Магниевые штамповки МА2-1 в Минске

Магниевые штамповки МА2-1: деформируемый сплав для нагруженных узлов

Магниевые штамповки МА2-1 — это изделия, получаемые горячей объемной штамповкой из деформируемого магниевого сплава системы Mg–Al–Mn с добавлением цинка. Сплав МА2-1 относится к группе среднетеплопрочных магниевых материалов и предназначен для производства поковок, работающих при температурах до 150 C. В отличие от литейных аналогов, штампованные заготовки МА2-1 характеризуются отсутствием усадочной пористости, более плотной мелкозернистой структурой и повышенными механическими свойствами вдоль направления течения металла.

Химический состав сплава МА2-1 регламентируется ГОСТ 14957 и включает алюминий (3,8–5,0 %), цинк (0,8–1,5 %), марганец (0,3–0,7 %). Легирование алюминием обеспечивает твердорастворное упрочнение, цинк повышает технологическую пластичность при горячей деформации, а марганец нейтрализует вредное влияние железа и способствует измельчению зерна. Поковки из МА2-1 поставляются в термически обработанном состоянии (Т6) — закалка без нагрева под старение, либо в горячепрессованном состоянии без дополнительной термообработки.

Механические характеристики штамповок МА2-1

После горячей штамповки и термической обработки поковки МА2-1 демонстрируют следующий уровень свойств: временное сопротивление _в — не менее 240 МПа, предел текучести _0,2 — не менее 140 МПа, относительное удлинение — не менее 6 %. Твердость по Бринеллю составляет 50–60 HB. При испытаниях на сжатие предел прочности достигает 340–400 МПа, что позволяет использовать штамповки в узлах, воспринимающих знакопеременные нагрузки.

Модуль упругости магниевого сплава МА2-1 составляет 41 ГПа — это примерно в 4,5 раза ниже, чем у стали, что необходимо учитывать при расчете жесткости конструкций. Плотность сплава — 1,79 г/см, что делает штамповки МА2-1 одними из самых легких конструкционных материалов среди деформируемых сплавов.

Технологические особенности производства

Горячая штамповка магниевых заготовок МА2-1 выполняется в интервале температур 280–420 C. Нижняя граница обусловлена ограниченной пластичностью гексагональной решетки магния при температурах ниже 200 C, верхняя — риском пережога и интенсивного окисления поверхности. Рекомендуемая температура штамповки — 350–400 C, температура оснастки — 250–300 C.

Ввиду высокой химической активности магния при нагреве штамповку МА2-1 ведут с применением защитных покрытий или в среде инертного газа. Скорость деформации ограничивают: оптимальный диапазон — 0,1–0,5 с, что соответствует работе на гидравлических прессах усилием 10–60 МН. Ковочные вальцы и молоты применяют ограниченно из-за склонности сплава к трещинообразованию при ударных нагрузках.

Применение штамповок МА2-1

Штампованные поковки из МА2-1 востребованы в отраслях, где критически важна минимизация массы при сохранении несущей способности:

• авиастроение — кронштейны, корпуса агрегатов, элементы трансмиссии вертолетов;
• ракетно-космическая техника — детали приборных отсеков, арматура пневмосистем;
• автомобилестроение — картеры коробок передач, опоры двигателей спортивных автомобилей;
• оптико-механическая промышленность — корпусные детали гироскопов и систем наведения;
• оборонная промышленность — корпуса приборов управления, элементы подвесок военной техники.

Штамповки МА2-1 применяют в узлах трения с ограниченными контактными нагрузками, а также в конструкциях, эксплуатируемых в условиях умеренного климата. Для защиты от коррозии поверхность поковок подвергают химическому оксидированию с последующей окраской или нанесением лакокрасочных покрытий.

Сортамент и контроль качества

Поковки из МА2-1 изготавливают по ГОСТ 25054 или техническим условиям предприятия-изготовителя. Номенклатура включает штамповки простой и средней сложности конфигурации: диски, кольца, стержни с утолщениями, фланцы, рычаги. Максимальная масса поковки ограничена мощностью прессового оборудования и обычно не превышает 50 кг.

Контроль качества штамповок МА2-1 включает проверку химического состава, механических свойств на образцах, вырезанных из тела поковки, а также ультразвуковой контроль на отсутствие внутренних дефектов. Допуски на размеры назначаются по ГОСТ 7505 с учетом усадки магниевого сплава при охлаждении.

Особенности проектирования деталей из штамповок МА2-1

При конструировании деталей из магниевых штамповок МА2-1 необходимо учитывать пониженную циклическую прочность сплава по сравнению с алюминиевыми аналогами. Рекомендуемые коэффициенты концентрации напряжений в местах переходов сечений не должны превышать 1,5–2,0. Резьбовые отверстия в поковках МА2-1 усиливают запрессовкой стальных втулок, поскольку прочность резьбы в магниевом сплаве при многократных сборках-разборках недостаточна.

Штамповки МА2-1 поддаются механической обработке резанием на высоких скоростях — стружка ломается без образования сливных элементов, что обеспечивает чистоту поверхности до Ra 1,6 мкм. Сварка поковок МА2-1 выполняется аргонодуговым методом с присадочной проволокой того же состава; при этом прочность сварного шва составляет 80–90 % от прочности основного металла.

Вопросы и ответы