Магниевые штамповки МА21 в Минске

Магниевые штамповки МА21: деформируемые полуфабрикаты для ответственных узлов

Магниевые штамповки МА21 — это изделия, получаемые горячей объемной штамповкой из деформируемого магниевого сплава системы Mg–Al–Mn с добавлением цинка. Сплав МА21 относится к группе среднепрочных магниевых сплавов и характеризуется оптимальным сочетанием удельной прочности, пластичности и коррозионной стойкости. Штамповки из МА21 применяются в авиастроении, ракетно-космической технике и машиностроении для изготовления деталей, работающих при температурах до 150 C.

Химический состав и механические характеристики

Сплав МА21 легирован алюминием (7,0–8,2 %), цинком (0,2–0,8 %) и марганцем (0,15–0,5 %). Алюминий обеспечивает твердорастворное упрочнение и формирование интерметаллидной фазы Mg₁₇Al₁₂, марганец повышает коррозионную стойкость и измельчает зерно, цинк дополнительно упрочняет твердый раствор. Содержание примесей ограничено: железо — не более 0,05 %, кремний — не более 0,1 %, медь — не более 0,05 %.

Механические свойства штамповок МА21 в термообработанном состоянии (закалка Т4) регламентируются ГОСТ 25200 и составляют:

• временное сопротивление — 260–300 МПа;
• предел текучести — 140–170 МПа;
• относительное удлинение — 10–14 %;
• твердость по Бринеллю — 55–65 HB.

Плотность сплава — 1,79 г/см, что делает штамповки МА21 востребованными в конструкциях, где критично снижение массы при сохранении несущей способности.

Технология производства штамповок

Штамповку заготовок из МА21 выполняют на гидравлических и кривошипных горячештамповочных прессах при температуре деформации 320–420 C. Исходным материалом служат прессованные прутки или слитки, предварительно нагретые в печах с принудительной циркуляцией воздуха. Температурный интервал деформации выбран с учетом пластичности магниевых сплавов: при нагреве выше 420 C возможно образование горячих трещин, ниже 320 C — снижение деформируемости и рост усилия штамповки.

После штамповки изделия подвергают закалке с нагревом до 380–400 C и охлаждением на воздухе. Для снятия остаточных напряжений и стабилизации геометрии применяют старение при 170–180 C в течение 8–16 часов. Механическая обработка штамповок МА21 выполняется на режимах, исключающих воспламенение стружки: применяются острые резцы с положительными передними углами, обильное охлаждение эмульсией и ограничение скорости резания.

Конструктивные особенности и допуски

Штамповки МА21 изготавливают с припусками на механическую обработку по ГОСТ 7505. Точность размеров соответствует классу Т4–Т5, что обеспечивает получение поковок массой от 0,5 до 50 кг. Минимальная толщина стенки — 4–6 мм, максимальный габаритный размер — до 800 мм. Радиусы скруглений наружных углов — 3–8 мм, внутренних — 8–15 мм, что учитывает пониженную пластичность магниевых сплавов при растяжении в зонах концентраторов напряжений.

Применение штамповок МА21

Штамповки из сплава МА21 используются для изготовления силовых и несиловых деталей летательных аппаратов: кронштейнов, фитингов, корпусных элементов, рычагов управления, деталей шасси и трансмиссионных узлов. В ракетно-космической технике из МА21 штампуют переходные отсеки, рамы приборных отсеков и элементы ферменных конструкций, где снижение массы на 30–40 % по сравнению со стальными аналогами критично для энергетических характеристик.

В машиностроении штамповки МА21 применяются в приводах промышленного оборудования, корпусных деталях насосов и компрессоров, работающих при умеренных нагрузках. Ограничением является пониженная стойкость к контактной коррозии при сопряжении с алюминиевыми и стальными деталями — требуется применение протекторных покрытий или изолирующих прокладок.

Контроль качества и дефектоскопия

Каждая партия штамповок МА21 проходит входной контроль химического состава спектральным методом, проверку механических свойств на образцах, вырезанных из тела поковки, и контроль геометрических параметров. Для выявления внутренних дефектов — расслоений, усадочных раковин и трещин — применяют ультразвуковую дефектоскопию и радиографический контроль. Поверхностные дефекты выявляют цветной дефектоскопией после зачистки и травления в растворе азотной кислоты.

Вопросы и ответы