Дефект донца пули из алюминиевого сплава: Анализ причин

Алюминиевый сплав обладает высокой удельной прочностью, хорошей коррозионной стойкостью, высокой вязкостью и легкостью обработки.

Он широко используется в различных высокопрочных конструкционных деталях самолетов, ракет и снарядов.

Это важный материал в аэрокосмической отрасли.

Определенная модель изделия экструдируется из алюминиевого сплава 7A04.

После термической обработки одной печи изделия было обнаружено, что в донной части пули имеются дефекты.

В устье донца пули наблюдалось расслоение и выпадение шлака.

На конусной части внешней поверхности были видны кольцевые трещины, образовавшиеся по окружности, а на дуговом переходе внутреннего отверстия также были обнаружены кольцевые трещины, образовавшиеся по окружности.

Для выяснения причин возникновения дефектов в донце пули анализируются причины возникновения дефектов в донце гильзы из алюминиевого сплава.

1. Анализ и локализация неисправностей

В сочетании с процессом обработки донца патрона, дефекты донца патрона анализируются в соответствии с методом анализа дерева неисправностей.

Рисунок 1 Дерево неисправностей дефекта донца пули

(1) Персонал

После обучения и аттестации операторы заняли свои должности, получив сертификаты, и являются опытными операторами.

(2) Сырьевые материалы

Сырьем является пруток 7A04, а химический состав, механические свойстваКвалификация, металлографическая структура и макроструктура поступающей на приемку продукции.

(3) Ремесло

Технология переработки донца боеприпасов используется уже много лет, параметры процесса разумны и эффективны.

Технологический процесс: подготовка к производству → кормление → штамповка → черновая обработка → термообработка → чистовая обработка;

Метод термической обработки алюминиевого сплава - обработка T6, при которой температура закалки при обработке раствором составляет 470 ℃.

(4) Оборудование

После проверки оборудования для термообработки оператору сообщили, что цвет заготовки стал красным, когда из печи вышло бомбовое дно, чего раньше не случалось.

(5) Место повреждения

В сочетании с "деревом ошибок" для поиска и анализа неисправностей были устранены возможные проблемы с персоналом, материалами и технологией, и в основном было установлено, что дефекты днища бомбы были вызваны проблемами в оборудовании для термообработки.

2. Физико-химический контроль

Для того чтобы выяснить причину дефекта, анатомическое донышко пули с явными дефектами было отобрано для физико-химического контроля.

(1) Макро-наблюдение

Разрежьте по оси дна раковины.

В соответствии с требованиями стандарта GB/T 3246.2-2012 "Методы структурного контроля деформированного алюминия и изделий из алюминиевых сплавов" Часть 2: методы контроля макроструктуры, был проведен анализ макроструктуры разрушенного днища оболочки из алюминиевого сплава.

После травления было обнаружено большое количество трещин на поверхности теста и расширяющиеся внутрь трещины на дуговом переходе внутренней стенки.

В то же время на поверхности внешнего конуса было обнаружено крупнозернистое кольцо глубиной 2,5 мм.

На границе между крупнозернистым кольцом и подложкой появились трещины, а в центре дна - продольные трещины.

(2) Анализ микроструктуры

Возьмите металлографический образец на дуговом переходе дна бомбы.

В соответствии с требованиями GB/T 3246.1-2012 методы контроля микроструктуры деформированного алюминия и изделий из алюминиевых сплавов Часть 1: методы контроля микроструктуры, после шлифовки образца, используют смешанный водный раствор кислоты для коррозии.

Микроструктура показана на рис. 2.

После наблюдения в микроструктуре образца появляется переплавленная эвтектическая фаза, а также множество структурных особенностей, схожих с переплавленным треугольником, которые обогащены на границе зерен.

Она характеризуется расширением границ зерен и представляет собой типичную пережженную структуру.

Рис. 2 Микроструктура донной части пули

3. Определение температуры в печи

Для того чтобы выяснить причину пережога, температурное поле в печи для термообработки во время загрузки определяется в соответствии с методом GB / T 9452-2012 для определения эффективной зоны нагрева печи для термообработки.

Точка измерения № 5 испытательного оборудования подключается к термопаре, а остальные 5 точек измерения располагаются на заготовке.

Расположение точек измерения показано на рис. 3.

Рис. 3 Положение определения температуры в печи

Примечание: 1 ~ 6 - точки измерения температуры

Разместите точки измерения в соответствии с рис. 3, чтобы проверить температурное поле в печи для термообработки.

Температура печи устанавливается на 470 ℃ и поддерживается в течение 70 минут.

Запишите изменение температуры в каждой точке измерения.

Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Таблица 1 Результаты определения температуры в печи для термообработки (℃)

Результаты испытаний: разница между максимальной и минимальной температурой в печи превышает 50 ℃, а температура сильно колеблется.

Измеренная температура в печи не соответствует заданной, а температура в печи выше заданной.

Сразу же был проведен капитальный ремонт печи для термообработки.

Было обнаружено, что футеровочная плита на правой стороне внутренней стенки печи была расколота, а зазор был большим.

Вентилятор в печи был ослаблен, и его скорость была слишком низкой.

4. Анализ и обсуждение

Максимальная температура печи для термообработки составляет 525,04 ℃, что на 489 ℃ выше температуры плавления эвтектики Al + T (Al) алюминиевого сплава 7A04 с низкой температурой плавления.₂Mg₃Zn₃), что приведет к образованию границ зерен алюминиевого сплава и нерастворимых фаз, таких как Al₆ (MnFe) и AlMnFeSi в кристалле, образуя агломераты, и формируют переплавленные шарики с агломерированными нерастворимыми фазами в качестве ядра на локальных границах зерен, что приводит к образованию пережженной структуры.

Пережог делает границы зерен алюминиевого сплава хрупкими и снижает его прочность.

В процессе последующей закалки и охлаждения она подвергается высокопрочному напряжению и образует трещины, что снижает усталостные и коррозионные свойства заготовки.

Поэтому детали из алюминиевого сплава после термообработки не могут иметь пережога, а крупная дендритная сегрегация может также образовать полосовую структуру при последующей обработке, что приведет к разрушению заготовки в процессе эксплуатации.

Из анализа видно, что причиной дефектов днища бомбы является слишком высокая температура печи для термообработки, что приводит к пережогу материала.

Наличие внутрикристаллической сегрегации и избыточных хрупких фаз значительно снижает пластичность и приводит к падению прочности материала.

При охлаждении водой трещины образуются в местах концентрации напряжений, таких как дуговые переходы, острые углы и крупнозернистые кольца, а трещины возникают под действием внутреннее напряжение.

5. Заключение и меры по улучшению

1) Причиной дефектов бомбового днища является слишком высокая температура в печи для термообработки, что приводит к пережогу материалов и раннему выходу изделий из строя.

2) Ремонт неисправного оборудования, сварка внутренней футеровки печи для термообработки, замена вентилятора в печи и ремонт уплотнительных деталей.

3) Усилить управление, регулярно проверять печь для термообработки и использовать инфракрасный термометр для проверки фактической температуры в печи перед тем, как заготовка будет помещена в печь.