Aluminium 7075 to stop-Al{2}}Zn-Mg-Cu, który można poddać obróbce cieplnej, który jest rutynowo kuty, ale proces ten wymaga ściślejszej kontroli niż w przypadku bardziej miękkich gatunków 6xxx. Kiedy kęs jest obrabiany w wąskim-oknie roboczym na gorąco, struktura odlewanego wlewka ulega zniszczeniu i zostaje zastąpiona przez kierunkowy przepływ ziaren, dzięki czemu gotowa część wykazuje zauważalnie lepszą odporność zmęczeniową niż element wykonany z blachy.
Dlaczego aluminium 7075 dobrze reaguje na kucie
Stop osiąga wysoką wytrzymałość dzięki połączeniu cynku na poziomie 5,1-6,1%, magnezu na poziomie 2,1-2,9% i miedzi na poziomie 1,2-2,0%, z chromem na poziomie 0,18-0,28% kontrolującym strukturę ziaren i gęstość około 2,81 g/cm3. Ten sam skład chemiczny nie pozostawia użytecznego zakresu formowania na zimno, więc 7075 należy kuć na gorąco. W praktyce przedmiot obrabiany jest utrzymywany pod kątem od około 380 stopni do 440 stopni: poniżej około 350 stopni powszechne są pęknięcia powierzchni i pękanie krawędzi, natomiast powyżej około 460 stopni ryzyko początkowego stopienia i grubych rekrystalizowanych ziaren gwałtownie wzrasta.
Sterowanie procesem koncentruje się zatem na czterech zmiennych:
Jednorodność pieca: półfabrykat do odkuwki jest podgrzewany w-atmosferze kontrolowanej lub piecu indukcyjnym, przy czym wsad jest utrzymywany w oknie o temperaturze około ±10 stopni.
Rozgrzewanie matrycy: matryce są podgrzewane do około 250-350 stopni, aby powierzchnia przedmiotu obrabianego nie stygła przy pierwszym kontakcie.
Konstrukcja matrycy: zastosowano duże zaokrąglenia i kąty pochylenia, ponieważ 7075 przepływa mniej swobodnie niż 6061.
Harmonogram redukcji: redukcja na przejście i całkowity współczynnik odkucia są ograniczone, aby uniknąć wewnętrznych pęknięć rozrywających.
Temperatury kucia, etapy i kontrola procesu
Zamknięta-sekwencja matrycy do mocowania konstrukcyjnego zwykle obejmuje cięcie kęsów, podgrzewanie wstępne do temperatury 400–440 stopni, wycisk blokujący, wycisk wykończeniowy, przycinanie, a następnie obróbkę cieplną. Następnie następuje obróbka roztworem w temperaturze 465-480 stopni z namoczeniem wystarczająco długim, aby rozpuścić fazy rozpuszczalne w roztworze, następnie szybkim hartowaniem w wodzie lub polimerze, po którym następuje kontrolowane rozciąganie, w którym należy zminimalizować naprężenia szczątkowe.
Starzenie się wyznacza ostateczny charakter. Stan T6 uzyskuje się poprzez starzenie w temperaturze około 120 stopni przez 24 godziny. Sekwencja nadmiernego starzenia T73 wykorzystuje w przybliżeniu 107 stopni przez 6-8 godzin, a następnie 163 stopnie przez 24–30 godzin, co daje około 10–12% wytrzymałości ostatecznej w zamian za znacznie lepszą odporność na pękanie spowodowane korozją naprężeniową. Dlatego temperament powinien być wybierany na podstawie środowiska usługowego, a nie najwyższego numeru w arkuszu danych.
Normy, skład i temperamenty
Kuty 7075 jest zwykle zamawiany zgodnie ze specyfikacją odkuwki, a nie ze standardem płyty lub pręta, co jest częstym źródłem nieporozumień w dokumentach zakupu.
| Formularz produktu | Typowa specyfikacja | Zakres |
|---|---|---|
| Zamknięte-odkuwki matrycowe i ręczne | ASTM B247 | Granice właściwości mechanicznych dla odkuwek 7075-T6 i 7075-T73 |
| Płyta i prześcieradło | ASTM B209 | Odniesienie do właściwości blachy używanych w porównaniach-części obrabianych |
| Pręt, pręt i drut | ASTM B211 | Dotyczy prętów 7075-T6 i 7075-T73 |
| Skład i oznaczenie | EN 573-3 | Zarejestrowany jako EN AW-7075, symbol chemiczny AlZn5,5MgCu |
| Oznaczenia temperamentu | EN 515 i ASTM B918 | Definiuje nazewnictwo H i T oraz praktykę-obróbki cieplnej |
Wydajność mechaniczna kutego 7075
Poniższe wartości są typowe dla materiałów produkowanych komercyjnie w podanym stanie i są podawane w celu pokazania względnego zachowania, a nie zastąpienia specyfikacji.
| Stan | Typowa wytrzymałość na rozciąganie | Typowa granica plastyczności, 0,2% | Typowe wydłużenie |
|---|---|---|---|
| Płyta 7075-T6 | 570 MPa | 500 MPa | 11% |
| Płyta 7075-T73 | 505 MPa | 435 MPa | 11% |
| Dla porównania, wytłaczarka 6061-T6 | 310 MPa | 276 MPa | 12% |
Element kuty w kierunku wzdłużnym zasadniczo odpowiada wartościom blachy podanym powyżej i przekracza je w kierunku poprzecznym, ponieważ linie przepływu podążają za drogą obciążenia, a nie biegną równolegle do walcowanej powierzchni. Ta różnica jest głównym powodem, dla którego kuta stal 7075 jest stosowana do złączek, łączników i wsporników poddawanych obciążeniom cyklicznym.
Weryfikacja jakości od wlewka do gotowego kucia
Weryfikacja łączy w sobie kilka niezależnych metod, a część zostaje zwolniona dopiero wtedy, gdy wszystkie z nich się zgodzą:
Analiza chemiczna za pomocą optycznej spektrometrii emisyjnej w celu potwierdzenia, że limity cynku, magnezu, miedzi i zanieczyszczeń mieszczą się w zakresie składu.
Próba rozciągania zgodnie z ASTM E8 w celu sprawdzenia wytrzymałości, granicy plastyczności i wydłużenia, zwykle na oddzielnie kutej próbce testowej.
Badanie twardości zgodnie z ASTM E18 w celu szybkiego sprawdzenia, czy reakcja na starzenie jest stała.
Kontrola ultradźwiękowa zgodnie z ASTM B594 pod kątem nieciągłości wewnętrznych, takich jak zakładki, pęknięcia i porowatość.
Kontrola wymiarowa najważniejszych cech oraz możliwość śledzenia liczby wytopów i partii odkuwek na każdym etapie procesu.
Tam, gdzie część będzie obrobiona po kuciu, kutą powłokę planuje się w taki sposób, aby przepływ ziaren przebiegał zgodnie z gotowym konturem, a żadna powierzchnia nośna nie została przecięta przez ziarno na końcu linii przepływu-.
Często zadawane pytania
P: Czy aluminium 7075 można kuć?
Tak. 7075 jest kuty komercyjnie przy użyciu-matrycy i kucia ręcznego-, pod warunkiem, że przedmiot obrabiany znajduje się w gorącym-oknie roboczym o temperaturze około 380-440 stopni, a matryca jest wstępnie podgrzana. Nie ma użytecznego zakresu kucia na zimno.
P: Jaka temperatura kucia jest stosowana w przypadku 7075?
Półprodukt do kucia nagrzewa się zwykle do temperatury 400-440 stopni, przy czym zakres roboczy traktuje się jako 380-440 stopni. Następnie obróbka roztworem przebiega w temperaturze 465-480 stopni przed hartowaniem.
P: Czy kuty 7075 jest mocniejszy niż płyta obrobiona maszynowo?
Poziomy wytrzymałości są porównywalne, ale część kuta zwykle wykazuje lepszą trwałość zmęczeniową i lepsze właściwości poprzeczne, ponieważ przepływ ziaren jest zgodny z drogą obciążenia, a nie z kierunkiem walcowania.
P: Czy 7075 powinien być dostarczany w stanie T6 czy T73?
Wybierz T6, gdzie wymagana jest maksymalna wytrzymałość w chronionym środowisku, i T73, gdzie ważniejsza jest odporność na-pękanie korozyjne naprężeniowe; T73 oddaje w tym celu około 10-12% maksymalnej siły.
P: Jakie normy mają zastosowanie do odkuwek 7075?
ASTM B247 dla odkuwek, ASTM B209 dla blach i arkuszy, ASTM B211 dla prętów, EN 573-3 dla składu i EN 515 dla oznaczenia stanu to zwykłe odniesienia.
P: Dlaczego 7075 pęka podczas kucia?
Pękanie zwykle wynika z zimnego przedmiotu obrabianego, zimnej matrycy, agresywnego programu redukcji lub zbyt wysokiego współczynnika kucia. Korygowanie jednorodności pieca, wstępnego podgrzewania matrycy i redukcji przejścia rozwiązuje większość tych defektów.
