Поковки Д20: конструкционные штампованные заготовки из алюминиевых сплавов
Поковки Д20 — горячештампованные заготовки, изготовленные из алюминиевого деформируемого сплава Д20 (система Al–Cu–Mg–Mn, аналог АК4-1 по химическому составу). Сплав относится к термически упрочняемым жаропрочным алюминиевым сплавам и сохраняет механические свойства при нагреве до 150–200 C. Поковки получают методом горячей объёмной штамповки при температуре 420–470 C с последующей закалкой и искусственным старением. Готовая продукция соответствует требованиям ГОСТ 1131-76 и ОСТ 1 92077-90 для поковок из алюминиевых сплавов.
Технические характеристики поковок Д20
Сплав Д20 легирован медью (4,5–5,3 %), магнием (1,8–2,3 %) и марганцем (0,4–0,8 %). Такое сочетание обеспечивает предел прочности 390–440 МПа после полной термической обработки. Поковки Д20 сохраняют работоспособность в условиях длительного нагрева до 150 C и кратковременного — до 200 C, что выгодно отличает их от сплавов АК6 и АК8. Плотность сплава — 2,78 г/см, что снижает массу готовых деталей на 60 % по сравнению со стальными аналогами.
| Параметр | Значение | Единица | Условие | Стандарт |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности | 390–440 | МПа | после старения | ГОСТ 1131-76 |
| Предел текучести | 290–340 | МПа | при 20 C | ГОСТ 1131-76 |
| Относительное удлинение | 8–12 | % | при 20 C | ГОСТ 1131-76 |
| Твёрдость | 110–130 | HB | после старения | ГОСТ 9012-59 |
| Температура штамповки | 420–470 | C | начало деформации | ОСТ 1 92077-90 |
| Рабочая температура | до 150 | C | длительная эксплуатация | — |
Номенклатура и типоразмеры
Поковки Д20 выпускаются в виде цилиндрических, прямоугольных и сложнопрофильных заготовок. Масса единичной поковки — от 0,5 до 60 кг. Припуски на механическую обработку назначаются по ГОСТ 7505-89 с учётом группы точности. Штамповочные уклоны составляют 3–7, радиусы закруглений — не менее 3 мм.
- Поковки цилиндрические диаметром 60–400 мм, длиной до 800 мм
- Поковки прямоугольного сечения 50 50 — 300 300 мм
- Поковки сложной конфигурации по чертежу заказчика (штампы с облойным контуром)
- Заготовки для поршней, шатунов, корпусных деталей
- Полуфабрикаты для последующей механической обработки на станках с ЧПУ
Области применения
Поковки Д20 применяются в авиастроении, транспортном машиностроении и нефтегазовой отрасли. Из них изготавливают детали, работающие при повышенных температурах и знакопеременных нагрузках.
- Поршни и головки цилиндров двигателей внутреннего сгорания
- Детали турбокомпрессоров и нагнетателей
- Корпусные элементы авиационных агрегатов
- Шатуны и крепёжные элементы силовых установок
- Детали арматуры нефтегазового оборудования
- Элементы промышленных теплообменников
Термическая обработка и контроль качества
После штамповки поковки Д20 подвергают закалке при 530–540 C в воде и искусственному старению при 165–175 C в течение 10–15 часов. Режим старения обеспечивает максимальную прочность и стабильность размеров. Контроль качества включает ультразвуковую дефектоскопию, макро- и микроструктурный анализ, замер твёрдости по Бринеллю. Поковки поставляются с сертификатом качества, в котором указываются химический состав, механические свойства и результаты неразрушающего контроля.
Вопросы и ответы
Какая максимальная рабочая температура поковок Д20?
Длительная эксплуатация допускается при температуре до 150 C. Кратковременный нагрев до 200 C не вызывает необратимого снижения прочности.
Чем поковки Д20 отличаются от поковок АК6?
Сплав Д20 содержит больше меди и марганца, что повышает жаропрочность. Предел прочности Д20 — 390–440 МПа против 340–390 МПа у АК6.
Проводится ли термообработка после механической обработки?
Нет. Закалку и старение выполняют до чистовой обработки. Повторный нагрев выше 200 C приводит к перестариванию и снижению прочности.
Какие виды контроля применяются для поковок Д20?
Ультразвуковая дефектоскопия, замер твёрдости, испытания на растяжение образцов-свидетелей, макроструктурный анализ на наличие дефектов штамповки.
