Алюминиевая поковка АК4 в Минске

Алюминиевая поковка АК4 — жаропрочный деформируемый сплав для нагруженных узлов

Алюминиевая поковка АК4 — это деформируемая заготовка из алюминиевого сплава системы Al–Cu–Mg–Fe–Ni, предназначенная для изготовления деталей, работающих при повышенных температурах. Материал относится к группе жаропрочных алюминиевых сплавов и сохраняет механические свойства при длительном нагреве до 250–300 C, что недостижимо для большинства стандартных алюминиевых композиций типа АД31 или АМг6.

Химический состав АК4 регламентируется ГОСТ 4784 и включает медь (1,9–2,5 %), магний (1,4–1,8 %), никель (0,8–1,3 %) и железо (0,8–1,3 %). Совместное легирование никелем и железом формирует стабильные интерметаллидные фазы, которые блокируют диффузионные процессы при нагреве. Именно это отличает АК4 от близкого по составу сплава Д16: последний теряет прочность уже при 150 C, тогда как АК4 сохраняет предел прочности не менее 300 МПа при 250 C.

Технология получения поковок из АК4

Поковки из АК4 изготавливают методом горячей объемной штамповки на гидравлических и кривошипных горячештамповочных прессах. Температурный интервал деформации составляет 420–470 C. Нагрев заготовок перед штамповкой выполняют в камерных печах с принудительной циркуляцией воздуха; продолжительность выдержки рассчитывают из условия 1,5 мин на 1 мм сечения. После штамповки поковки подвергают закалке с температуры 515–525 C с охлаждением в воде температурой 40–60 C и последующим искусственным старением при 165–175 C в течение 10–16 часов.

Механическая обработка поковок АК4 выполняется в закаленном и состаренном состоянии. Материал хорошо режется твердосплавным инструментом, однако при черновом точении возможно налипание стружки — рекомендуется применять СОЖ с высоким содержанием масла. Сварка АК4 аргонодуговой сваркой допустима только для неответственных соединений: в зоне шва прочность снижается на 30–40 % из-за пережога легирующих элементов.

Механические свойства и рабочие характеристики

После полной термической обработки (закалка + старение) поковки АК4 демонстрируют следующие показатели:

• предел прочности при растяжении — 380–420 МПа;
• предел текучести — 280–320 МПа;
• относительное удлинение — 6–10 %;
• твердость по Бринеллю — 100–120 HB;
• предел ползучести при 200 C за 100 ч — 120–150 МПа.

Усталостная прочность гладких образцов при симметричном цикле нагружения составляет 120–140 МПа на базе 10 циклов. Сплав не склонен к коррозионному растрескиванию под напряжением, однако общая коррозионная стойкость ниже, чем у сплавов серии АМг: для защиты поверхности деталей из АК4 требуется анодирование или лакокрасочное покрытие.

Применение поковок АК4 в промышленности

Основная область использования поковок АК4 — авиастроение и двигателестроение, где требуется сочетание малой массы и способности выдерживать длительный нагрев. Из поковок АК4 изготавливают:

• корпуса топливных насосов и регуляторов авиационных газотурбинных двигателей;
• крыльчатки и рабочие колеса центробежных компрессоров;
• фланцы и переходники маслосистем, работающие при 200–250 C;
• корпусные детали агрегатов запуска и воздушных винтов;
• кронштейны крепления двигателей к силовой установке.

В ракетной технике АК4 применяется для изготовления элементов пневмогидравлических систем и арматуры, контактирующей с горячим газом. В меньших объемах сплав используют в поршневых компрессорах и насосном оборудовании, где детали работают при температурах до 250 C в среде масла или топлива.

Особенности заказа и контроля качества

Поковки из АК4 поставляются по ГОСТ 7362 (поковки из алюминиевых и магниевых сплавов) с гарантированным химическим составом и механическими свойствами. Контроль качества включает проверку макроструктуры на отсутствие усадочных раковин, трещин и расслоений, а также ультразвуковой контроль на наличие внутренних дефектов. Допуски на размеры поковок назначаются по ГОСТ 7505 для стальных поковок с поправкой на повышенную усадку алюминиевых сплавов.

При заказе поковок АК4 необходимо указывать группу серийности, класс точности, степень сложности и массу поковки. Для ответственных деталей авиационного назначения требуется дополнительное согласование режимов термической обработки с предприятием-изготовителем и проведение приемо-сдаточных испытаний на образцах, вырезанных из тела поковки.

Вопросы и ответы