В России создание и промышленное освоение прессов усилием 117,6 МН (12000 mc) и 196 МН (20000 mc), специальных нагревательных, отжиговых и закалочных печей, а также адьюстажного оборудования позволило организовать промышленное производство монолитных ребристых панелей шириной до 1000 мм при прессовании из плоского контейнера и до 2100 мм при прессовании в виде ребристых труб из круглого контейнера. В последние двадцать лет осваивалось производство панелей шириной до 2500 мм, о чём сообщается в работах А.Ф. Белова и Ф.И. Квасова. Значительный усовершенствования технологии производства панелей были достигнуты в результате комплекса работ по освоению прессования ребристых труб с обратным истечением, проведённых под руководством П.П. Мочалова. Это позволило существенно повысить выход годного и производительность прессов, а также улучшить качество панелей.

1. Характеристика обрабатываемых материалов и технические условия на выпускаемую продукцию.

Сплав 1420 отличается пониженной плотностью, повышенным модулем упругости при достаточно высокой прочности и пластичности. Этот сплав позволяет снижать вес конструкций на 11,5%.

1.1. Химический состав сплава 1420 по ОСТ 1 90048-77. Химический состав сплава 1420 приведен в таблице 1.

Таблица 1.1.

1.2 Характеристика сплава 1420.

Сплав 1420 относится к сплавам системы Al-Mg-Li. Диаграмма состояния данной системы приведена на рисунке 1.

Рисунок 1. Диаграмма состояния Al-Mg-Li (изотермический разрез при температуре 430°С).

В сплавах на основе этой системы, кроме двойных фаз b(AlMg) и d(AlLi), в равновесии с твёрдым раствором алюминия находится тройное соединение S(AlMgLi) имеющее ограниченную область твёрдых растворов. Литий находится в равновесии с твёрдым раствором алюминия. Имеет место значительная совместная растворимость магния и лития в твёрдом алюминии, следовательно возможно упрочнение при термообработке.

Фазы, участвующие в равновесии:

Al+AlZr+MgAl+MgAl.

Al+AlZr+MgLiAl+MgAl.

Al+AlZr+AlLi+MgLiAl.

Присутствие циркония, титана, железа и кремния неравновесные условия кристаллизации при литье и медленные скорости охлаждения после гомогенизации значительно усложняют фазовый состав сплава.

В состав легкоплавкой эвтектики наряду с алюминием входят магний и литий, в соотношении (2-3)/1. Концентрация магния в легкоплавкой эвтектики составляет 22-24 весовых процента. Содержание магния меняется по сечению дендритных ячеек от 3% в центре, до 9% на периферии. Гомогенизация слитков при температуре 465°C, в течение шести часов приводит к почти полному выравниванию концентрации магния по сечению дендритных ячеек. Эффект старения мало зависит от содержания магния, а определяется концентрацией лития.

Присутствие в сплаве примесей железа и кремния усложняет фазовый состав за счет образования частиц фаз AlFe и Mg(SiLi) не растворимых при гомогенизации. Содержание железа и кремния меньше 0,5% каждого не оказывает существенного влияния на свойства полуфабрикатов. Эти примеси необходимо ограничивать, исходя из получения необходимой технологичности слитков при обработке металлов давлением.

Большого внимания требует вопрос чистоты сплава по натрию, который может попадать в сплав с шихтовыми материалами. Натрий, уже в малых количествах ухудшает механические свойства при комнатной температуре и пластичность при температуре горячей деформации, способствует появлению закалочных трещин. Железо и кремний, связывая натрий в интерметаллические соединения, могут уменьшать отрицательное влияние этого элемента.

Тройные сплавы имеют низкую коррозионную стойкость. Повышение ее было достигнуто дополнительным введением элементов – антирекриеталлизаторов. На первом этапе был разработан сплав 1420 с марганцем, а в последствии выявились преимущества сплава с цирконием. Изучение изменения свойств сплава 1420 с содержанием циркония 0,15% в закаленном и искусственно состаренном состоянии, в зависимости от содержания магния и лития в широкой концентрационной области, подтвердило целесообразность введения циркония для повышения коррозионной стойкости. Интенсивность коррозии данного сплава зависит от химического состава, термической обработки, структуры, толщины обеднённого приповерхностного слоя и других факторов. Наилучшими коррозионными свойствами сплав обладает в закалённом состоянии. В общем случае они ухудшаются после искусственного старения в связи с увеличением количества и плотности распределения тонких пограничных выделений фазы S(AlMgLi). Эта фаза обладает высокой коррозионной активностью.

Поведение сплава при холодной деформации имеет свои особенности. Cплав 1420 интенсивно упрочняется уже при малой степени деформации (до 0,2%), например, при растяжении резко возрастает предел текучести, при незначительном увеличении предела прочности (на 40-20 и 0,3 Мпа для сплава закаленного в воде).