SAE AMS4313E-2016 Алюминиевый сплав @ Катаные или кованые кольца 6,3Cu - 0,30Mn - 0,18Zr - 0,10V - 0,06Ti (2219-T351@ 2219-T352) Термическая обработка на раствор и механическое снятие напряжения (UNS A92219)

Стандартный №: SAE AMS4313E-2016
Дата публикации: 2016
Разместил: Society of Automotive Engineers (SAE)
состояние: быть заменен
быть заменен: SAE AMS4313F-2022
Последняя версия: SAE AMS4313F-2022

сфера применения

Углубленная интерпретация технической спецификации стандарта AMS4313E

AMS4313E — это спецификация материалов для аэрокосмической промышленности, опубликованная SAE International, в которой специально рассматриваются технические требования к прокатным или кованым кольцам из алюминиевого сплава 2219. Этот стандарт, последний раз пересмотренный в декабре 2016 года, заменяет предыдущую версию AMS4313D и отражает новейшие технические требования к применению алюминиевых сплавов в аэрокосмической промышленности.

Область применения стандарта и система классификации

Эта спецификация применяется к прокатным или кованым кольцам из алюминиевого сплава с максимальным размером 6 дюймов (152 мм). Изделия поставляются в состоянии -T351 или -T352 и искусственно старятся до состояния -T82 перед вводом в эксплуатацию. Эти кольца в основном используются в конструктивных элементах, требующих хорошей свариваемости плавлением, сочетающей превосходную прочность со стойкостью к коррозионному растрескиванию под напряжением, сохраняя при этом хорошую стабильность при механической обработке.

Спецификация делит кольца на два типа в соответствии со способом снятия механического напряжения: Тип 1 снятие напряжения достигается за счет растяжения (2219-T351), что создает остаточную деформацию 1,5-5%; Тип 2 снятие напряжения достигается за счет сжатия (2219-T352), что также создает остаточную деформацию 1,5-5%, а основное направление силы - осевое.

Анализ требований к химическому составу

Химический состав алюминиевого сплава 2219 должен соответствовать диапазону весовых процентов, указанному в Таблице 1, а метод испытания проводится в соответствии с AMS2355. В качестве основного легирующего элемента в сплаве используется медь (5,8-6,8%), а для усиления добавляются такие микроэлементы, как марганец, цирконий, ванадий и титан.

Элементы	Минимальное значение (%)	Максимальное значение (%)	Металлургический эффект
Кремний (Si)	-	0,20	Железо (Fe)	-	0,30	Контроль примесей
Медь (Cu)	5,8	6,8	Основные упрочняющие элементы
Марганец (Mn)	0,20	0,40	Измельчение зерна
Цирконий (Zr)	0,10	0,25	Ингибирование рекристаллизации
Ванадий (V)	0,05	0,15	Высокотемпературное упрочнение
Титан (Ti)	0,02	0,10	Измельчение зерна

Технические требования к процессу термообработки

Кольца должны быть обработаны на твердый раствор и подвергнуты механическому снятию напряжений до T351 или Закалка T352 (см. ANSI H35.1/H35.1M). Процесс термообработки должен проводиться в соответствии со спецификацией AMS2772, чтобы гарантировать, что материал получит наилучшее соответствие эксплуатационным характеристикам.

Снятие механического напряжения после обработки на твердый раствор является ключевым звеном процесса: для колец типа 1 1,5-5% остаточной деформации создается растяжением; для колец типа 2 тот же диапазон остаточной деформации создается сжатием, а основное направление силы является осевым. Этот процесс снятия механического напряжения может эффективно снизить остаточное напряжение, улучшить размерную стабильность и стойкость к коррозии под напряжением.

Требования к механическим свойствам в состоянии старения T82

После искусственного старения до состояния T82 кольца должны соответствовать строгим требованиям к механическим свойствам. Эксплуатационные испытания различаются в зависимости от соотношения наружного диаметра к толщине стенки:

Диапазон толщин (мм)	Направление отбора проб	Прочность на разрыв (МПа)	Предел текучести (МПа)	Удлинение (%)
≤76	Тангенциальный	≥414	≥331	≥6
≤76	Осевой	≥414	≥317	≥4
≤76	Радиальный	≥ 400	≥303	≥3
76-102	Тангенциальный	≥400	≥317	≥6
76-102	Осевой	≥400	≥303	≥4
76-102	Радиальный	≥386	≥290	≥3

Толщина определяется как меньшее из толщины стенки (половина разницы между номинальным наружным и внутренним диаметрами) и высоты (осевого) размера. Для изделий, не указанных в Таблице 2, требования к механическим свойствам определяются путем переговоров между поставщиком и покупателем.

Требования к обеспечению качества и испытаниям

Кольца должны быть однородными по качеству, неповрежденными, без дефектов и посторонних веществ, которые могут повлиять на их использование. Каждое кольцо должно быть подвергнуто ультразвуковому испытанию в соответствии с ASTM B594 и соответствовать критериям приемки класса А этой спецификации.

Приемочные испытания включают: размер зерна (если указано), механические свойства при растяжении в состоянии T82 и ультразвуковой контроль. Помимо состава, эти испытания должны проводиться для каждой контрольной партии. Контрольная партия определяется как кольца одинакового размера, прошедшие обработку на твердый раствор в одной и той же печи периодического действия или непрерывно обработанные в течение 8 часов в печи непрерывного действия.

Для испытания на старение (отпуск T82) тангенциальные, осевые и радиальные образцы отбираются из колец, удлинителей колец или сегментов колец, представляющих партию. При испытании с использованием сегментов колец, удлинителей или представительного индивидуально выкованного испытательного материала эти сегменты следует резать от колец после обработки на твердый раствор и снятия напряжений и включать в каждую плавку искусственного старения.

Развитие стандарта и техническая база

AMS4313E является результатом пятилетнего обзора и обновления, со значительными изменениями в таких разделах, как Требования к эксплуатационным характеристикам (3.3.2.1.4, 3.3.2.1.5), Отбор проб и испытания (4.3.1, 4.3.3), Отчетность (4.4.1) и Упаковка (5.2.1). Эти изменения отражают меняющиеся требования к эксплуатационным характеристикам материалов в аэрокосмической промышленности и достижения в технологии испытаний.

Алюминиевый сплав 2219, высокопрочный алюминиевый сплав с отличной свариваемостью, находит важное применение в аэрокосмических конструкциях. Сочетание превосходной прочности и стойкости к коррозионному растрескиванию под напряжением делает его особенно подходящим для критически важных компонентов, таких как топливные баки ракет и конструкции космических аппаратов.

Примеры применения и типичные проблемы

При применении в топливных баках космических аппаратов кольца 2219-T351 обрабатываются и свариваются, а затем подвергаются обработке старением T82. Готовые компоненты демонстрируют отличную прочность и стойкость к коррозии под напряжением. Предыдущие случаи показали, что если снятие напряжений недостаточно, то при последующей обработке и эксплуатации могут возникнуть размерные деформации и даже коррозионное растрескивание под напряжением.

Другим типичным случаем является применение в корпусах авиационных двигателей. Использование колец 2219-T352 благодаря снятию напряжений под напряжением может лучше адаптироваться к характеристикам распределения напряжений кольцевых компонентов и повысить эксплуатационную надежность компонентов.

В процессе внедрения особое внимание следует уделять рекомендациям ARP823 по минимизации коррозионного растрескивания под напряжением изделий из термообрабатываемых алюминиевых сплавов. Определенные процедуры проектирования и производства могут сделать эти кольца чувствительными к коррозионному растрескиванию под напряжением, и следует принять соответствующие превентивные меры.

Испытательное оборудование и соответствие стандартам

Для обеспечения соответствия требованиям AMS4313E требуется соответствующее испытательное оборудование, включая ультразвуковые дефектоскопы, универсальные испытательные машины для материалов, металлографические микроскопы и твердомеры по Бринеллю. Эти устройства требуют регулярной калибровки для обеспечения точности и надежности результатов испытаний.

Персонал, проводящий испытания, должен пройти профессиональную подготовку и быть знакомым с соответствующими стандартными требованиями и методами испытаний. В частности, специалисты по ультразвуковому контролю должны обладать соответствующей квалификацией и сертификатами для точного выявления и оценки сигналов дефектов.

Лаборатории должны внедрить комплексную систему управления качеством, обеспечивающую контролируемый процесс испытаний, а также полноту и прослеживаемость регистрируемых данных. При выполнении аутсорсинговых проектов испытаний необходимо тщательно оценить квалификацию и возможности испытательной организации.

SAE AMS4313E-2016 Ссылочный документ

ASTM B594 Стандартная практика ультразвукового контроля деформируемых изделий из алюминиевых сплавов для аэрокосмического применения
ASTM B660 Стандартная практика упаковки/упаковки продукции из алюминия и магния
ASTM E10 Стандартный метод определения твердости металлических материалов по Бринеллю*， 2023-08-03 Обновление
ASTM E3 Стандартная практика подготовки металлографических образцов
ASTM E340 Стандартная практика макротравления металлов и сплавов*， 2023-11-15 Обновление

SAE AMS4313E-2016 История

2022 SAE AMS4313F-2022 Алюминиевый сплав, катаные или кованые кольца 6,3Cu — 0,30Mn — 0,18Zr — 0,10V — 0,06Ti (2219-T351, 2219-T352) Термическая обработка и механическое снятие напряжений
2016 SAE AMS4313E-2016 Алюминиевый сплав @ Катаные или кованые кольца 6,3Cu - 0,30Mn - 0,18Zr - 0,10V - 0,06Ti (2219-T351@ 2219-T352) Термическая обработка на раствор и механическое снятие напряжения (UNS A92219)
2010 SAE AMS4313D-2010 Алюминиевый сплав, катаные или кованые кольца 6,3Cu 0,30Mn 0,18Zr 0,10V 0,06Ti (2219-T351, 2219-T352) Термическая обработка и механическое снятие напряжений
2006 SAE AMS4313C-2006 Алюминиевый сплав, катаные или кованые кольца 6,3Cu — 0,30Mn — 0,18Zr — 0,10V — 0,06Ti (2219-T351, 2219-T352) Термическая обработка и механическое снятие напряжений
2001 SAE AMS4313C-2001 Алюминиевый сплав, катаные или кованые кольца 6,3Cu 0,30Mn 0,18Zr 0,10V 0,06Ti (2219-T351, 2219-T352) Термическая обработка и механическое снятие напряжений
1994 SAE AMS4313B-1994 Алюминиевый сплав @ Прокатные или кованые кольца 6,3Cu - 0,30Mn - 0,18Zr - 0,10V - 0,06Ti (2219 -T351@ 2219-T352) Термическая обработка на раствор и механическое снятие напряжения (UNS A92219)
1988 SAE AMS4313A-1988 КОЛЬЦА ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА ПРОКАТНЫЕ ИЛИ КОВАННЫЕ 6,3Cu - 0,30Mn - 0,18Zr - 0,10V - 0,06Ti (2219-T351@ 2219-T352) Термическая обработка на раствор и механическое снятие напряжений (UNS A92219)
1977 SAE AMS4313-1977 КОЛЬЦА ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА ПРОКАТНЫЕ ИЛИ КОВАНЫЕ 6,3Cu - 0,30Mn - 0,18Zr - 0,10V - 0,06Ti (2219 -T351@ 2219-T352) С механической разгрузкой (UNS A92219)

Алюминиевый сплав @ Катаные или кованые кольца 6,3Cu - 0,30Mn - 0,18Zr - 0,10V - 0,06Ti (2219-T351@ 2219-T352) Термическая обработка на раствор и механическое снятие напряжения (UNS A92219)