Штамповка алюминиевого сплава

Когда слышишь ?штамповка алюминиевого сплава?, половина заказчиков сразу представляет себе детали с глянцевой поверхностью, будто отполированные под ювелирное стекло. На деле же даже АД31М после пресса может покрыться сеткой микротрещин, если не учитывать скорость деформации. Сейчас объясню на примере нашего провала с крышками теплообменников.

Почему алюминий капризнее стали

Вот берём классический АМг6 для штамповки — казалось бы, проверенный временем сплав. Но если в партии попадётся лист с неравномерной рекристаллизацией, при глубокой вытяжке по углам пойдут ?усы?. Не те, что на подбородке, а такие радиальные разрывы толщиной в волос. Мы в ООО ?Сучжоу Ляньсинь Новые материалы и технологии? как-то получили брак 12% именно из-за этого.

Запомнил навсегда: перед штамповкой алюминиевого сплава нужно смотреть не только на сертификат, но и на микроструктуру. Особенно если деталь идёт под последующее анодирование — там все дефекты как на ладони. Кстати, на https://www.lianxin-metal.ru у нас есть раздел с металлографическими исследованиями, там как раз показаны типичные дефекты штамповки.

И ещё нюанс: многие забывают, что алюминиевые сплавы типа 6061 требуют промежуточного отжига при глубокой вытяжке. Пробовали как-то штамповать за два перехода без отжига — деталь пошла ?лепестком? с разнотолщинностью до 0.8 мм при номинале 2 мм.

Пресс-формы: где кроются главные потери

Сделали как-то сложноконтурную матрицу для штамповки корпуса прибора из алюминиевого сплава 5052. Рассчитали всё по учебникам, а при работе выяснилось — радиус закругления 3 мм вместо 5 мм даёт концентрацию напряжений. В результате 23% деталей имели трещины в зоне перехода стенки в дно.

Теперь всегда добавляем к расчётным радиусам +40% для алюминиевых сплавов. Да, увеличивается облой, но это лучше чем выбросить всю партию. Кстати, для сплавов типа титано-медь или хром-циркониевая медь у нас подход другой — но это уже отдельная история.

Важный момент с направляющими колоннами — если зазор больше 0.02 мм, для алюминиевых сплавов это критично. Получается перекос пуансона и неравномерная толщина стенки. Проверяли лазерным сканером после штамповки — разбег до 0.3 мм при номинале 1.5 мм.

Смазки: экономия которая дорого стоит

Была у нас история с штамповкой кожухов из алюминиевого сплава 3003. Технолог решил сэкономить на смазке — взял дешёвый состав на водной основе. Результат — прижимные кольца задирали материал, плюс появилась коррозия в складках через двое суток.

После этого перешли на полимерные смазки с добавлением графита. Да, дороже в 3 раза, но отсутствие брака и простои пресса окупают всё. Кстати, для бериллиевой бронзы или фосфористой бронзы у нас вообще отдельная линейка смазок — но там другие температуры и скорости деформации.

Заметил интересный эффект: при штамповке алюминиевых сплавов с толщиной менее 1 мм лучше работает пастообразная смазка, а для толстостенных деталей — аэрозольная. Видимо, связано с разной скоростью заполнения матрицы.

Термичка: что не пишут в ГОСТах

Все знают про старение алюминиевых сплавов после штамповки, но мало кто учитывает скорость нагрева. Как-то попробовали ускорить процесс — подавали в печь детали при 250°C вместо стандартных 180°C. Получили неравномерность твёрдости по сечению до 15 HB.

Сейчас для ответственных деталей используем ступенчатый нагрев: сначала 150°C для выравнивания температур, потом плавный подъём до 195°C. Да, дольше на 40 минут, но стабильность свойств того стоит. Этот подход мы отработали и для титановых сплавов — правда, там другие температуры.

Кстати, после штамповки алюминиевого сплава Д16Т обязательно контролируем не только твёрдость, но и электропроводность — это лучший индикатор правильности термообработки.

Мелочи которые решают всё

При штамповке тонкостенных изделий из алюминиевых сплавов важно учитывать направление прокатки. Как-то сделали партию креплений с отверстиями — так 30% деталей пошли трещинами именно вдоль направления прокатки.

Теперь всегда размещаем вырубку под углом 45° к направлению прокатки — брак упал до 1.2%. Казалось бы мелочь, а сколько стоило переучиваться.

Ещё из практики: перед штамповкой алюминиевого сплава обязательно нужно контролировать влажность в цеху. Выше 70% — и на заготовках появляется водородная хрупкость. Пришлось устанавливать осушители, но это окупилось снижением брака.

Кстати, для меди-никель-кремния или марганцово-медных сплавов у нас другие требования — но это уже не про алюминий. Хотя принцип тот же: мелочи определяют результат.

Вместо эпилога: почему мы до сих пор учимся

Каждый новый заказ на штамповку алюминиевого сплава приносит новые вызовы. То геометрия сложнее, то требования к шероховатости выше. Недавно вот осваивали штамповку радиаторов с толщиной стенки 0.8 мм — пришлось полностью пересмотреть систему прижима.

На сайте https://www.lianxin-metal.ru мы как раз публикуем такие кейсы — не для рекламы, а чтобы коллеги не повторяли наших ошибок. Ведь в металлообработке важно не скрывать провалы, а анализировать их.

Сейчас вот экспериментируем с комбинированной штамповкой алюминиевых сплавов и меди — для биметаллических переходников. Получается не с первого раза, но уже есть прогресс. Главное — не бояться пробовать и фиксировать все параметры. Тогда даже брак становится ценным опытом.