Проектирование термического отделения для термической обработки детали типа траверса из алюминиевого сплава 1933 в условиях авиационного завода, страница 3

Важной характеристикой алюминиевых сплавов, особенно высокопрочных, является их статическая выносливость – способность противостоять переменным нагрузкам малой частоты.

В технических условиях на полуфабрикаты испытание на статическую выносливость не оговариваются, однако новые сплавы, ответственные детали новых конструкций и новые технологические процессы подвергаются соответствующей проверке. Статическая выносливость сплава может быть существенно улучшена путем выбора правильной технологии производства полуфабрикатов. Чем прочнее сплав, тем в большей степени приходится  усложнять технологический процесс для получения достаточно высокой статической выносливости.

Сплав, из которого изготовлена данная деталь, должен обеспечивать наибольшую безопасность эксплуатации самолёта по условиям усталостной прочности и коррозионной стойкости конструкции. Некоторые требуемые характеристики представлены в таблице 3. При высокой прочности сплав должен обеспечивать вязкость разрушения К_1с=43-65 МПа. Также сплав должен обладать высокими технологическими характеристиками.

Таблица 3 – Требуемые механические и коррозионные свойства полуфабрикатов из алюминиевого сплава 1933

4  Выбор и обоснование марки сплава

Для изготовления данной особо ответственной детали траверса должны использоваться алюминиевые деформируемые сплавы, упрочняемые термообработкой четверной системы Al-Zn-Mg-Cu.[6] Легирование медью сплавов системы Al-Zn-Mg наряду с хромом и марганцем в малых количествах привело к получению промышленных алюминиевых сплавов с самой высокой прочностью. Эти сплавы в равновесном состоянии содержат интерметаллидные фазы η(MgZn₂), Т(Al₂Mg₃Zn₃) и S(Al₂CuMg). В фазе Т растворяется определенное количество меди. Фаза Т(Al₂Mg₃Zn₃)  в системе Al-Zn-Mg изоморфна фазе Т(Al₂CuMg₄) в системе    Al-Cu-Mg . По мере увеличения содержания меди в четверных сплавах Al-Zn-Mg-Cu часть атомов цинка в решетке фазы Т(Al₂Mg₃Zn₃) замещается атомами меди. Все три интерметаллидные фазы могут быть упрочняющими при термообработке. Нагрев до 480°С приводит к полному растворению интерметаллидных фаз, но в сплавах В95пч и В96Ц остается небольшое количество фазы S. Однако эксперименты по изучению влияния различных компонентов  на упрочнение сплавов при термообработке показали, что медь, повышая прочность сплавов в закаленном состоянии, мало влияет на эффект старения, то есть на прирост прочности в результате старения. Отсюда следует, что основными упрочняющими фазами в сплавах системы Al-Zn-Mg-Cu являются η и Т, т.е. те же фазы, что и в тройной системе Al-Zn-Mg, а фаза S играет значительно меньшую роль. Некоторые представители сплавов этой группы представлены в таблице 4.

Таблица 4- Среднее содержание легирующих элементов и примесей в                     промышленных сплавах системы Al-Zn-Mg-Cu

Все сплавы этой системы подвергают закалке и искусственному старению. Закалку проводят с температуры 460…470°С в холодной или подогретой (до 80-100°С) воде. Нагрев воды весьма важен при закалке крупногабаритных профилей и штамповок во избежание их растрескивания или сильного коробления. С уменьшением скорости охлаждения при закалке скорость коррозии сплавов данной системы уменьшается. Сплав В96Ц упрочняется при естественном старении, причем скорость естественного старения значительно меньше, чем у дуралюминов, рост прочности не заканчивается через месяц после закалки.