшим содержанием железа. Кстати, сейчас в ООО 'Сучжоу Ляньсинь' для таких случаев рекомендуют сплавы серии АК7ч — у них более стабильная структура после литья.

Интересно, что иногда помогает... замедление охлаждения. Да, против всех канонов! Но для толстостенных отливок это снижает внутренние напряжения. Правда, тут уже начинается игра с прочностью — каждый раз ищем компромисс.

Термичка: где учебники врут

Все знают про закалку алюминиевых сплавов с последующим старением. Но в цеху другие законы. Помню, как для ответственного заказа делали штамповку из Д16Т. По ГОСТу — закалка с 500°С, старение 20 часов. А деталь после этого при гибке лопалась. Оказалось, для нашей толщины (всего 1,2 мм) нужно было уменьшать время выдержки при закалке — пережог зерна получался.

Сейчас для подобных задач используем более современные сплавы типа 1560ч — у них шире окно режимов термической обработки. Но и там есть нюансы: если скорость нагрева под закалку меньше 50°С/мин, может начаться распад пересыщенного твёрдого раствора прямо в процессе нагрева.

Коллеги из отдела контроля как-то подсчитали, что 30% брака при штамповке — следствие неоптимальной термички. И это при том, что все параметры вроде бы по нормативной документации...

История одного провала

Был у нас проект по биметаллическим медно-алюминиевым шинам. Казалось, что медь даст электропроводность, алюминий — лёгкость. Но при гибке соединение расслаивалось. Перепробовали три технологии сварки взрывом, разные режимы прокатки — везде при циклических нагрузках появлялись микротрещины по границе раздела.

Пришлось признать: для динамически нагружаемых элементов такой тандем не работает. Сейчас в ООО 'Сучжоу Ляньсинь Новые материалы и технологии' для подобных случаев предлагают альтернативы — либо целиком медь с покрытиями, либо специальные алюминиевые сплавы с добавками для повышения электропроводности.

Этот опыт заставил пересмотреть подход к пластичности композитов: нельзя рассматривать свойства слоёв по отдельности. Теперь всегда делаем тесты на межслойное сдвигание — даже если заказчик этого не требует.

Мелочи, которые решают всё

Чаще всего проблемы с пластичностью начинаются с мелочей. Например, состояние поверхности перед штамповкой. Как-то раз в цеху экономили на травлении — и полпартии профилей пошло с трещинами. Оказалось, окалина работала как абразив, создавая микронадрезы.

Или история с смазкой: перешли на новый экологичный состав, а он не обеспечивал нужного скольжения при глубокой вытяжке. Вернулись к старой технологии, но добавили ультразвуковую отмывку — компромисс между экологией и качеством.

Сейчас всегда смотрю на три вещи: шероховатость инструмента, качество смазки и скорость деформации. Эти параметры часто важнее химического состава сплава. Кстати, для сложных профилей иногда специально используем инструмент с меньшей полировкой — так металл 'цепляется' лучше, меньше смещение слоёв.

Что в сухом остатке

За годы работы понял: пластичность алюминиевых сплавов — это не константа, а переменная величина, зависящая от десятков факторов. Один и тот же сплав может быть 'пластичным' в одних условиях и 'хрупким' в других.

Сейчас при подборе материалов всегда запрашиваю не только сертификаты, но и историю термообработки заготовки. Часто оказывается, что проблемы начинаются ещё на этапе слитка — неоднородность структуры потом аукается при формовке.

Если бы меня спросили, что главное в работе с алюминиевыми сплавами, ответил бы: понимание не абсолютных значений свойств, а того, как они меняются в реальных технологических процессах. И это приходит только с опытом, часто горьким.