7075 liga grande de alumínio Die Forgus

7075 A grande liga de alumínio forçam a combinação de materiais de alto desempenho e tecnologias avançadas de fabricação. O 7075 é uma liga da série Al-Zn-Mg-Cu de alta força, conhecida por sua resistência à tração excepcional, força de escoamento e bom desempenho de fadiga. Especialmente no temperamento T6 ou T7351, sua força pode ser comparável a certos aços. Esqueiros grandes de matriz normalmente se referem a componentes que pesam dezenas a centenas de quilogramas, com dimensões de até vários metros e formas complexas, amplamente utilizadas em campos aeroespaciais, navais, ferroviários e outros campos, com requisitos extremos para relação de força / peso, confiabilidade e estabilidade dimensional. Através do processo de forjamento em larga escala, as vantagens mecânicas da liga 7075 são totalmente exploradas, enquanto a estrutura densa de grãos e o fluxo de grãos contínuos formados durante o forjamento garantem a integridade e a confiabilidade a longo prazo de grandes componentes sob cargas extremas e ambientes severos.

Elementos de liga primária:

Zinco (Zn): 5. 1-6. 1% (elemento de fortalecimento principal, forma a solução sólida quaternária alznmgcu e fases precipitadas)

Magnésio (mg): 2. 1-2. 9% (se fortalece sinergicamente com zinco, forma a fase de fortalecimento de mgzn₂)

Cobre (Cu): 1. 2-2. 0% (melhora a força e a dureza, mas pode reduzir a resistência à corrosão)

Cromo (cr): 0. 18-0. 28% (refina grãos, inibe a recristalização, melhora a resistência à rachadura na corrosão do estresse)

Material base:

Alumínio (AL): Equilíbrio

Impurezas controladas:

Ferro (fe): 0. 50% max

Silício (Si): 0. 40% max

Manganês (mn): 0. 30% max

Titânio (Ti): 0. 20% max

Outros elementos: {{0}}. 05% max cada, 0,15% total total

Processo de fabricação (para grandes formas de matriz): A produção de 7075 grandes perdoas de matriz é uma engenharia de sistemas extremamente complexa e precisa, colocando demandas muito altas em equipamentos, matrizes, controle de processos e gerenciamento da qualidade. O objetivo é maximizar seu potencial de força ultra-alto, otimizando a resistência à corrosão por corrosão por tensão e a estabilidade dimensional.

Preparação de matéria-prima e lingotes de tamanho grande:

Os lingotes de grande qualidade e de baixa importância são selecionados como forjando tarugos. A produção de lingote requer técnicas avançadas de fundição (como fundição semi-contínua) para garantir uma estrutura interna uniforme, ausência de defeitos macroscópicos e segregação mínima.

Os lingotes devem sofrer análise rigorosa de composição química e inspeção ultrassônica para garantir a qualidade metalúrgica.

Múltiplas passações perturbadoras e desenhando:

Grandes lingotes normalmente passam por meio de passagem de vários passos e desenhando pré-forjamento para quebrar estruturas grossas e fundidas, refinar grãos, eliminar porosidade interna e segregação e formar uma estrutura uniforme e de grão fino com fluxo de grãos contínuos.

A pré-forjamento é realizada em grandes prensas hidráulicas ou petrolíferas, com controle preciso da temperatura e quantidade de deformação.

Corte:

Os tarugos são cortados com precisão de acordo com as dimensões pré-forjadas e os requisitos finais de forjamento.

Aquecimento:

Bailetes grandes são aquecidos uniformemente e lentamente em fornos de forjamento avançados para garantir uma penetração completa do calor. A uniformidade da temperatura do forno deve cumprir os padrões AMS 2750E Classe 1, evitando superaquecimento que possa causar o derretimento dos limites de grãos. O aquecimento é frequentemente realizado sob uma atmosfera controlada para reduzir a oxidação.

Grande formação de forjamento de matriz:

Uma ou mais greves/pressões precisas são aplicadas em 10, 000- ton ou até dezenas de milhares de toneladas de grandes prensas hidráulicas ou martelos forjando. O projeto de matriz é extremamente complexo, utilizando técnicas de simulação de CAE para prever com precisão o fluxo de metal, campos de temperatura e campos de tensão, garantindo que as linhas de fluxo de metal sigam o contorno complexo da peça e atinjam a modelagem próxima.

Forjamento passo a passo: Para peças extremamente complexas ou muito grandes, a forjamento pode ser realizada em várias matrizes e etapas para formar gradualmente a forma final.

Aparar:

Após o forjamento, o flash pesado ao redor da periferia do forjamento grande é removido.

Tratamento térmico:

Tratamento térmico da solução: O forjamento grande é aquecido em um forno de tratamento térmico grande com precisão controlado a aproximadamente 475 graus ± 5 graus e mantido por tempo suficiente para permitir que elementos de liga se dissolvam completamente na solução sólida. É necessária uma uniformidade de temperatura extremamente alta.

Tireização: Resfriamento rápido da temperatura de solução. Para seguimentos grandes, os grandes tanques de têmpera são normalmente usados para a extinção da água (temperatura ambiente ou água morna), suplementados por circulação forçada para garantir um resfriamento uniforme e rápido, evitando tensão excessiva de têmpera ou extinção incompleta. A temperatura da mídia e a intensidade de agitação da mídia é crítica.

Tratamento com envelhecimento:

Temperamento T6: Tratamento padrão do envelhecimento artificial para alcançar a força máxima, mas é sensível ao SCC.

T7351 Têmpera: Tratamento de envelhecimento artificial em dois estágios ou em vários estágios, que é uma escolha comum de temperamento para grandes seguimentos de 7075 no aeroespacial, com o objetivo de melhorar a resistência à rachadura de corrosão por estresse (SCC), mantendo alta resistência.

Alívio de tensão de tração/compressão grande (por exemplo, T7351):

Após a queima, os grandes seios geralmente requerem alívio do estresse usando grandes máquinas de tração ou compressão para reduzir significativamente o estresse residual de têmpera, minimizar a distorção da usinagem e melhorar a estabilidade dimensional. Esta etapa é particularmente crítica para grandes componentes.

Acabamento e inspeção:

Deburrendo, peening (melhora o desempenho da fadiga), inspeção dimensional, verificações da qualidade da superfície.

Finalmente, testes não destrutivos abrangentes (por exemplo, ultrassônicos, penetrantes, corrente de Foucault) e testes de propriedade mecânica são realizados para garantir que o produto atenda às mais altas especificações aeroespaciais ou relevantes da indústria.

7075 Esquecos grandes de matriz exibem propriedades mecânicas excepcionais nas temperaturas T6 e T7351, tornando-as uma escolha preferida para aplicações de alta resistência, de alta carga e de grande porte. Seus indicadores de desempenho são geralmente estritamente exigidos pelos padrões aeroespaciais ou industriais especiais, com valores garantidos distinguidos para direções longitudinais (L), transversais (LT) e transversais de transverso (ST).

Uniformidade da propriedade e anisotropia:

O tamanho e o peso de grandes seios da matriz tornam um desafio de propriedade mecânica interna. No entanto, os processos avançados de forjamento e tratamento térmico maximizam a uniformidade da propriedade.

O controle preciso do fluxo de grãos permite o desempenho ideal nas principais direções de carregamento e melhora as propriedades transversais e curtas-transversais, reduzindo a anisotropia geral, especialmente em áreas críticas.

A microestrutura de 7075 grandes seios de matriz é a garantia fundamental de sua força ultra-alta, alta tenacidade, alto desempenho de fadiga e tolerância a danos, tendo um impacto decisivo nas propriedades macroscópicas.

Principais recursos microestruturais:

Estrutura de grãos refinados, uniformes e densos:

Depois de perturbar e morrer forjando com uma grande proporção de forjamento, grãos grossos e fundidos são completamente quebrados, formando grãos recristalizados finos, uniformes e densos. Isso elimina defeitos de elenco, como porosidade, bolsos a gás e segregação, melhorando significativamente a ductilidade, a tenacidade e a vida de fadiga do material.

Os dispersóides formados por elementos como cromo (CR) (por exemplo, al₁₈cr₂mg₃) prendem efetivamente os limites dos grãos, inibindo o crescimento excessivo de grãos durante o tratamento térmico e mantendo o fortalecimento dos grãos finos.

Fluxo de grãos contínuos altamente conforme para a forma de peça:

Esta é a característica e vantagem mais significativas de grandes formas de morte. À medida que o metal flui plasticamente dentro da cavidade grande, seus grãos são alongados e formam linhas de fluxo fibrosas contínuas que estão de perto com as complexas estruturas externas e internas complexas da parte.

Esse alinhamento de fluxo de grãos com a direção de estresse primária da parte sob condições operacionais reais transfere efetivamente as cargas, melhorando significativamente o desempenho da fadiga da parte, a resistência ao impacto, a tenacidade à fratura e a resistência à rachadura de corrosão ao estresse em áreas de estresse crítico (por exemplo, grandes fios de conexão, cantos, seções transversais variadas). Em grandes componentes, o controle e a continuidade do fluxo de grãos são cruciais para a integridade estrutural geral.

Controle preciso e distribuição uniforme das fases de fortalecimento (precipitados):

Após o tratamento térmico e envelhecimento da solução estritamente controlada, as fases de fortalecimento primário η 'ou η (mgzn₂) precipitam uniformemente na matriz de alumínio com tamanho ideal, morfologia e espaçamento.

Para grandes 7075 seguimentos, o tratamento de envelhecimento (por exemplo, T7351 Temper) visa melhorar significativamente a resistência à rachadura de corrosão por estresse (SCC) de componentes grandes por envelhecimento de dois estágios ou em vários estágios, formando mais uniformemente distribuído fases de tamanho e controle de grãos e controlando os limites de grãos a serem dispensados a serem escritos. Isso é particularmente importante para a sensibilidade do SCC em seções espessas de componentes grandes.

Alta limpeza metalúrgica e baixa taxa de defeito:

Grandes esquecedores têm uma estrutura interna densa, livre de defeitos de fundição. Através do controle estrito do conteúdo de impureza da matéria-prima, a formação de fases prejudiciais ricas em ferro ou rica em silício é reduzida, garantindo assim a tenacidade, a vida de fadiga e a tolerância a danos do material. Grandes seios para aplicações aeroespaciais geralmente requerem níveis extremamente baixos de inclusões não metálicas e são garantidas por uma inspeção ultrassônica 100% para a qualidade interna.

7075 A liga grande de alumínio grande forço é normalmente usada em aplicações com requisitos rigorosos para precisão dimensional e tolerâncias geométricas e podem obter produção complexa e próxima da rede.

Capacidade de personalização:

Grandes perdoas são tipicamente altamente personalizados, produzidos com base em modelos CAD complexos e desenhos de engenharia fornecidos pelos clientes.

Os fabricantes devem possuir recursos fortes de design e fabricação de matrizes, bem como equipamentos de forjamento e tratamento térmico ultra grande.

Serviços completos podem ser prestados, desde pré-forjamento de matéria-prima, forjamento de matriz, tratamento térmico, alívio do estresse até usinagem áspera/acabamento.

As propriedades da liga 7075 são altamente dependentes do tratamento térmico, especialmente o tratamento com envelhecimento. Para seguros grandes, a uniformidade e a profundidade do tratamento térmico são os principais desafios.

Orientação de seleção de temperamento:

Temperamento T6: Para seguros grandes, o temperamento T6 raramente é usado, a menos que o ambiente seja confirmado como livre de riscos de quebra de corrosão por estresse.

T7351 Têmpera: Esta é a escolha preferida para grandes setoras de 7075 em setores industriais aeroespaciais e de alta confiabilidade. Ele fornece excelente resistência à rachadura de corrosão por tensão e estabilidade dimensional, mantendo alta resistência. Essa combinação de propriedades é particularmente crucial para componentes de seção espessa.

A usinagem de 7075 grandes perdoas de matriz geralmente requer equipamentos grandes e de alta rigidez e processos otimizados.

Orientação de fabricação:

MACHINABILIDADE: 7075 em tempers T6/T7351 possui alta dureza e boa máquinabilidade, mas para componentes grandes, com grandes subsídios de usinagem, são necessárias ferramentas de alta rigidez e alta rigidez.

Estresse residual: Esqueios grandes têm alta tensão residual após a extinção. O temperamento T7351 (incluindo alívio da tensão de tração) pode controlar efetivamente a distorção da usinagem. Na usinagem de precisão de grandes componentes, uma estratégia de usinagem em vários estágios, incluindo o desbastamento do desbaste de estresse, deve ser empregado para minimizar a distorção.

Soldabilidade: A soldabilidade convencional de fusão de 7075 liga é muito ruim, altamente propensa a rachaduras quentes e perda severa da força da articulação. Para aplicações de conexão grandes, as conexões parafusadas de alta resistência são normalmente usadas ou a soldagem de estado sólido (como a soldagem de fricção) pode ser considerado para áreas específicas de não carregar, com avaliação estrita de seu impacto no desempenho geral.

A resistência à corrosão de 7075 grandes formas de liga de alumínio é uma consideração crítica por seu serviço de longo prazo, especialmente em ambientes complexos, como condições marinhas ou úmidas.

Estratégias de proteção contra corrosão:

Seleção de liga e temperamento: Para grandes 7075, especialmente aqueles usados em ambientes exigentes, como vasos aeroespaciais e navais, o temperamento T7351 é obrigatório para maximizar a resistência ao estresse por corrosão e corrosão da esfoliação.

Tratamento de superfície:

Anodizando: O método de proteção mais comum e eficaz, formando um filme denso de óxido na superfície de forjamento, aumentando a corrosão e a resistência ao desgaste. Para componentes grandes, o tamanho do tanque de anodização e o controle de processos são cruciais.

Revestimentos de conversão química: Sirva como bons iniciadores para tintas ou adesivos, fornecendo proteção adicional à corrosão.

Sistemas de revestimento de alto desempenho: Os revestimentos anticorrosão de alto desempenho de várias camadas podem ser aplicados em ambientes extremamente corrosivos.

Gerenciamento de corrosão galvânica: Quando em contato com metais incompatíveis, medidas estritas de isolamento (por exemplo, juntas, revestimentos isolantes, selantes) devem ser tomados para evitar a corrosão galvânica, o que é particularmente importante em grandes estruturas complexas.

As propriedades físicas de 7075 grandes perdoas de liga de alumínio são os principais dados de entrada no design de aeronaves, navios e máquinas pesadas.

Considerações de design:

Razão final de força / peso: 7075 Esquecos grandes fornecem uma excelente relação força / peso em grandes estruturas, ideal para obter redução de peso e aumentar a carga útil.

Alta confiabilidade e tolerância a danos: A combinação do processo de forjamento e as características de alta resistência da liga 7075 garantem a confiabilidade a longo prazo e a tolerância a danos de grandes componentes sob cargas graves, particularmente adequadas para estruturas críticas de carga de carga.

Integração de grandes formas complexas: A grande forjamento de matriz pode produzir geometrias complexas em forma de rede, integrando várias funções, reduzindo os custos de contagem de peças e montagem. Isso é crucial para grandes componentes estruturais integrais, como quadros principais de aeronaves e vigas de convés de navios.

Excelente desempenho de fadiga: A força de fadiga superior o torna adequado para grandes componentes submetidos a cargas cíclicas, como acessórios de asa de aeronaves.

Gerenciamento de quebra de corrosão por estresse: Selecionar o temperamento de envelhecimento apropriado (T7351) é fundamental para superar sua sensibilidade inerente ao SCC e garantir a segurança a longo prazo de grandes componentes.

Controle de estresse residual: Controlar o estresse residual em grandes obrigações é um foco essencial no design e no processamento, afetando a estabilidade dimensional e a deformação da usinagem.

O controle de qualidade para 7075 grandes formas de liga de alumínio é extremamente rigoroso e complexo e deve cumprir o nível mais alto de padrões aeroespaciais e industriais.

Procedimentos de teste padrão:

Rastreabilidade completa do ciclo de vida: Todos os dados de produção e teste devem ser totalmente registrados e rastreáveis do lingote à entrega final, garantindo o controle de qualidade em todas as etapas.

Certificação de matéria -prima:

Análise de composição química (espectrômetro de emissão óptica, ICP) para garantir a conformidade com AMS, ASTM, etc., especialmente para controle de segregação em grandes lingotes.

Inspeção interna de defeitos: teste ultrassônico de larga escala 100% (UT) para garantir que os lingotes e os espaços em branco pré-forjados estejam livres de defeitos macroscópicos.

Monitoramento do processo de forjamento:

Monitoramento e gravação em tempo real de parâmetros-chave, como temperatura do forno, temperatura de forjamento, pressão, quantidade de deformação, taxa de deformação e temperatura da matriz para garantir a estabilidade e a repetibilidade do processo de forjamento.

Inspeção em processo/off-line em forma de forjamento e dimensões.

Monitoramento do processo de tratamento térmico:

Controle preciso e gravação da uniformidade da temperatura do forno para grandes fornos de tratamento térmico (cumprindo o AMS 2750E Classe 1), a temperatura da mídia e a intensidade de agitação da mídia e o tempo de transferência de Quench.

Registro contínuo e análise das curvas de temperatura/tempo do tratamento térmico.

Análise de composição química:

Re-verificação da composição química em lote dos esquecedores finais, juntamente com verificações no local em áreas críticas.

Teste de propriedade mecânica:

Teste de tração: Amostras coletadas em direções L, LT e ST de vários locais representativos, estritamente testados para UTS, YS, EL de acordo com os padrões, garantindo que valores mínimos garantidos sejam atendidos. A representatividade dos locais de amostragem é particularmente importante para grandes componentes.

Teste de dureza: Medições de vários pontos para avaliar a uniformidade geral.

Teste de impacto: Teste de impacto em Notch Charpy, se necessário.

Teste de resistência à fratura: K1C ou JIC Teste para componentes críticos para garantir que os requisitos de tolerância a danos sejam atendidos.

Teste de corrosão por estresse (SCC) Teste:

Todos os grandes 7075 esquecidos (especialmente no temperamento T7351) são obrigatórios sujeitos a testes de sensibilidade ao SCC (por exemplo, teste de anel C, ASTM G38/G39) para garantir que nenhum SCC ocorra nos níveis de tensão especificados.

Teste não destrutivo (NDT):

Teste ultrassônico (UT): Inspeção de defeitos internos 100% para todos os grandes perdoas críticas de carga (de acordo com o nível AMS 2154, Classe AA ou Classe A) para garantir porosidade, inclusões, delaminações, rachaduras etc.

Teste Penetrante (PT): 100% de inspeção de superfície (de acordo com o padrão AMS 2644) para detectar defeitos de quebra de superfície.

Testes atuais de redemoinho (ET): Detecta defeitos superficiais e próximos à superfície, bem como uniformidade do material.

Teste radiográfico (RT): Inspeção de raios-X ou raios gama para determinadas áreas específicas para avaliar a densidade interna.

Análise microestrutural:

Exame metalográfico para avaliar o tamanho dos grãos, continuidade do fluxo de grãos, grau de recristalização, morfologia e distribuição precipitadas, especialmente características dos precipitados de limites de grãos, garantindo a conformidade com os requisitos de alta resistência e resistência ao CEC.

Inspeção de qualidade dimensional e superficial:

Medição dimensional 3D precisa usando grandes máquinas de medição de coordenadas (CMM) ou varredura a laser, garantindo precisão dimensional e tolerâncias geométricas de formas complexas.

A rugosidade da superfície, inspeção de defeitos visuais.

Padrões e certificações:

Os fabricantes devem ser certificados ISO 9001, AS9100 (Sistema de Gerenciamento da Qualidade Aeroespacial).

Os produtos devem cumprir os rigorosos padrões aeroespaciais e industriais, como AMS (Especificações de Material Aeroespacial), ASTM B247 (Esquecos de liga de alumínio), MIL (Especificações Militares).

EN 10204 Tipo 3.1 ou 3.2 Relatórios de teste de material podem ser fornecidos e a certificação independente de terceiros pode ser organizada mediante solicitação do cliente.

7075 A grande liga de alumínio dos pentos são o material preferido para componentes estruturais críticos em vasos aeroespaciais, vasos navais, trânsito ferroviário e indústrias nucleares devido à sua excepcional proporção de força-peso, alta confiabilidade, tolerância a danos e excelente desempenho de fadiga.

Áreas de aplicação primárias:

Aeroespacial: Componentes estruturais de aeronaves de carga primária (por exemplo, excesso de asa, molduras de fuselagem grandes, suportes principais do trem de pouso, postos de motor, molduras de portas, acessórios de conexão de alta carga), cubos de rotor principal de helicóptero, casos de transmissão.

Indústria naval: Principais componentes estruturais do casco para navios de alto desempenho, bases de mastro, conectores grandes, componentes estruturais do sistema de armas transportadas de navios, buscando levedura e alta resistência.

Trânsito ferroviário: Conectores de corpos de trem de alta velocidade, componentes críticos de bogie, estruturas de suporte a pantógrafo, para redução de peso e aumento das margens de segurança.

Indústria nuclear: Suportes estruturais internos para instalações nucleares, componentes do sistema de refrigeração, etc., exigindo confiabilidade extremamente alta e estabilidade a longo prazo dos materiais.

Máquinas e equipamentos pesados: Grandes barras de guindaste, componentes críticos de conexão para escavadeiras, flanges de vasos de alta pressão.

Vantagens de design:

Razão final de força / peso: Achola uma redução significativa de peso em grandes estruturas, melhorando o desempenho do equipamento e a eficiência energética.

Alta confiabilidade e tolerância a danos: A combinação do processo de forjamento e das características de 7075 liga fornece excelente vida à fadiga, resistência à resistência à fratura e à corrosão do estresse, garantindo um serviço seguro a longo prazo de grandes componentes sob cargas extremas e ambientes complexos.

Integração de grandes formas complexas: A grande forjamento de matriz pode produzir geometrias complexas em forma de rede próxima, integrando várias funções, reduzindo os custos de contagem de peças e montagem, o que é uma vantagem significativa para grandes componentes estruturais integrais.

Excelente desempenho de fadiga: Crucial em grandes estruturas submetidas a cargas cíclicas repetidas.

Limitações de design:

Alto custo: Custo da matéria -prima, custo de desenvolvimento de mortos, investimento em equipamentos de forjamento e custo de usinagem de precisão são extremamente altos, limitando sua aplicação nas indústrias em geral.

Ciclo de fabricação longo: O design e a fabricação de matrizes para seguros grandes complexos, bem como os ciclos de forjamento e tratamento térmico de várias passagens, são longos, exigindo planejamento preciso da produção.

Limitações de tamanho: As dimensões de forjamento são limitadas pelo equipamento de forjamento existente (dezenas de milhares de toneladas de imprensa).

Baixa soldabilidade: Os métodos tradicionais de soldagem de fusão geralmente não são usados para 7075 grandes estruturas de carga de carga.

Desempenho de alta temperatura: Não é adequado para ambientes operacionais de longo prazo acima de 120 graus.

Considerações econômicas e de sustentabilidade:

Aplicações de alto valor: Grandes 7075 Esquecos são usados principalmente em campos estratégicos, com demandas extremamente altas por desempenho, confiabilidade e segurança, onde seu alto custo é compensado pelas melhorias significativas de desempenho e margens de segurança que eles fornecem.

Eficiência de utilização do material: Tecnologia avançada de forjamento de forjamento de rede próxima e usinagem de precisão Maximize a redução de resíduos do material, embora para grandes peças, a usinagem de usinagem ainda possa ser substancial.

Simpatia ambiental: As ligas de alumínio são altamente recicláveis, alinhadas com os princípios de fabricação verde e economia circular.

Segurança aprimorada: O desempenho superior dos perdoas aprimora diretamente a segurança de aeronaves, navios e outros equipamentos, que é a maior manifestação de seu valor.

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