Когда говорят про поковки цветных металлов, многие сразу представляют себе алюминиевые сплавы – и на этом всё. Но ведь медь, титан, никелевые сплавы – это тоже цветмет, и у каждого свои нюансы при ковке. Вот, например, с медными сплавами часто бывает: люди думают, что раз медь пластичная, то и ковать её легко. Ан нет – если перегреть хоть на 20-30 градусов, начинается интенсивное окисление, и потом по всей поверхности заготовки идут микротрещины. У нас на производстве был случай: заказчик требовал поковки из CuZn37, но технолог по привычке выставил температурный режим как для алюминиевого сплава. В итоге – брак партии в 40 заготовок, пришлось переплавлять. Так что цветные металлы – это не про ?включил пресс и готово?.
С алюминиевыми сплавами, например, главная сложность – это скорость деформации. Слишком быстро – появляются внутренние напряжения, слишком медленно – материал начинает ?течь? неравномерно. Я всегда говорю молодым технологам: смотрите не на паспортные характеристики сплава, а на его поведение в конкретных условиях. Вот АМг6 – вроде бы стандартный сплав, но если ковать при 380°C вместо рекомендуемых 400-450°C, потом при механической обработке обязательно вылезут дефекты.
С титаном вообще отдельная история. Его ведь ковать нужно в узком температурном окне – для ВТ6 это где-то 950-980°C. Выше – начинает расти зерно, ниже – трещины по границам зёрен. Мы как-то пробовали экспериментировать с низкотемпературной ковкой титана – вроде бы и энергозатраты меньше, и оборудование меньше изнашивается. Но в итоге получили поковки с неравномерной структурой, которые потом на ультразвуковом контроле сразу забраковали. Пришлось возвращаться к классическим режимам.
А вот никелевые сплавы типа ХН77ТЮР – это вообще высший пилотаж. Тут без вакуумных печей и контролируемой атмосферы делать нечего. Малейшее попадание кислорода – и всё, поверхность покрывается окалиной, которую потом никак не удалить. Мы для таких сплавов специально держим отдельную производственную линию с аргонной защитой. Да, дорого, но зато поковки получаются с идельной поверхностью.
Многие думают, что для цветных металлов подойдут любые кузнечные прессы. На самом деле – нет. Для алюминия, например, лучше использовать кривошипные прессы – они дают более плавное деформирование. А для меди – гидравлические, потому что нужно точно контролировать скорость. У нас на производстве стоят и те, и другие, но для каждого типа поковок цветных металлов мы разрабатываем отдельные технологические карты.
Особенно сложно с массивными поковками – например, когда делаем штамповки из алюминиевых сплавов весом под 100 кг. Тут главное – равномерность прогрева. Если середина заготовки недогрета, при ковке обязательно пойдут внутренние разрывы. Мы для таких случаев используем печи с принудительной циркуляцией воздуха и постоянно мониторим температуру в 3-4 точках заготовки.
Ещё момент – инструмент. Для ковки цветных металлов пуансоны и матрицы должны быть из специальных сталей, часто с покрытиями. Иначе – прилипание материала, да и сам инструмент быстро изнашивается. Мы перепробовали кучу вариантов, пока не остановились на сталях 5ХНМ с хромовым покрытием – для алюминиевых сплавов идеально, практически нет адгезии.
Самая распространённая ошибка – проверять только готовые поковки. На самом деле контроль должен быть на всех этапах: от входного сырья до финишной обработки. Мы, например, для ответственных заказов обязательно делаем металлографический анализ пробных поковок – смотрим структуру, нет ли пережога или недожога.
Ультразвуковой контроль – тоже не панацея. Для цветных металлов нужно правильно подбирать частоту преобразователей. Слишком высокая – не пройдёт через крупнозернистую структуру, слишком низкая – не увидит мелкие дефекты. Мы обычно используем диапазон 2-5 МГц, в зависимости от сплава.
И ещё про твердомеры. Часто вижу, как проверяют твердость на поверхности поковки – это же бессмысленно для многих цветных металлов! Особенно для алюминиевых сплавов – у них после ковки поверхностный слой наклёпанный, показатели завышены. Нужно делать срез и измерять в середине сечения – только тогда получишь реальные данные.
Был у нас заказ – поковки из алюминиевого сплава для авиационной промышленности. Техзадание жёсткое: никаких пор, трещин, строго определённые механические свойства. Сделали первую партию – вроде бы всё по технологии, но при термообработке несколько поковок повело. Оказалось – проблема в исходном слитке, там была ликвация легирующих элементов. Пришлось менять поставщика металла, теперь работаем только с проверенными производителями.
Другой случай – медные поковки для электротехники. Заказчик жаловался на нестабильность электропроводности. Стали разбираться – а виноват режим охлаждения после ковки. Слишком быстро охлаждали в воде – возникли внутренние напряжения, которые и влияли на проводимость. Перешли на охлаждение на воздухе под брезентом – проблема исчезла.
Сейчас много говорят про аддитивные технологии, мол, они заменят ковку. Ну, для мелких деталей сложной формы – возможно. Но когда нужны ответственные поковки с однородной структурой – без классической ковки не обойтись. Вот мы для того же ООО ?Шаньдун Синькэсинь Новые Материалы Технологии? делали поковки из специальных сплавов – там, где важны и механические свойства, и коррозионная стойкость. Никакая 3D-печать таких характеристик не даст.
Сейчас появляются новые сплавы – например, алюминиево-скандиевые, медные с редкоземельными добавками. Их ковать сложнее – температурные окна narrower, да и поведение при деформации не всегда предсказуемо. Но зато свойства получаются уникальные.
Из оборудования перспективным считаю прессы с числовым программным управлением, где можно точно задавать не только усилие, но и траекторию деформации. Для сложных поковок это просто необходимость.
И конечно, нельзя забывать про экологию. При ковке цветных металлов часто используются смазки, защитные покрытия – сейчас всё больше переходим на водорастворимые составы, которые меньше вредят окружающей среде. Да, они дороже, но зато и работать с ними безопаснее.
В общем, поковки цветных металлов – это не просто ?ударил по металлу?, а целая наука. И чтобы делать качественно, нужно учитывать массу нюансов – от химического состава сплава до режимов последующей термообработки. Технологии не стоят на месте, и нам, производителям, нужно постоянно учиться и адаптироваться. Как, например, это делает ООО ?Шаньдун Синькэсинь Новые Материалы Технологии? – компания молодая, основана в 2024 году, но уже активно развивает направления, связанные с новыми материалами и специальной керамикой. Думаю, в перспективе и мы сможем с ними сотрудничать в области комбинированных изделий из металлокерамики – там, где нужны и прочность поковок, и специальные свойства керамических элементов.
