| Abstract |
Проблема получения сферических тонкостенных деталей большого диаметра с одинаковой толщиной стенки из легированных скандием алюминиевых сплавов системы Al – Mg, применяемых в ракетно-космической промышленности, обуславливает поиск новых технических и технологических решений. В статье представлены результаты исследований процесса получения тонкостенных сферических оболочек с относительной толщиной А = (S/D)×100 ≤ 0,5 из нового сплава 1580 системы Al – Mg, экономнолегированного скандием. Этот сплав, несмотря на минимальное (до 0,1 % (мас.)) содержание скандия, что определяет его низкую себестоимость, легко поддается обработке давлением. Это позволяет изготавливать из него деформированные полуфабрикаты с повышенным уровнем прочностных и пластических свойств. На первом этапе исследований в лабораторных условиях разработаны режимы прокатки листовых полуфабрикатов из этого сплава толщиной до 2 мм. Для выпуска опытных партий плоского проката из крупногабаритных слитков сплава 1580 в промышленных условиях использовали результаты лабораторных исследований и компьютерного моделирования процесса горячей и холодной прокатки. Установлено, что полученные опытные и промышленные образцы листового проката имеют необходимую структуру, определяющую высокий уровень механических свойств, требуемый для дальнейшей холодной деформации. Для изготовления тонкостенных сферических оболочек разработан новый способ вытяжки, предусматривающий предварительное проведение операции формовки кольцевых ребер. Это обеспечивает при последующей вытяжке (за счет деформации полученных ребер и окончательной калибровки) изготовление детали с одинаковой толщиной по всему объему, а также позволяет сократить число переходов и операций термообработки. Для реализации этого способа разработаны штампы и определена последовательность операций изготовления сферических оболочек.
Работа выполнена в рамках государственного задания на науку ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», номер проекта FSRZ-2020-0013. |
| References |
1. Романовский В. П. Справочник по холодной штамповке. — 6-е изд., перераб. и доп. — Л. : Машиностроение, 1979. — 520 с.
2. Яшин В. В., Арышенский В. Ю., Латушкин И. А., Тептерев В. С. Обоснование технологии изготовления плоского проката из алюминиевых сплавов системы Al – Mg – Sc для аэрокосмической промышленности // Цветные металлы. 2018. № 7. С. 75–82.
3. Yashin V. V., Aryshenskii E. V., Beglov E. D., Tepterev M. S., Grechnikova A. F. Development of a mathematical model of plate rolling on hot reversing mills // Key Engineering Materials. 2017. Vol. 746. P. 48–55.
4. Орлов В. К., Дрозд В. Г., Сарафанов М. А. Особенности прокатки плит из алюминиевых сплавов // Производство проката. 2016. № 4. С. 11–16.
5. Бронз А. В., Ефремов В. И., Плотников А. Д., Чернявский А. Г. Сплав 1570С — материал для герметичных конструкций перспективных многоразовых изделий РКК «Энергия» // Космическая техника и технологии. 2014. № 4. С. 62–67.
6. Филатов Ю. А., Плотников А. Д. Структура и свойства деформированных полуфабрикатов из алюминиевого сплава 01570C системы Al – Mg – Sc для изделия РКК «Энергия» // Технология легких сплавов. 2011. № 2. С. 15–26.
7. Яшин В. В., Рушиц С. В., Арышенский Е. В., Латушкин И. А. Реологические свойства деформируемых алюминиевых сплавов 01570 и 5182 в условиях горячей деформации // Цветные металлы. 2019. № 3. С. 64–69.
8. Довженко Н. Н., Рушиц С. В., Довженко И. Н., Юрьев П. О. Исследование деформационного поведения алюминиевого сплава Р-1580, экономнолегированного скандием, при горячей деформации // Цветные металлы. 2019. № 9. С. 80–86.
9. ГОСТ 4784–2019. Алюминий и алюминиевые сплавы деформированные. Марки. — Введ. 01.09.2019.
10. Пат. 2735846 РФ. Сплав на основе алюминия / Манн В. Х., Алабин А. Н., Хромов А. П., Вальчук С. В. и др.; заявл. 27.12.2019 ; опубл 09.11.2020, Бюл. № 31.
11. Захаров В. В. Перспективы создания экономнолегированных скандием сплавов // МиТОМ. 2018. № 3. С. 40–44.
12. Яшин В. В., Арышенский Е. В., Колбасников Н. Г., Тептерев М. С., Латушкин И. А. Влияние микролегирования переходными и редкоземельными металлами системы алюминий – магний на механические свойства при термомеханической обработке // Производство проката. 2017. № 8. С. 42–48.
13. Захаров В. В., Филатов Ю. А., Фисенко И. А. Легирование алюминиевых сплавов скандием // МиТОМ. 2020. № 8. С. 31–36.
14. Захаров В. В., Фисенко И. А. Некоторые принципы легирования алюминиевых сплавов скандием и цирконием при использовании слитковой технологии производства деформированных полуфабрикатов // МиТОМ. 2019. № 4. С. 14–19.
15. Zakharov V. V. Prospects of creation of aluminum alloys sparingly alloyed with scandium // Metal Science and Heat Treatment. 2018. Vol. 60. P. 172–176.
16. Корягин Ю. Д., Ильин С. И. Особенности рекристаллизации деформируемых алюминий-магниевых сплавов со скандием // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». 2017. Т. 17, № 1. С. 65–72.
17. Shi Ch., Zhang L., Wu G., Zhang X., Chen A. et al. Effects of Sc addition on the microstructure and mechanical properties of cast Al – 3 Li – 1.5 Cu – 0.15 Zr alloy // Materials Science & Engineering. 2017. Vol. А680. P. 232–238.
18. Li M., Pan Q., Shi Y., Sun X., Xiang H. High strain rate superplasticity in an Al – Mg – Sc – Zr alloy processed via simple rolling // Materials Science & Engineering, 2017. Vol. А687. P. 298–305.
19. Buranova Yu., Kulitskiy V., Peterlechner M., Mogucheva A., Kaibyshev R. et al. Al3(Sc, Zr) - based precipitates in AlMg alloy: Effect of severe deformation // Acta Materialia. 2017. Vol. 124. P. 210–224.
20. Pereiraa P. H. R., Wang Y. C., Huang Yi, Langdon T. G. Influence of grain size on the flow properties of an Al – Mg – Sc alloy over seven orders of magnitude of strain rate // Materials Science & Engineering. 2017. Vol. А685. P. 367–376.
21. Mondol S., Alamb T., Banerjee R., Kumar S., Chattopadhyay K. Development of a high temperature high strength Al alloy by addition of small amounts of Sc and Mg to 2219 alloy // Materials Science & Engineering. 2017. Vol. А687. P. 221–231.
22. Yashin V., Beglov E., Aryshensky E., Latushkin I. Large size metal-clad ingots rolling process analysis using finite elements method // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2018. Vol. 11, No. 4. P. 419–426.
23. Baranov V. N., Sidelnikov S. B., Frolov V. F., Zenkin E. Yu. et al. Investigation of mechanical properties of cold-rolled, annealed and welded semi-finished products from the test alloys of Al – Mg system, economically alloyed with scandium // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 411. 012015.
24. Baranov V., Sidelnikov S., Voroshilov D., Yakivyuk O. et al. Study of strength properties of semi-finished products from economically alloyed high-strength aluminium-scandium alloys for application in automobile transport and shipbuilding // Open Engineering. 2018. Vol. 8, No. 1. P. 69–76.
25. Сидельников С. Б., Якивьюк О. В., Баранов В. Н., Зенкин Е. Ю., Довженко И. Н. Разработка, моделирование и исследование технологии получения длинномерных деформированных полуфабрикатов из алюминиево-магниевого сплава с низким содержанием скандия // Известия вузов. Цветная металлургия. 2019. № 6. С. 51–59.
26. Mann V. Kh., Sidelnikov S. B., Konstantinov I. L., Baranov V. N. et al. Modeling and investigation of the process of hot rolling of large-sized ingots from aluminum alloy of the Al – Mg system, economically alloyed by scandium // Mater. Sci. Forum. 2019. Vol. 943. P. 58–65.
27. Константинов И. Л., Баранов В. Н., Сидельников С. Б., Зенкин Е. Ю., Юрьев П. О. и др. Влияние режимов прокатки и отжига на свойства листовых полуфабрикатов из алюминиевого деформируемого сплава 1580 // Известия вызов. Цветная металлургия. 2020. № 5. С 63–69.
28. Konstantinov I. L., Baranov V. N., Sidelnikov S. B., Arnautov A. D. et al. Investigation of cold rolling modes of 1580 alloy by the method of computer simulation // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2021. Vol. 112. P. 1965–1972.
29. Sidelnikov S., Dovzhenko I., Belokonova I. Simulation of process rolling plates from alloy of Al – Mg system economically doped with scandium // Solid State Phenomena Submitted. 2021. Vol. 316. P. 509–514.
30. Пат. 2601364 РФ. Способ изготовления тонкостенных оболочек с дном / Митин А. С., Митин А. А. ; заявл. 13.04.2015 ; опубл. 10.11.2016, Бюл. № 31. |
