CC BY
14
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ КАТАНЫХ ПЛИТ АВИАЦИОННОГО НАЗНАЧЕНИЯ ИЗ СПЛАВА В95пчТ2 ТОЛЩИНОЙ ДО 50 мм
А.М. Дриц, канд. техн. наук (ОАО СМЗ), В.В. Телешов, докт. техн. наук, Е.И. Швечков, докт. техн. наук (ОАО ВИЛС), Т.Ю. Федорова (ОАО АМР)
Рассмотрены статистические данные сдаточных испытаний по механическим свойствам серийных плит толщиной от 30 до 50 мм из сплава В95пчТ2 (ТУ 1-92-16190), изготовленных в ОАО «Алкоа Металлург Рус» (г. Белая Калитва) и закаленных на горизонтальном агрегате фирмы «Эбнер». Изучено влияние зоны вырезки образцов на механические свойства плит и определена связь между отдельными характеристиками для образцов, вырезанных из средних слоев плиты поперек и вдоль направления прокатки.
Полученные значения механических свойств на растяжение и параметры трещиностойкости удовлетворяют требованиям технических условий.
Ключевые слова: сплав В95пчТ2, катаные плиты, механические свойства, трещиностойкость.
Mechanical Properties and Crack Resistance of Aircraft V95pchT2 Alloy Rolled Plates up to 50 mm in Thickness. A.M. Drits, V.V. Teleschov, Ye.I. Shvechkow,
Y.Yu. Fiodorova.
Statistical data on mechanical property tests of commercial V95pchT2 alloy plates of 30-50 mm in thickness (TU 1-92-161-90 Specifications) manufactured at Alcoa Metallurg Rus Stock Co. (Belaya Kalitva town) and quenched on an Ebner horizontal machine are shown. The effect of the specimen cutting-out zone on mechanical properties of the plates has been investigated and relation between individual characteristics has been determined for specimens cut from middle layers of plates in transverse and longitudinal direction of the rolling.
Tensile mechnical property values and crack resistance parameters meet requirements specified by specifications.
Key words: V95pchT2 alloy, rolled plates, mechanical properties, crack resistance.
Длинномерные плиты из алюминиевого сплава В95пчТ2 системы А!-7п-Си-М^, состаренные по смягчающему режиму старения Т2, являются распространенным полуфабрикатом для изготовления конструкционных деталей современных самолетов [1-7]. Механические свойства на растяжение, определяемые при испытании образцов, вырезанных из средних слоев плиты поперек направления прокатки, по техническим условиям (ТУ 1-92-161-90 и ОСТ1 90125-83) в пере-старенном состоянии Т2 должны удовлетворять требованиям табл. 1. В состоянии Т2 в качестве гарантируемого использованы интервалы допустимого изменения временного сопротивления и предела текучести. Введение их максимального значения определяет-
ся необходимостью получения при переста-ривании требуемого состояния с повышенной коррозионной стойкостью [8, 9]. С этой же целью в ОСТ1 90125-83 регламентируется удельная электропроводимость плит, замеренная токовихревым методом на плоскости
Таблица 1
Гарантируемые механические свойства плит
из сплава В95пчТ2
в поперечном направлении
Толщина
плиты, мм $в, МПа (кгс/мм2) $02, МПа (кгс/мм2) б, %
11-50 490-500 (50-57) 420-500 (43-51) ,0 7, >
6G
прокатки в центре по толщине плиты, которая должна быть не менее 21,0 МСм/м.
Согласно ТУ определяются также свойства в продольном направлении, а для плит толщиной 40 мм и более - в направлении по толщине. Контроль механических свойств проводят по ГОСТ 1497 «Металлы. Методы испытания на растяжение».
Основным производителем плит в России, в том числе из сплава В95пчТ2, является ОАО «Алкоа Металлург Рус» (г. Белая Калитва). Готовые горячекатаные плиты подвергают закалке на горизонтальном агрегате фирмы «Эбнер». Для катаных плит из алюминиевых сплавов характерно наличие определенных закономерностей изменения механических свойств в зависимости от ориентации образца и зоны вырезки образца по толщине плиты, которые следует учитывать при изготовлении из них конструкционных деталей [7, 10].
В настоящей работе рассмотрены статистические данные сдаточных испытаний по механическим свойствам серийных плит толщиной от 30 до 50 мм из сплава В95пчТ2 по ТУ 1-92-161-90 в зависимости от зоны их определения, а также связь между отдельными характеристиками для образцов, вырезанных из средних слоев плиты поперек и вдоль направления прокатки. Статистические данные обрабатывали по программе Excel с получением для 147 плит толщиной 30 мм (10 плит), 35 мм (71 плита), 40 мм (12 плит) и 50 мм (54 плиты) параметров нормальной кривой распределения свойств и уравнений регрессии, связывающих отдельные характеристики.
Плоские слитки большого сечения, используемые для получения длинномерных плит, имеют донный конец, обращенный к поддону кристаллизатора и относящийся к началу литья слитка, и литниковый конец, кристаллизующийся в последнюю очередь в конце литья слитка из оставшегося в миксере объема расплава. В связи с этим в принципе возможны различия в составе и структуре этих концов слитка и соответствующих концов (донный и литниковый) прокатанных из них плит.
Для рассмотрения влияния расположения образцов по длине плиты на определяемые свойства сопоставили параметры кривых
распределения каждой характеристики и получили регрессионные зависимости между результатами испытаний образцов из донного и литникового концов каждой плиты.
В табл. 2 приведены параметры кривых распределения свойств в поперечном и продольном направлениях отдельно для донного (Д) и литникового (Л) концов плит в двух интервалах толщины: 30-35 мм (81 плита) и 40-50 мм (66 плит).
Как видно из табл. 2, плиты рассмотренных интервалов толщины имеют близкие значения параметров распределения свойств на литниковом и донном концах, что позволяет рассматривать их как одну совокупность в диапазоне толщины от 11 до 50 мм по ТУ 1-92-161-90. В этом случае для всех испытанных 294 образцов получены следующие параметры кривых распределения для поперечной и продольной ориентации образцов (табл. 3).
Соответствующие этим параметрам кривые распределения свойств показаны на рис. 1, 2. Полученный интервал изменения свойств в поперечном направлении соответствует требованиям табл. 1.
Однако одни кривые распределения свойств не раскрывают особенностей связи между отдельными характеристиками. Например, на рис. 3, 4 показаны зависимости между одинаковыми характеристиками механических свойств, полученных с литникового и донного концов каждой плиты. Экспериментальные точки сгруппированы вокруг линий, соответствующих зависимости о =о .
* 1 донник литник
Рассчитанные уравнения регрессии и коэффициенты корреляции R между сравниваемыми свойствами для всех плит, в том числе и относительного удлинения, приведены в табл. 4. Полученные уравнения показывают во всех случаях существование значимой линейной зависимости между аналогичными характеристиками (коэффициенты корреляции везде больше критического значения R005:100=0,195 для уровня значимости 0,05 и 100 степенях свободы) [11].
Анализ полученных данных показывает, что существует общая тенденция изменения характеристик разных плит с двух концов, т.е. обусловленное изменением химического со-
62
Таблица 2
Параметры кривых распределения свойств плит разной толщины отдельно на донном и литниковом концах
Ориентация образца Толщина плиты, Параметры кривых распределения
Свойство мм Зона по длине Минимум Максимум Интервал изменения Среднее значение Дисперсия
Литник 500 546 46 526 134,1
Поперечная 30-35 Донник 502 552 50 526 126,8
40-50 Литник 501 538 37 522 65,5
Донник 500 536 36 522 70,4
ов, МПа Продольная 30-35 Литник Донник 517 513 563 564 46 51 541 540 131,8 147,3
40-50 Литник 514 552 38 535 90,1
Донник 512 550 38 534 91,9
По толщине 40-50 Литник Донник 469 465 532 525 63 60 506 510 193,9 117,0
30-35 Литник 431 486 55 462 171,2
Поперечная Донник 430 483 53 462 175,3
40-50 Литник 434 477 43 461 104,4
Донник 437 481 44 462 97,0
30-35 Литник 448 500 52 475 146,9
о02, МПа Продольная Донник 445 496 51 476 165,3
40-50 Литник Донник 444 449 490 489 46 40 472 473 123,0 102,5
По толщине 40-50 Литник Донник 428 425 474 475 46 50 454 456 133.6 150.6
30-35 Литник 9,0 15,0 6,0 12,0 1,8
Поперечная Донник 7,3 15,3 8,0 11,8 2,4
40-50 Литник 9,0 15,0 6,0 11,2 1,6
Донник 8,0 14,5 6,5 11,0 1,8
6, % 30-35 Литник 7,7 16,0 8,3 12,0 3,2
Продольная Донник 7,5 15,0 7,5 11,8 2,4
40-50 Литник 7,5 15,0 7,5 11,4 2,7
Донник 8,0 15,0 7,0 11,4 2,1
По толщине 40-50 Литник Донник 2,0 2,0 8,0 9,0 6,0 7,0 4,6 5,4 2,9 2,5
Таблица 3 Параметры кривых распределения свойств для всех плит толщиной от 30 до 50 мм, полученных при испытании на донном и литниковом концах
Свойство Ориентация образца Минимум Максимум Интервал изменения Среднее значение Дисперсия
Поперечная 500 552 52 524 104,7
о , МПа в Продольная 512 564 52 538 126,2
о , МПа Поперечная 430 486 56 462 139,8
Продольная 444 500 56 474 137,7
6, % 6 Поперечная 7,3 15,3 8,0 11,5 2,1
Продольная 7,5 16,0 8,5 11,6 2,7
Поперечное
направление
Продольное
направление
N.
120
80
40
О
N.
120
80
40
О
г— 120
"1 80
40
1— 0
Ск.
500 520 540 560 с„, МПа
520 540 560 МПа
N
• [— 120
80
. 40
Н Ґ —1и 0
□У
430 450 470 490 а02, МПа
450 470 490 510 а02, МПа
'Ч И,
120 120 —
80 • Г“ 80 • г-
40 - “I 40 '
0 и 0 I-
7 9 11 13 1517
5,%
7 911 13 15 17
5,%
Рис. 1. Гистограммы распределения свойств в поперечном и продольном направлениях для плит толщиной от 30 до 50 мм. N. - количество испытанных образцов. -N.=294
Рис. 2. Гистограммы распределения свойств в направлении по толщине для плит толщиной 40 и 50 мм. N. - количество испытанных образцов. -N=132
Рис. 3. Связь между величинами временного сопротивления (а) и предела текучести (б) поперечных образцов с литникового и донного концов каждой плиты толщиной от 30 до 50 мм
СО пз
2 О.
со
570
560 550 ♦ ♦ «*■ / А ♦ ♦ / 2 ♦ VI Л
540 530 ♦ ♦♦♦ \ * * г .ж * РА ♦ ♦ к
520 510 ♦* Л ♦ ♦
510 520 530 540 550 560 570
Временное сопротивление (литник), МПа
500 490 **♦
480 ♦ ♦ ♦ ♦ * ф ♦: ♦ ♦*. ♦
4/0
460 ♦ *1 * >7 ♦ / ♦ 4*. ♦ *. *
450 '/У* ♦ ♦ ♦
440
440 450 460 470 480 490 500 510 Предел текучести (литник), МПа б
става разных плавок или неконтролируемыми условиями прокатки и термической обработки изменение свойств происходит по всему объему плиты в одном направлении.
Рассмотрим теперь статистические зависимости между свойствами одинаково ориентированных образцов. Получены следующие значимые уравнения регрессии между свойствами.
Для поперечного направления: а =181,3+0,742 аП2 , Я=0,857
в, попереч ' ' 0,2, попереч' '
(прямая на рис. 5, а).
Для продольного направления: а =150,4+0,817 а02 , Я=0,854
в, продол ' ' 0,2, продол' '
(прямая на рис. 5, б).
Рис. 4. Связь между величинами временного сопротивления (а) и предела текучести (б) продольных образцов с литникового и донного концов каждой плиты толщиной от 30 до 50 мм
Таблица 4 Уравнения регрессии для связи свойств, полученных с двух концов плит толщиной 30-50 мм
Ориентация образцов Свойство Я Уравнение связи*
Поперечная а , МПа в' а02, МПа 6, % 0,819 0,776 0,539 ав,Д=102,2+0,805$в,Л а0,2,Д=105,6+0,774а0,2,Л 6Д=4,5+0,592 6Л
Продольная * Д - свой литникового а , МПа в' а0,2, МПа 6, % ства с дон конца пли 0,769 0,741 0,416 ого ко ты. $в,Д=111,1+0,792$в,Л $0,2,Д=124,0+0,740$0,2,Л 6Д=7,2+0,370 6Л нца плиты, Л - свойства с
Рис. 5. Связь между пределом текучести и временным сопротивлением поперечных (а) и продольных (б) образцов для всех плит толщиной от 30 до 50 мм
Связь между прочностными характеристиками и относительным удлинением отсутствует.
Таким образом, для поперечного и продольного направлений характерно повышение временного сопротивления при увеличении предела текучести. Это означает, что структурные факторы, вызывающие разброс свойств серийных плит (т.е. получение разных прочностных характеристик в пределах наблюдаемой кривой их распределения), действуют и при малых (а ) и при больших (ав) деформациях. В этом случае определение предела текучести позволяет судить о вероятной величине временного сопротивления.
Существует также связь между отдельными характеристиками плит при поперечной и продольной ориентации образцов. Эти зависимости представлены на рис. 6. Значимые уравнения регрессии, полученные по парным значениям соответствующих характеристик в поперечном и продольном направлениях, имеют следующий вид:
а =92,6+0,849 а , К=0,773 (пряв, продол ' ' в, попереч' ' 4 ^
мая на рис. 6, а);
а =130,4+0,744 а02 , К=0,749
0,2, продол ' ' 0,2, попереч' '
(прямая на рис. 6, б);
5 =6,1+0,479 5 , К=0,419 (прямая
продол попереч
на рис. 6, в).
Видно, что прочностные характеристики в продольном направлении несколько выше соответствующих характеристик в поперечном направлении, а относительное удлинение продольных и поперечных образцов имеет близкие значения. Такое же соотношение показано для средних значений характеристик в табл. 3.
В целом для исследованных плит анизотропия свойств небольшая, и их гарантируемые значения в поперечном направлении удовлетворяются и для продольного направления.
Дополнительно к приведенному выше анализу статистических данных провели более подробное изучение распределения свойств по объему двух серийных плит (1 и 2) из сплава В95пчТ2 толщиной 35 мм и длиной 9,5 м одного химического состава (5,92 Zn; 1,64 ^; 2,10 Mg; 0,33 Mn; 0,12 ^; 0,04 П;
0,20 Fe; 0,02 Si, % мас.). Металл для отливки,
Рис. 6. Связь между свойствами в поперечном и продольном направлениях для временного сопротивления (а), предела текучести (б) и относительного удлинения (в) плит толщиной от 30 до 50 мм
согласно серийной технологии, был вакууми-рован и в процессе литья подвергнут электро-флюсовому рафинированию. Готовые горячекатаные плиты после закалки на горизонтальном агрегате фирмы «Эбнер» подвергли правке растяжением с остаточной деформацией ~2,5 %.
При исследовании качества этих плит кроме механических свойств на растяжение и удельной электропроводимости определяли характеристики трещиностойкости, содержание водорода, изучали макро- и микроструктуру.
Для изучения макроструктуры плит использовали темплеты, взятые от литникового и донного концов плит по всей их ширине. После механической фрезеровки поперечной плоскости темплеты травили в 20 %-ном растворе N804 и осветляли в азотной кислоте. Определяли однородность структуры и наличие дефектов: расслоений, пористости, светловин, веерной структуры, интерметаллидов. Установлено, что макроструктура всех плит мелкозернистая с небольшой поперечной волокнистостью, однородная по всему сечению. Каких-либо дефектов структуры в пределах сдаточной ширины плит не обнаружено.
Для остальных видов испытаний использовали темплеты, взятые от литникового и донного концов плиты из трех зон по ширине: с двух краев и в центре.
Содержание водорода определяли на образцах, взятых из центральных и поверхностных слоев по толщине плиты на ее литниковом и донном концах в центре плиты по ширине. Для каждой плиты проведено четыре определения содержания водорода методом плавления образца в потоке инертного газа по ГОСТ Р50 965-96. Полученные результаты изменялись от 0,12 до 0,18 см3/100 г металла, что свидетельствует о хорошей дегазации металла и соответствует требованиям ТУ 1-92-161-90.
Удельную электропроводимость у определяли на заготовках, взятых от литникового и донного концов плит в трех зонах по ширине, соответствующих зонам определения механических свойств. В каждой исследуемой зоне значение у определяли вихретоковым способом прибором ВЭ-20Н с комплектом
эталонов на фрезерованной плоскости, расположенной в середине по толщине плиты. Удельная электропроводимость была везде выше 21,0 МСм/м и изменялась от 21,5 до 21,9 МСм/м, что соответствует требуемому режиму перестаривания на состояние Т2.
Исследование микроструктуры на пережог при нагреве под закалку проводили в 12 зонах (литниковый и донный концы плиты, три зоны по ширине и две зоны по толщине на поперечных шлифах, изготовленных с двух противоположных поверхностей плиты). Травление шлифов продолжительностью 3-5 с проводили реактивом Келлера. Использовали металлографические признаки пережога, приведенные в пособии [12].
После слабого травления реактивом Келлера в микроструктуре исследованных плит наблюдали отдельные включения избыточных фаз без признаков пережога - глобулей с эвтектическим строением и участков оплавленных межзеренных границ.
Известно, что плиты могут иметь разную структуру поверхностных и центральных объемов как по характеру распределения интерметаллидов, так и по текстуре и степени рекристаллизации [7, 10]. Для оценки последней использовали рентгеновскую съемку образцов «на просвет» в нефильтрованном Мо К(-излучении. Применяли образцы в виде продольных пластин (плоскости ВД) толщиной около 0,5 мм, изготовленных из поверхностных и центральных объемов плиты 2 с донного конца в середине по ширине.
На рис. 7 показаны полученные рентгенограммы. Структура поверхностных и цент-
Рис. 7. Рентгенограммы образцов плиты 2 в середине по ширине донного конца в поверхностном объеме (а) и в центре по толщине (б)
ральных объемов плиты является нерекрис-таллизованной при слабо выраженной текстуре в поверхностном объеме и явно выраженной текстуре деформации в центре по толщине. Такой характер изменения текстуры можно считать типичным для плит из сплава В95.
Механические испытания на растяжение проводили при комнатной температуре на разрывных образцах с диаметром рабочей части 5 мм и расчетной длиной 25 мм, согласно ГОСТ 1497-84. Испытывали продольные и поперечные образцы из центрального и поверхностных объемов плиты. Поверхностные образцы были расположены вблизи верхней и нижней поверхностей плиты.
Сопоставление полученных свойств показало, что нет существенной разницы свойств у образцов одинаковой ориентации и расположения из литникового и донного концов плит. То же относится к образцам, расположенным вблизи верхней или нижней поверхностей плит. Поэтому для рассмотрения зако-
номерностей изменения свойств на растяжение в зависимости от ориентации (продольная, поперечная) и расположения (поверхностный или центральный объем) рассмотрели интервал изменения свойств и средние значения характеристик по результатам испытания 12 образцов каждой ориентации отдельно для центральных и поверхностных объемов плит. Они приведены в табл. 5, 6.
Средние значения свойств этих двух плит практически одинаковые, а интервал их изменения в центральном объеме по толщине соответствует кривым распределения, приведенным на рис. 1. Прочностные характеристики поверхностных объемов плит слабо отличаются от соответствующих характеристик центральных объемов, однако для центральных продольных образцов они несколько повышены. При этом относительное удлинение образцов из поверхностных объемов выше, чем у образцов из центральных объемов.
Таким образом, при дифференцированном взятии образцов из разных зон по толщи-
Таблица 5 Интервал изменения механических свойств и их средние значения для плиты 1 толщиной 35 мм из сплава В95пчТ2
Зона по толщине плиты Ориентация образца а , МПа а02, МПа %, %
Поверхность Продольная Поперечная 521-533/524 517-530/524 450-463/456 442-465/456 14,0-16,0/14,7 11,6-15,6/12,4
Центр П р и м е ч а н и е. Продольная Поперечная После знака «/» указе 525-536/531 515-532/521 )но среднее значение х 454-470/464 449-464/457 арактеристики. 12,0-15,2/13,8 11,2-13,8/12,3
Таблица 6 Интервал изменения механических свойств и их средние значения для плиты 2 толщиной 35 мм из сплава В95пчТ2
Зона по толщине плиты Ориентация образца а , МПа в $02, МПа %, %
Поверхность Продольная Поперечная 515-529/520 523-530/526 448-466/454 453-469/461 12,4-15,6/14,3 11,2-14,4/12,6
Центр П р и м е ч а н и е. Продольная Поперечная После знака «/» указе 522-537/527 517-534/524 )но среднее значение х 457-479/465 451-473/461 арактеристики. 10,4-15,2/13,3 8,8-13,2/11,9
не плиты установлено, что для всех зон и в принятых ориентациях разрывных образцов полученные значения характеристик удовлетворяют требованиям, приведенным в табл. 1 для поперечных образцов.
Из центральных объемов донного и литникового концов плит 1 и 2 материал испытывали на вязкость разрушения в условиях плоской деформации К в соответствии с требованиями ГОСТ 25.506-85 на сервогид-равлической машине Р5А-10, оснащенной автономным диаграммным аппаратом. Испытывали компактные образцы толщиной 30 мм с краевой трещиной на внецентренное растяжение. С каждого конца плиты испытывали по два образца продольной (Д-П) и поперечной (П-Д) ориентаций. Наведение усталостной трещины проводили при частоте нагружения ^=20 Гц и коэффициенте асимметрии цикла £?=0,1. Скорость статического нагружения была равна 1,0 МПа л/м/с.
Величину коэффициента интенсивности напряжений вычисляли по формуле
Р
К° = ЫьУ' ГД6 у"13’74 [! —3,380 (1/Ь)+
+5,572 (//Ь)2], Р0 - расчетная нагрузка на образец, Г - толщина образца, Ь - ширина образца, / - длина надреза вместе с усталостной трещиной.
Полученные значения вязкости разрушения приведены в табл. 7.
Таблица 7 Вязкость разрушения К1с при плоской деформации плит из сплава В95пчТ2 (средние значения)
Плита Ориентация образцов Место вырезки по длине плиты К1с, МПа -Ум
1 д-п Литник Донник 40,5 40,2
П-Д Литник Донник 31,2 30,0
2 Д-П Литник Донник 39.5 39.5
П-Д Литник Донник 30.5 30.5
Внешний вид поверхности разрушения отдельных образцов одной ориентации визуально не отличается. Типичная поверхность разрушения показана на рис. 8. При визуальном осмотре всех разрушенных образцов каких-либо дефектов структуры обнаружено не было.
Рис. 8. Макроструктура изломов образцов для определения Ки плиты 2 из сплава В95пчТ2 ориентации Д-П (41) и П-Д (43). Литник
У образцов ориентации Д-П с более высокой вязкостью разрушения (см. рис. 8, образец 41), наблюдали на поверхности разрушения в центре по толщине плиты отдельные расслоения, ориентированные в поперечном направлении. Они появляются при испытании образцов вследствие образования вторичных трещин в плоскости прокатки при объемном напряженном состоянии в вершине трещины и при высоком уровне напряжений, действующих в наиболее слабом высотном направлении.
Для образцов ориентации П-Д (см. рис. 8, образец 43) поверхность разрушения более ровная с неглубоким рельефом. Трещина в этом случае распространяется в продольном направлении вдоль структурных составляющих. Из-за более низкого уровня напряжений, действующих в высотном направлении, расслоений в образцах этой ориентации не образуется.
Испытания на статическую трещиностой-кость в условиях плоского напряженного состояния проводили в соответствии с требованиями ОСТ1 90356-84 на испытательной
машине МТС-100. Использовали продольный образец ориентации Д-П (тип ЦНР) размером 10x200x600 мм из материала центральной зоны донного конца плиты. Образец получали симметричным фрезерованием обеих поверхностей плиты. Центральный поперечный надрез длиной 74 мм был выполнен электроискровым способом. Каждая плита была представлена двумя образцами ориентации Д-П.
Усталостную трещину зарождали при максимальной нагрузке цикла Ртт, соответствующей максимальному значению коэффициента интенсивности напряжения К = 10 МПал/м . После появления трещины величину Ртдх уменьшали в 1,2-1,3 раза. При выращивании трещины частота испытаний была равна 6,0 Гц, а коэффициент асимметрии цикла Я=0Д. Статическое нагружение осуществляли со скоростью «1,4 МПа-Ум / с.
Ввиду большой относительной толщины образцов (ВД= 20, где В - ширина образца, Г - толщина) испытания проводили без ограничения выпучивания. При испытании определяли величину условного коэффициента интенсивности напряжений к* по формуле для образца типа ЦНР. Для обеих плит средние значения Кус были одинаковыми и равнялись 91,6 МПа л/м .
Испытания на СРТУ проводили в соответствии стребованиями стандарта ОСТ192127 -90 на сервогидравлической машине РЗА-10. Испытывали продольные образцы ориентации Д-П длиной 420 мм, шириной 160 мм и толщиной 5 мм (типа ЦНР), вырезанные из центральной по толщи не зоны с донного конца плиты. Центральный поперечный надрез наносили электроискровым способом. Длина надреза была равна 10 мм, а ширина 0,2 мм. Испытали два образца из каждой плиты.
Нагружение образцов осуществляли по синусоидальному циклу с частотой 10 Гц и коэффициентом асимметрии Я=0,1. За развитием трещины наблюдали визуально с обе-
их поверхностей образца, которые предварительно полировали и размечали с нанесением реперных линий через 1,0 и 2,0 мм.
Расчет СРТУ проводили на ЭВМ по специальной программе, используя полиномиальный метод по семи точкам. Полученные значения СРТУ при изменении размаха коэффициента интенсивности напряжений А К от 10 до 31,2 М Пал/м приведены в табл. 8.
Таблица 8 Скорость роста усталостных трещин в плитах из сплава В95пчТ2
Но- мер пли- ты Но- мер об- разца с1а/с1Ы. мм/кцикл, при ДК, МПа л/м^
10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 31,2
1 1-1 1-2 0,12 0,12 0,37 0,39 0,85 0,89 1,54 1,57 3,07 2,74 3,50 3,10
2 2-1 2-2 0,13 0,13 0,46 0,40 1,08 0,88 2,06 1,65 3,92 3,25 4,41 3,74
Заключение
Анализ статистических данных по механическим свойствам на растяжение и потрещи-ностойкости плит из сплава В95пчТ2 толщиной от 30 до 50 мм, закаленных на горизонтальном агрегате фирмы «Эбнер», показал, что они удовлетворяют требованиям технических условий. Установлено, что механические свойства плит на литниковом и донном концах при условии проведения термической обработки по принятым режимам практически идентичны.
Полученные результаты можно использовать для постоянного контроля правильности проведения термической обработки и механических испытаний плит путем сопоставления результатов текущих испытаний и статистических кривых распределения свойств и соотношений между определяемыми характеристиками.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Новожилов Г.В., Мишин В.И. Алюминиевые сплавы в широкофюзеляжных самолетах//Ме-талловедение алюминиевых сплавов. - М.: Наука, 1985. С. 18-22.
2. Туполев А.А., Сулименков В.В., Зельтин В.К. Повышение эксплуатационных характеристик
материалов и эффективность конструкций пассажирских самолетов//Металловедение алюминиевых сплавов. - М.: Наука, 1985. С. 2240.
3. Фридляндер И.Н., Дриц А.М., Вовнянко А.Г.
Новые алюминиевые сплавы для ответствен-
ных силовых конструкций самолетов//Авиаци-онная промышленность. 1985. № 6. С. 56-58.
4. Нешпор Г.С., Армягов А.А., Телешов В.В. Конструктивная прочность плит из алюминиевых сплавов для самолетов нового поколения// Металловедение и термическая обработка металлов. 1991. № 12. С. 23-25.
5. Фридез Дж.-Д., Лью Дж. Новые изделия из алюминиевых сплавов для аэробуса А380// Цветные металлы. 2005. № 8. С. 91-94.
6. Садков В.В. Применение алюминиевых сплавов в самолетах ОАО «Туполев»//Цветные металлы. 2005. № 11. С. 90-93.
7. Елагин В.И., Телешов В.В. Разработка металловедческих основ производства крупногабаритных плит из высокопрочных алюминиевых сплавов для изделий авиационной и ракетной техники//Перспективные технологии легких и специальных сплавов. К 100-летию со дня рождения академика А.Ф. Белова. - М.: Физмат-
лит, 2006. С. 233-249.
8. Фридляндер И.Н. Алюминиевые деформируемые конструкционные сплавы. - М.: Металлургия, 1979. 208 с.
9. Синявский В.С., Вальков В.Д., Калинин В.Д. Коррозия и защита алюминиевых сплавов. -М.: Металлургия, 1986. 368 с.
10. Телешов В.В., Бер Л.Б. Влияние системы легирования и типа структуры катаных плит из термически упрочняемых алюминиевых сплавов на соотношение между механическими свойствами центральных и поверхностных сло-ев//Металловедение, литье и обработка сплавов. - М.: ВИЛС. 1995. С. 48-61.
11. Большев Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. - М.: Наука, 1983. 416 с.
12. Фурман И.Д., Колобов Г.Г., Черепок Г.В., Зайцев В.М. Атлас структур пережога алюминиевых сплавов. Учебное пособие. - Самара, 2001.
