Influence of Technology of Hot Forming of Plates from Aluminum Alloys Al-Cu-Li-Zn and Al-Zn-Mg-Cu on Resistance to Fatigue Fracture

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 22 No. 4 2020 95 MATERIAL SCIENCE Введение Несмотря на широкое использование компо - зиционных материалов в авиационной технике [1], возможности высокопрочных алюминиевых сплавов еще не исчерпаны . Стоит обратить вни - мание на алюминиевые сплавы системы Al-Zn- Mg-Cu, которые традиционно занимают нишу основного материала для изготовления силовых элементов планера самолетов . В последние годы широко исследуются перспективы применения высокопрочного алюминиево - литиевого сплава марки В -1461 ( аналог 2099) в конструкциях но - вых самолетов взамен В 95 оч [2]. Механические свойства материала В -1461 превосходят таковые у материала В 95: плотность на 25 % ниже , мо - дуль упругости на 9 % выше , удельная прочность на 11 % выше , предел текучести на 14 % выше , характеристики жаропрочности и коррозионной стойкости в 1,5…2 раза выше [3]. Решая задачи авиационной техники , связан - ные со снижением веса конструкции летатель - ных аппаратов ( ЛА ), можно предложить : 1) применение в конструкции деталей из но - вых алюминиевых сплавов пониженной плот - ности , например В -1461, легированных литием , каждый процент содержания которого снижает плотность сплава на 3 % и повышает модуль упругости на 6 % [1, 3, 4]; 2) использование в обработке металлов дав - лением явления ползучести и деформирование заготовок деталей в условиях , близких к сверх - пластичности для заданного сплава , с последую - щей операцией возврата свойств материала уже деформированной заготовки , что обеспечит со - хранение ресурса , позволит уменьшить вес кон - струкции [5], сократит время и снизит затраты на изготовление габаритных изделий . Рассматриваемый технологический про - цесс формообразования в режиме ползучести и близком к сверхпластичности был реализован на установке УФП -1 М [6, 7], которая обе - спечивает изготовление пане - ли в заданном поле предель - ных отклонений на размер , допусков формы и расположе - ния поверхностей . Так как проблема прочно - сти авиационных материалов при циклических нагрузках важна в самолето - строении , то и оценка влияния технологии фор - мообразования на сопротивление усталостному разрушению для сплавов В 95 и В -1461 актуаль - на . Тестирование образцов материала при помо - щи ускоренного метода [8] позволяет сократить трудоемкость и длительность процесса уста - лостных испытаний . Согласно авиационным правилам МАК , пригодность и долговечность материалов , используемых для изготовления де - талей летательных аппаратов ( ЛА ), поломка ко - торых может повлиять на безопасность , должны сопровождаться экспериментальной проверкой . Целью данной работы является оценка вли - яния обработки металлов давлением в режиме ползучести на сопротивление усталостному раз - рушению . Методика исследований Образцы для испытаний Для сокращения объема усталостных испы - таний исследовались деформационные свойства образцов сплава . Эти исследования позволя - ли оценить предельное напряжение усталости материала по диаграмме накопления необра - тимых деформаций . Использовались образцы типа IV по ГОСТ 25.502–79. Для испытаний на усталость использовались образцы типа VII по ГОСТ 25.502–79, K t = 2,6, изготовленные из пли - ты В -1461 Т 1, В 95 ( рис . 1.). K t – теоретический коэффициент концентрации нормальных напря - жений . Оборудование Для определения деформационных свойств и циклической долговечности образцов из ма - териала , подвергнутого формообразованию , при Рис . 1. Образец для испытаний на усталость Fig. 1. Fatigue test specimen