Дюралевая плита: сортамент, механические свойства и применение
Дюралевая плита это плоский полуфабрикат из алюминиевых деформируемых сплавов системы Al-Cu-Mg (дюралюмины), полученный горячей прокаткой с последующей термической обработкой. В отличие от листа, плита имеет толщину от 25 мм и выше, что определяет её использование в узлах, работающих под высокими статическими и динамическими нагрузками. Материал поставляется в термоупрочнённом состоянии (Т, Т1, Т6) или после закалки и естественного старения, что обеспечивает предел прочности от 390 до 530 МПа в зависимости от марки.
Классификация и сортамент
Плиты изготавливаются из сплавов с различным легированием. Основные марки, применяемые в промышленности:
- Д16 (1160, 1161) базовый дюралюминий с пределом текучести от 280 до 320 МПа, используется в авиастроении и машиностроении;
- Д1 (1140) сплав с пониженным содержанием магния, применяется для силовых элементов с умеренными нагрузками;
- В95 (В95пч, В95оч) высокопрочный сплав системы Al-Zn-Mg-Cu с пределом прочности до 530 МПа, предназначен для особо нагруженных конструкций;
- АК4-1 (АК4-1ч) жаропрочный сплав, сохраняющий механические свойства при температурах до 200C.
Геометрические параметры плит регламентируются ГОСТ 17232-99 и ТУ производителей. Толщина варьируется от 25 до 120 мм, ширина от 600 до 2000 мм, длина от 1000 до 8000 мм. Допуски на толщину для плит высокой точности составляют от 0,8 до 1,5 мм в зависимости от номинального размера.
Механические характеристики и режимы упрочнения
Прочностные показатели дюралевых плит определяются химическим составом и режимом термической обработки. После закалки и естественного старения сплав Д16 имеет следующие характеристики:
| Марка сплава | Состояние | Предел прочности, МПа | Предел текучести, МПа | Относительное удлинение, % |
|---|---|---|---|---|
| Д16 | Т | от 430 до 460 | от 280 до 300 | от 10 до 12 |
| Д1 | Т | от 370 до 400 | от 220 до 240 | от 12 до 14 |
| В95 | Т1 | от 500 до 530 | от 420 до 450 | от 6 до 8 |
| АК4-1 | Т1 | от 380 до 420 | от 300 до 330 | от 8 до 10 |
Твёрдость по Бринеллю для плит из сплава Д16 в состоянии Т составляет от 105 до 120 HB, для В95 от 150 до 170 HB. Усталостная выносливость при знакопеременной нагрузке с базой 10 циклов достигает от 120 до 140 МПа для Д16 и от 150 до 170 МПа для В95.
Технологические особенности обработки
Дюралевые плиты хорошо поддаются механической обработке резанием. Рекомендуемые режимы фрезерования: скорость резания от 800 до 1200 м/мин, подача от 0,1 до 0,3 мм/зуб. При сверлении глубоких отверстий применяются спиральные свёрла с углом при вершине от 118 до 140 и обильным охлаждением эмульсией.
Сварка дюралюминиевых плит аргонодуговым методом (TIG) возможна с применением присадочной проволоки из сплава СвАК5. Однако прочность сварного шва не превышает от 60 до 70% от прочности основного металла, поэтому сварные соединения не рекомендуются для особо ответственных узлов без последующей термической обработки.
Для защиты от коррозии плиты могут поставляться с плакировкой из технического алюминия АД1 толщиной от 4 до 8% от общей толщины. Анодное оксидирование и нанесение лакокрасочных покрытий повышают коррозионную стойкость в условиях повышенной влажности и химически агрессивных сред.
Области применения
Дюралевые плиты востребованы в отраслях, где требуется сочетание высокой удельной прочности и малой массы:
- авиастроение силовые шпангоуты, лонжероны крыла, узлы крепления двигателей, плиты гермошпангоутов;
- судостроение корпусные конструкции быстроходных судов, палубные настилы, фундаменты под механизмы;
- машиностроение станины, плиты оснований, корпусные детали редукторов, элементы прессового оборудования;
- транспортное машиностроение рамы грузового транспорта, поворотные круги, элементы ходовой части;
- энергетика несущие конструкции распределительных устройств, опорные плиты трансформаторных подстанций.
При выборе плиты необходимо учитывать условия эксплуатации: рабочую температуру, характер нагрузок, наличие вибраций и коррозионную активность среды. Для конструкций, работающих при температурах от 70 до +100C, оптимальным является сплав Д16. При длительном нагреве свыше 150C прочностные характеристики дюралюминов снижаются, что требует применения жаропрочных сплавов типа АК4-1.
Вопросы и ответы (FAQ)
Чем дюралевая плита отличается от алюминиевого листа?
Плита имеет толщину от 25 мм, тогда как лист до 8 мм. Плиты изготавливаются на станах горячей прокатки и проходят обязательную термическую обработку для достижения заданных механических свойств. Листы могут поставляться в нагартованном или отожжённом состоянии.
Какие допуски на толщину предусмотрены для плит из Д16?
По ГОСТ 17232-99 допуски на толщину для плит высокой точности составляют от 0,8 до 1,5 мм в зависимости от номинальной толщины. Для плит нормальной точности допуски увеличиваются в 1,52 раза.
Можно ли подвергать дюралевые плиты закалке после механической обработки?
Да, повторная закалка возможна при нагреве до температуры от 490 до 500C с последующим охлаждением в воде. Однако каждая операция закалки вызывает коробление и требует последующей правки и старения.
Какой сплав выбрать для работы при температурах до 200C?
Для длительной эксплуатации при повышенных температурах применяется сплав АК4-1, который сохраняет до 80% прочностных характеристик при нагреве до 200C. Сплав Д16 при таких температурах теряет до 50% прочности.
