Магниевая плита ГОСТ 21990-76 в Минске

Магниевая плита ГОСТ 21990-76 — деформируемый прокат для авиастроения и приборостроения

Магниевая плита ГОСТ 21990-76 — это горячекатаный листовой прокат из магниевых деформируемых сплавов, изготовленный методом прокатки с последующей термической обработкой. Норматив устанавливает требования к толщине, допускам плоскостности, качеству поверхности и механическим свойствам плит, применяемых в узлах ответственного назначения. В отличие от общего сортамента на магниевый лист, ГОСТ 21990-76 регламентирует именно толстолистовой прокат толщиной от 12 до 150 мм, что определяет специфику его использования в силовых конструкциях.

Марочный сортамент и химический состав

Стандарт распространяется на плиты из сплавов систем Mg–Al–Zn, Mg–Zn–Zr и Mg–Mn. Наиболее востребованные марки:

• МА2-1 — сплав средней прочности с содержанием алюминия 3,8–5,0 % и цинка 0,8–1,5 %, легированный марганцем;
• МА2 — аналог МА2-1 с ужесточёнными пределами по примесям;
• МА5 — высокопрочный сплав с алюминием 7,8–9,3 % и цинком 0,2–0,8 %;
• МА14 — сплав системы Mg–Zn–Zr с цинком 5,0–6,0 %, упрочняемый искусственным старением;
• МА20 — сплав с добавками неодима и иттрия для длительной работы при повышенных температурах.

Поставка плит производится в горячекатаном состоянии без термической обработки (горячепрессованные), после отжига или после закалки с искусственным старением — в зависимости от марки и требуемого уровня механических характеристик. Химический состав контролируется по ГОСТ 14957, предельные отклонения по толщине — по классам точности, установленным в ГОСТ 21990-76.

Механические свойства и эксплуатационные параметры

Плиты из сплава МА2-1 в отожжённом состоянии демонстрируют предел прочности 240–270 МПа при относительном удлинении 10–12 %. Для сплава МА5 после закалки и старения прочностные показатели достигают 300–320 МПа. Модуль упругости магниевых сплавов составляет 41–45 ГПа, что примерно в два раза ниже, чем у алюминиевых сплавов, — это определяет повышенную жёсткость требований к расчёту на прогиб в несущих элементах.

Плотность магниевых плит — 1,74–1,83 г/см, что делает их самым лёгким конструкционным металлопрокатом среди цветных сплавов. Удельная прочность (отношение предела прочности к плотности) у сплава МА5 сопоставима с высокопрочными алюминиевыми сплавами типа В95, что позволяет снижать массу конструкции на 25–30 % при сохранении несущей способности.

Технологические особенности обработки

Магниевые плиты обладают гексагональной плотноупакованной кристаллической решёткой, что ограничивает их деформируемость при температурах ниже 200 C. Механическая обработка резанием требует применения острых инструментов с положительными передними углами и обильного охлаждения — стружка магниевых сплавов пожароопасна, поэтому на предприятиях, обрабатывающих плиты МА2-1 и МА5, обязательны меры пожарной безопасности: запрет на использование смазочно-охлаждающих жидкостей на масляной основе, применение эмульсий с высоким содержанием воды.

Сварка магниевых плит выполняется аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом. Зона термического влияния склонна к росту зерна, поэтому для ответственных швов рекомендуется последующая термическая обработка. Клёпаные соединения остаются основным методом сборки узлов из плит МА2-1 в авиационных конструкциях.

Области применения

Плиты по ГОСТ 21990-76 востребованы там, где критически важна минимизация массы при сохранении жёсткости:

• авиастроение — силовые шпангоуты, лонжероны, нервюры крыла, детали механизации;
• ракетно-космическая техника — переходные отсеки, приборные рамы, кронштейны;
• приборостроение — корпусные детали гироскопических систем и навигационного оборудования;
• автомобильная промышленность — картеры агрегатов, щитки приборов спортивных автомобилей;
• электронная промышленность — теплоотводящие основания силовых модулей;
• медицинское оборудование — портативные корпусные элементы диагностической аппаратуры.

Рабочий диапазон температур для плит из сплавов МА2-1 и МА5 ограничен значениями от –40 до +150 C. При длительной эксплуатации выше 100 C наблюдается снижение прочностных характеристик вследствие коагуляции интерметаллидных фаз. Для высокотемпературных применений до 250 C применяются плиты из сплава МА20, содержащего редкоземельные металлы.

Коррозионная стойкость и защитные покрытия

Магниевые плиты характеризуются низкой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях — скорость коррозии без защиты достигает 0,5–1,0 мм/год. Обязательным требованием при эксплуатации является нанесение защитных покрытий: химическое оксидирование (хроматирование) с последующей окраской эпоксидными или полиуретановыми грунтами. В узлах, работающих в контакте с алюминиевыми сплавами, необходима установка изолирующих прокладок для исключения контактной коррозии.

Вопросы и ответы