186871. lajstromszámú szabadalom • Nagy szilárdságú, fokozottan szikrabiztos AlZnMgCu ötvözet, valamint eljárás az ötvözetből készült feszültségmentes csövek előállítására
186871 2 mint irodalmi források (például Zeitschrift für Metallkunde, Bd. 61. (1970) H. 12.) szerint a maradó feszültség abszolút értéke eléri az anyag folyási határának 30%-át is. Ennek kedvezőtlen hatása abban jelentkezik, hogy méretezéskor nem lehet kihasználni az anyag névleges folyási határát, amelynek viszont egyenes következménye a csőfal vastagságának növelése. A csőfal vastagságának növelése irányába hat a csövek ovalitása is, mivel a belső csőátmérő hengeresre történő forgácsolása után a legvékonyabb csőfalra kell szilárdságilag méretezni. Az AIZnMgZu ötvözetek szilárdságának növelésére és szikrabiztosságának fokozására javasol új típusú ötvözetet a 176201 sz. magyar szabadalmi leírás. Itt a kedvező szilárdságot a magas magnéziumtartalom biztosítja, amely azonban ugyanakkor elridegíti az ötvözetet és ennek következtében az ilyen ötvözetből készült termékek gyártása nehézkes. Emellett a termékeket viszonylag vastag fallal kell gyártani, amelynek hátránya a kedvezőtlen anyagkihozatal és a járulékos forgácsolási igény. Hasonló ötvözetet ismertet a 1 483 324 sz. NSZK szabadalmi leírás. Ennek szilárdsági tulajdonságai az előbbinél gyengébbek, jellemző viszont rá a jó hegeszthetőség és szívósság, amely elsősorban harckocsi-páncéllemezeként történő felhasználásra teszi alkalmassá. Az említett tulajdonságokat elsősorban az ötvözet réztartalmának drasztikus csökkentésével lehetett elérni. A jelen találmánnyal az ismertetett hátrányok kiküszöbölése a célunk, és olyan ötvözet kialakítása, amely a nagy szilárdság megőrzése mellett fokozott szikrabiztonsággal rendelkezik. Célunk továbbá olyan eljárás kidolgozása, amellyel lehetővé válik a fenti ötvözetből feszültségmentes csövek előállítása. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy az ötvözet ötvözőelemként 1,2-1,8 tömeg% magnéziumot, 1,2-1,8 tömeg% rezet, 5-6 tömeg% cinket, 0,08-0,2 tömeg% cirkóniumot és 0,01-0,05 tömeg% berilliumot, szennyezőként pedig legfeljebb 0,15 tömeg% mangánt, 0,2 tömeg% szilíciumot, 0,4 tömeg% vasat, 0,05 tömeg% titánt és 0,05 tömeg% krómot tartalmaz, ahol a vas/szilícium arány értéke legalább 2. A találmány szerinti eljárás során a homogenizáló hőkezelést 460 és 480 °C között, 18-24 órán át végezzük, edzéskor a hűtőközeget először a cső belső falára vezetjük, majd olyan utólagos hőkezelést végzünk, amely 5-7 napos hevertetésből, 100 °C-on 8-16 órán át és 150-160 6C-on 8-16 órán át végzett hőntartásból áll, ahol a hevertetés során, célszerűen az első 24 órában, a csöveket redukálógyűrűn húzzuk át oly módon, hogy a belső falnál a maradó alakváltozás mértéke 0,2-2% legyen, és a hőntartást úgy végezzük, hogy az ötvözettel elérhető maximális szilárdsághoz képest 10%-os túlöregedés (szilárdságcsökkenés) jöjjön létre. A találmány szerinti ötvözettel lényeges javulás érhető el a szikrabiztonság vonatkozásában. A széles határok közötti szórás az ötvözettel és a vázolt technológiával legfeljebb 1-2-szeres tényezőre csökkenthető, a gyújtási valószínűség pedig a legkedvezőtlenebb esetben sem haladja meg a 0,03 értéket. A találmány szerinti eljárás alkalmazása a következő előnyökkel jár:- a maradó feszültség kiküszöbölésére lehetővé teszi az anyag szilárdsági tulajdonságainak optimális kihasználását (tömegcsökkentést), azonos biztonsági tényező mellett;- az ovalitás csökkenése révén csökkenthető a forgácsolás mértéke, valamint további - néhány %-os - falvastagságcsökkentés foganatosítható a készre munkált csövön. A t alálmány részleteit kiviteli példák segítségével ismer'etjük. 1. példa Csőgyártáshoz ötvözetet készítünk az alábbi öszszetétellel: Cu 13 t% Mg 1,3 t% Zn 5,2 t% Be 0,03 t% Zr , 0,1 t% Si 0,15 t% Fe 0,3 t% Mn 0,15 t% Ti 0,02 t% Cr 0,02 t% Ai R A fenti ötvözetből tuskókat öntöttünk és ezeket 460 °C hőmérsékleten 18 órán át hőkezeltük, homogeaizálás céljából. Ezután a tüskökből csöveket sajtoltunk. A sajtolást 450 °C-ra történő előmelegítés után, 5-6 m/perc sajtolási sebességgel végeztük. A sajtolt csövek külső átmérője 80 mm, falvastagsága 5 mm volt. A csöveket nyújtopádon, 2-3%-os megnyújtással egyengettük. A csövek edzése úgy történt, hogy a 460 °C-os kemencében 1 órán át melegített darabokat szobahőmérsékletű vízbe merítettük, kosárban. A kosarakíúgy voltak kialakítva, hogy a hűtővíz először a csövek belsejébe áramolják. Az edzés után a csöveket 5 napig szobahőmérsékleten hevertettük. A hevertetés első napján a csöveket redukálógyűrűn húztuk át, oly módon, hogy belső falaiknál a maradó alakváltozás értéke 0,2% Segyen. Az ehhez szükséges redukció mértékét kísérletekkel határoztuk meg. Az öt nap elteltével a csöveket előbb 100 °C-on 8 órán át, majd 150 °C-on ugyancsak 8 órán át hőkezeltük. Az öregítést úgy végeztük, hogy előzetesen kísérleti úton meghatároztuk az elérhető maximális szilárdságot, majd a hőkezelés során ehhez képest 10%-os szilárdságcsökkenést okozó túlöregítést végeztünk. Az így gyártott csövek folyáshatára Rpoj = 450 N/mm2, relatív nyújtása A10 = 12% és szakítószilárdsága Rm = 510 N/mm2 volt. Az utólagos vizsgalatok egyértelműen tanúsították, hogy a csövek teljesen feszültségmentesek voltak. 5 10 15 20 25 30 '35 40 45 50 55 60 65 3
