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2024 Barra de alumínio

2024 A haste quadrada de alumínio é frequentemente usada como material elástico para sensores de pesagem de média e pequena faixa . Sua característica de baixo módulo de elástico permite que o sensor produza deformação suficiente quando submetida à força, medindo assim com precisão e transmitir sinais de força ou pressão .}}}}}}}}

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1. Composição do material e processo de fabricação

A liga de alumínio 2024 (AMS 4120, ASTM B211) é uma liga de alumínio-cópia de alta resistência de aeronaves premiada por sua excelente relação resistência / peso, máquinabilidade superior e bom desempenho de fadiga . A configuração de estoque oferece propriedades otimizadas para componentes estruturais críticos:

Elementos de liga primária:

Cobre (Cu): 3.8-4.9% (elemento de fortalecimento primário)

Magnésio (mg): 1.2-1.8% (endurecimento da precipitação)

Manganês (Mn): 0.3-0.9% (controle da estrutura de grãos)

Silício (SI): menor ou igual a 0,5% (melhora a castabilidade)

Material base:

Alumínio (AL): maior ou igual a 90,7% (saldo)

Impurezas controladas:

Ferro (Fe): menor ou igual a 0,5% máximo

Zinco (Zn): Menos ou igual a 0,25% no máximo

Titânio (Ti): menor ou igual a 0,15% máximo

Cromo (CR): menor ou igual a 0,10% max

Outros elementos: menor ou igual a 0,05% cada, menor ou igual a 0,15% no total

Processo de fabricação premium:

Preparação de tarugos:

Alumínio primário de alta pureza (99,7% mínimo)

Adições precisas de elementos de liga

Filtração através de filtros de espuma de cerâmica

Tratamento de desgaseificação (hidrogênio <0,15 ml/100g)

Fundição semi-contínua de reversão direta

Homogenização:

480-500 grau para 12-24 horas

Controle de temperatura uniforme: ± 5 graus

Equilibração microestrutural

Dissolução de fase rica em Cu

Extrusão:

Pré -aquecendo para 370-400 grau

Otimização de lubrificação

Monitoramento da força de extrusão computadorizada

Controle de temperatura de saída: 450-480 grau

Otimização da taxa de refrigeração para desenvolvimento de propriedades

Endireitamento dentro de 4 mm/m

Solução Tratamento térmico:

490-500 grau por 1 hora (dependente do diâmetro)

Uniformidade da temperatura: ± 3 graus

Transferência rápida para o meio de têmpera

Tireização:

Água fria (5-30 grau)

Agitação para resfriamento uniforme

Tempo máximo de transferência: 15 segundos

Taxa mínima de resfriamento: 100 graus /s na superfície

Endurecimento frio:

Hidráulico Pressionamento da imprensa

Máximo 1-2% trabalho frio

Minimização de tensão residual

Envelhecimento artificial:

T3: envelhecimento natural à temperatura ambiente

T351: alívio do estresse + envelhecimento natural

T4: Solução tratada térmico + envelhecimento natural

T6: envelhecimento artificial em 190 graus por 12 horas

Rastreabilidade completa do processo com documentação de qualidade específica de lote .

2. Propriedades mecânicas da barra de alumínio 2024

Propriedade	T351 (min)	T351 (típico)	T6 (min)	T6 (típico)	Método de teste
Força de tração final	425 MPa	440-470 mpa	440 MPa	460-490 mpa	ASTM E8
Força de escoamento (0,2%)	290 MPa	310-345 mpa	345 MPa	360-400 mpa	ASTM E8
Alongamento (2 polegadas)	10%	12-17%	5%	6-10%	ASTM E8
Dureza (Brinell)	110 HB	115-125 hb	120 HB	125-135 hb	ASTM E10
Força de fadiga (5 × 10⁸)	130 MPa	140-150 mpa	120 MPa	125-140 mpa	ASTM E466
Força de cisalhamento	270 MPa	285-300 mpa	280 MPa	290-310 mpa	ASTM B769
Resistência à fratura (K₁C)	26 mpa√m	28-32 mpa√m	20 mpa√m	22-25 mpa√m	ASTM E399
Módulo de elasticidade	73.1 GPA	73.1 GPA	73.1 GPA	73.1 GPA	ASTM E111

Distribuição de propriedades:

Razão longitudinal para a propriedade transversal: 1,00: 0.85-0.90

Variação entre diâmetro:<5% for bars up to 100mm

Variação do núcleo para a superfície de dureza:<8 HB

Retenção de propriedades após exposição térmica: excelente abaixo de 100 graus

3. características microestruturais

Principais recursos microestruturais:

Estrutura de grãos:

Grãos alongados na direção de extrusão

Tamanho do grão ASTM 5-7 (50-70 μm)

Proporção de aspecto: 2: 1 a 5: 1

Desenvolvimento de subgranos no temperamento T351

Distribuição precipitada:

Al₂cu (θ/θ ') fortalecendo precipita: 5-50 nm

Al₂cumg (fase S) precipita

Al₁₂mn₃si dispersóides: 50-200 nm

Al₇cu₂fe Intermetallics: tamanho e distribuição controlados

Desenvolvimento de textura:

Forte<111>e<100>Texturas de fibras

Textura de deformação retida após tratamento térmico

Intensidade da textura: 3-8 × aleatória

Recursos especiais:

Recristalização controlada por dispersóides de MN

O envelhecimento natural envolve a formação da zona GP

T6 Temper: θ '(al₂cu) precipita domínio

Zonas livres de precipitadas próximas aos limites dos grãos:<50nm

4. especificações e tolerâncias dimensionais

Parâmetro	Faixa padrão	Tolerância à precisão	Tolerância comercial	Método de teste
Diâmetro (redonda)	mm	± 0,15 mm até 30 mm	± 0,25 mm até 30 mm	Micrômetro
		± 0,5% acima de 30 mm	± 1,0% acima de 30 mm
Largura (retângulo)	mm	± 0,20mm até 50 mm	± 0,30 mm até 50 mm	PinCl
		± 0,4% acima de 50 mm	± 0,8% acima de 50 mm
Comprimento	mm	± 3mm	± 6mm	Medida de fita
Segurança	N/A	0,5 mm/m	1,0 mm/m	StraightEdge
Twist (retangular)	N/A	2 graus no máximo por metro	4 graus máximo por metro	Transferidor
Rugosidade da superfície	N/A	3,2 μm ra max	6,3 μm ra max	Profilômetro

Formulários disponíveis padrão:

Barra redonda: diâmetros 10-300 mm

Bar hexagonal: através dos apartamentos 10-100 mm

Barra quadrada: dimensões laterais 10-150 mm

Barra retangular: largura de até 250 mm, espessura de 10 mm

Serviço de corte a comprimento disponível

5. Designações de temperamento e opções de tratamento térmico

Código de temperamento	Descrição do processo	Aplicações ideais	Principais características
T351	Solução tratada térmico, estresse aliviado por alongamento (1-3%), naturalmente envelhecido	Componentes estruturais aeroespaciais, peças usinadas	Excelente máquinabilidade, bom equilíbrio de resistência à resistência
T4/T451	Solução tratada térmico, envelhecido naturalmente	Peças que requerem formabilidade máxima	Melhor formabilidade, força moderada
T6/T651	Solução tratada térmico, envelhecida artificialmente	Aplicações de força máxima	Maior resistência, ductilidade reduzida
T861	Solução tratada térmico, trabalho frio, envelhecido artificialmente	Componentes altamente estressados	Alta resistência com boa resistência ao SCC
T3	Solução tratada térmico, frio trabalhado, envelhecido naturalmente	Aplicações de uso geral	Bom equilíbrio de propriedades

Orientação de seleção de temperamento:

T351: ideal para peças usinadas a partir de estoque de barra

T6: Quando a força máxima é necessária

T4: quando as operações pós-formação são necessárias

T 861: para componentes expostos a alto estresse em ambientes corrosivos

6. características de usinagem e fabricação

Operação	Material da ferramenta	Parâmetros recomendados	Comentários
Virando	Carboneto, PCD	Vc =300-600 m/min, f =0.1-0.3 mm/rev	Excelente quebra de chip
Perfuração	HSS-Co, carboneto	Vc =70-120 m/min, f =0.2-0.4 mm/rev	Boa qualidade do buraco
Moagem	Carboneto, PCD	Vc =300-700 m/min, fz =0.1-0.3 mm	Escalar o moinho preferido
Tocando	Hss-e, estanho revestido	Vc =15-25 m/min	Excelente qualidade da linha
Gerando	Carboneto, PCD	Vc =40-80 m/min, f =0.2-0.5 mm/rev	Tolerância H7 alcançável
Perfuração profunda	Carboneto, hss-co	Vc =60-90 m/min, ciclo de biqueiro	Excelente evacuação de chip

Orientação de fabricação:

Classificação de maquinabilidade: 70% (1100 alumínio=100%)

Acabamento da superfície: Excelente (RA 0.8-3.2 μm alcançável)

Formação de chips: chips curtos a médios

Líquido de líquido: emulsão solúvel em água preferida (8-10% concentração)

Desgaste da ferramenta: moderado com parâmetros adequados

Formação de rebarbas: mínimo com ferramentas nítidas

Trabalho frio: boa formabilidade na condição T4

Trabalho quente: 350-450 faixa de temperatura recomendada pelo grau

Soldabilidade: limitado (crítica de limpeza pré-liquidação)

7. Sistemas de resistência e proteção contra corrosão

Tipo de ambiente	Classificação de resistência	Método de proteção	Desempenho esperado
Atmosfera industrial	Moderado	Anodizando + tinta	5-10 anos com manutenção
Ambiente marinho	Pobre	Anodizando + cromato + tinta	3-5 anos com manutenção
Alta umidade	Justo	Anodizando o tipo II	2-3 anos sem proteção adicional
Corrosão por estresse	Pobre em T351, melhor em t 861	Shot PeenS + Protection	Aplicação específica
Esfoliação	Justo a bem	Tratamento térmico adequado	T7X Tempers preferidos para aplicativos críticos

Opções de proteção de superfície:

Anodizando:

Tipo II (sulfúrico): 10-25 μm espessura

Tipo III (duro): 25-75 μm espessura

Cromic: 2-7 μm (aplicações aeroespaciais)

Revestimentos de conversão:

Cromato por mil-dtl -5541 classe 1a

Alternativas não-cromo disponíveis

Sistemas de pintura:

Epóxi Primer + acabamento de poliuretano

Sistemas qualificados aeroespaciais disponíveis

Proteção mecânica:

Shot peening para maior fadiga e resistência ao SCC

Acelente para acabamento superficial aprimorado

8. Propriedades físicas para design de engenharia

Propriedade	Valor	Consideração do design
Densidade	2,78 g/cm³	Cálculo de peso para componentes
Faixa de fusão	502-638 grau	Limitações de tratamento térmico
Condutividade térmica	120-150 W/m·K	Projeto de gerenciamento térmico
Condutividade elétrica	{ {0} } % IACS	Projeto de aplicações elétricas
Calor específico	875 J/kg · k	Cálculos de massa térmica
Expansão térmica (CTE)	23.2 ×10⁻⁶/K	Análise de estresse térmico
Módulo de Young	73.1 GPA	Cálculos de deflexão e rigidez
Proporção de Poisson	0.33	Parâmetro de análise estrutural
Classificação de maquinabilidade	70% (1100=100%)	Planejamento de fabricação

Considerações de design:

Faixa de temperatura operacional: -80 grau para +120 grau

Retenção de propriedades: Excelente abaixo de 100 graus

Condutividade elétrica: 30% IACS (T3), 40% IACS (T6)

Relaxamento do estresse: mínimo abaixo de 100 graus

Propriedades magnéticas: não magnético

Capacidade de amortecimento: baixo (típico de ligas de alumínio)

9. Garantia e teste de qualidade

Procedimentos de teste padrão:

Composição química:

Espectroscopia de emissão óptica

Verificação de todos os principais elementos e impurezas

Teste mecânico:

Teste de tração (longitudinal e transversal)

Teste de dureza (Brinell ou Rockwell)

Condutividade elétrica para verificação do temperamento

Inspeção dimensional:

Diâmetro/dimensões em vários locais

Verificação de reta

Medição do acabamento da superfície

Inspeção visual:

Avaliação de defeitos de superfície

Verificação da qualidade do acabamento

Testes especializados (quando necessário):

Inspeção ultrassônica por ams-std -2154

Inspeção penetrante

Avaliação do fluxo de grãos

Exame microestrutural

Certificações padrão:

Relatório de teste da fábrica (en 10204 3.1)

Certificação de análise química

Certificação de propriedades mecânicas

Certificação de tratamento térmico

Relatório de inspeção dimensional

10. Aplicativos e considerações de design

Aplicações primárias:

Componentes do trem de pouso de aeronaves

Aeroportos e conectores

Elementos estruturais de alta resistência

Componentes automotivos críticos

Aplicações da indústria de defesa

Peças de máquina de precisão

Componentes de ferramentas de molde

Parafusos de alto desempenho e prendedores

Componentes do sistema hidráulico

Bielas de conexão e eixos de acionamento

Vantagens de design:

Excelente proporção de força / peso

Maginabilidade superior para peças complexas

Bom desempenho de fadiga

Alta resistência à fratura na condição T351

Estabilidade dimensional após a usinagem

Adequado para aplicações críticas de suporte de carga

Boa resistência ao desgaste com tratamentos de superfície apropriados

História comprovada em aplicações aeroespaciais

Propriedades previsíveis e consistentes

Amplamente disponível em vários tamanhos e formas

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