Алюминиевые сплавы можно классифицировать по разным признакам, но наиболее важными из них являются химический состав и определяемый составом и термической обработкой уровень механических свойств получаемых из них полуфабрикатов.
Ранее алюминиевые деформируемые сплавы применялись в авиационной и ракетной отраслях промышленности. В гражданских отраслях в основном использовали сплавы АД31 и Д16, который называли «дюраль». Из первого из названных сплавов делали строительные конструкции, Д16 использовали в изделиях ответственного назначения. Сплав АД31 относится к системе Al-Mg-Si, а Д16 приготовлен на основе системы Al-Cu-Mg.
Снижение выпуска самолетов открыло доступ к ранее неприменяемым в гражданских отраслях сплавам. Так, наряду со сплавом АД31 стало возможным использовать сплавы АД33, АД35 и АВ, которые также имеют основу Al-Mg-Si. Не стали недоступными также сплавы на основе Al-Zn-Mg-Cu, в частности В95 и В96ц.
Применительно к винтовым контактным соединениям, работающим в герметичном объеме, определяющими характеристиками являются показатели прочности, простота термической обработки и обрабатываемость резанием.
Термически упрочняемые сплавы, а все вышеперечисленные относятся к этой группе, для достижения необходимого уровня свойств подвергают термической обработке. Обязательными операциями являются закалка и старение. Старение подразделяется на естественное (при комнатной температуре) и искусственное (при повышенной температуре).
Полуфабрикаты из деформируемых алюминиевых сплавов в зависимости от состояния поставки имеют следующую маркировку:
Т – закаленное и естественно состаренные;
Т1 – закаленные и искусственно состаренные на максимальную прочность.
В таблице приведены типичные характеристики прессованных полуфабрикатов из некоторых алюминиевых сплавов систем Al-Mg-Si, Al-Cu-Mg и Al-Zn-Mg-Cu.
Таблица
|
Сплав и состояние поставки |
Свойства |
|||||
|
s0,2, кг/мм2 |
sВ, кг/мм2 |
dS, % |
Y, % |
tсреза, кг/мм2 |
Обрабатываемость резанием, баллы*) |
|
|
АД31Т |
8 |
17 |
20 |
– |
– |
3 |
|
АД31Т1 |
20 |
24 |
10 |
– |
16 |
4 |
|
АД33Т |
14 |
24 |
20 |
– |
16,5 |
3 |
|
АД33Т1 |
27 |
31 |
12 |
25 |
19 |
4 |
|
АД35Т |
18 |
27 |
15 |
– |
15,5 |
3 |
|
АД35Т1 |
28 |
33 |
8 |
25 |
18 |
4 |
|
АВТ1 |
29 |
35 |
12 |
20 |
21 |
4 |
|
Д16Т |
38 |
52 |
12 |
15 |
30 |
4 |
|
В95Т1 |
55 |
58 |
8 |
12 |
33 |
4 |
|
В96цТ1 |
63 |
65 |
6 |
– |
– |
4 |
*) баллы от 5 до 1, качество снижается от 5 к 1 баллу
При анализе совокупности данных таблицы 1, исходя из принципа разумной достаточности, следует признать, что наилучшим сплавом является Д16.
Последние два сплава для выбранных задач излишне прочные, а применение сплавов системы Al-Mg-Si (от АД31 до АВ) потребует утяжеления конструкции за счет увеличения стенки гильзы и диаметров винтов.
Конструкция винтов со срывающейся головкой в процессе кручения, в случае использования сплава Д16, позволяет выполнять шейку на винте ~ 9 мм, что при стабильных результатах момента срыва головки дает возможность минимизировать размер винта таким образом, что в момент срыва головки обеспечивается необходимая герметичность между торцевой поверхностью винта и токопроводящей жилой, при этом резьбовое соединение «гильза-винт» остается не поврежденным благодаря высокому значению tсреза для сплава Д16Т.
Опыт производства винтовых контактных соединений и их эксплуатации подтвердил правильность выбора сплава Д16 для изготовления гильз и винтов со срывающейся головкой при регламентируемом моменте.