7050 Anel forjado de liga de alumínio de grande diâmetro

The 7050 large diameter aluminum alloy forged ring is an ultra-high-strength, heat-treatable aluminum-zinc-magnesium-copper alloy (Al-Zn-Mg-Cu series), specifically designed for structural components in aerospace and defense applications that demand extremely high strength, excellent fracture toughness, and good resistance to stress corrosion cracking (SCC) and exfoliation corrosion. Compared to 7075 alloy, also in the 7xxx series, 7050 achieves significantly improved fracture toughness and SCC resistance in thick sections, while maintaining excellent strength, through optimized alloy composition (lower copper content and higher zinc/magnesium ratio) and stringent production process control. Large diameter forged rings leverage the advantages of the forging Processo, resultando em uma estrutura interna densa, grãos refinados e um fluxo de grãos otimizado alinhado ao longo da circunferência do anel, garantindo uma maior confiabilidade e vida útil longa nas condições operacionais mais graves .

Elementos de liga primária:

Zinco (Zn): 5.9-6.7% (elemento de fortalecimento primário)

Magnésio (mg): 2.0-2.6% (fortalecimento sinérgico com zinco, aumenta a resposta de endurecimento da idade)

Cobre (Cu): 2.0-2.6% (aumenta a força, mas quantidades excessivas podem reduzir a resistência ao SCC)

Zircônio (Zr): 0.08-0.15% (forma dispersóides al₃zr, refina grãos, inibe a recristalização)

Material base:

Alumínio (AL): Equilíbrio

Impurezas controladas:

Ferro (Fe): 0,15% max

Silício (SI): 0,12% max

Manganês (MN): 0,10% max

Titânio (TI): 0,06% máximo

Outros elementos: 0,05% no máximo cada, 0,15% total total

Processo de forjamento premium (para anéis de grande diâmetro): A produção de 7050 anéis forjados de liga de alumínio de grande diâmetro representa o auge da tecnologia de forjamento de grau aeroespacial, exigindo um controle preciso sobre o derretimento, forjamento e processos de tratamento térmico para garantir que o material alcance o desempenho abrangente final:

Melt e preparação de lingote:

Os elementos primários de alumínio primário e de alta pureza de alta capacidade são usados .

Tecnologias avançadas de fusão e fundição, como derretimento a vácuo, proteção de gás inerte, SNIF/filtração e agitação eletromagnética, são empregados para garantir um teor de hidrogênio extremamente baixo e inclusões não metálicas no derretimento, atendendo à limpeza aeroespacial .}}}}}}}}}}}

Sistemas de fundição de Larga Direct-Chill (DC) ou de fundição contínua são utilizados para produzir lingotes de grande diâmetro com microestruturas uniformes e sem segregação. A adição de Zircônio (Zr) forma dispersóides de Al₃Zr durante a solidificação, refinando efetivamente os grãos como fundidos e inibindo a recristalização, o que é crucial para a forja subsequente e o desempenho final.

Tratamento de homogeneização do lingot:

Os lingotes passam por recozimento de homogeneização controlada com precisão (normalmente em 460-480 grau para 24-48 horas) para eliminar a macrosegregação, dissolver fases secundárias grosseiras e melhorar a dutilidade do lingot, preparando-o para forjamento subsequente de alta dforma

Preparação e inspeção de tarugos:

Condicionamento da superfície de lingote (escalpeamento ou moagem) para remover todos os defeitos da superfície .

A inspeção ultrassônica 100% é realizada para garantir que o lingote esteja livre de defeitos internos (e . g ., rachaduras, porosidade, inclusões grandes) que podem afetar o desempenho final, exigindo tipicamente o AMS 2630 Classe AA, o maior padrão na indústria aeroespacial.

Pré -aquecimento: o tarugo é uniformemente aquecido na faixa de temperatura de forjamento precisa (normalmente 400-450 grau) para garantir a ductilidade ideal, evitando o fusão incipiente (temperatura do Solidus) .

Sequência de forjamento (esquecimento do anel de grande diâmetro):

Perturbando e pré-forjamento: Lingotes grandes são submetidos a operações multidirecionais, múltiplas perturbadoras e desenhando em grandes prensas hidráulicas para quebrar grãos de moldes e formar formas de pré-forma adequadas (e . g .}, disco ou pancake).}}}.}, para obter grades minuciosas para alcançar moundin para obter o grão minuto para obter o grão minuto para alcançar minuciosamente para obter um grão minuto para obter o grão minuto para obter um grão minuto para alcançar moundin..

Piercing: Em grandes prensas hidráulicas, uma estrutura de anel preliminar é formada por piercing com matrizes ou mandelas . Esse processo compacta ainda mais o material e refina a microestrutura .

Formação de rolagem do anel: Este processo crítico de rolagem de anel é realizado em grandes máquinas de rolagem de anel vertical . radial contínua e compressão axial é aplicada à pré -forma do anel por um rolo principal e uma rolagem de mandril, aumentando continuamente o diâmetro do anel, ao longo da espessura da parede, a altura da altura do anel de altura do anel de altura do anel de altura do anel de altura do anel de altura.}}} força circunferencial e excelente fadiga e resistência à fratura .

Acabamento de forjamento de morrer (opcional): Para anéis com formas mais complexas ou requisitos de precisão dimensional extremamente alta, a modelagem final pode ser realizada em grandes prensas de forjamento de matriz para obter dimensões geométricas precisas e bom acabamento superficial .

Taxa de redução mínima: Normalmente requer pelo menos 3: 1 para garantir a eliminação completa da estrutura e a formação do fluxo de grãos otimizado .

Tratamento térmico:

Tratamento térmico da solução: A forjamento é aquecida a uma temperatura de solução precisa de aproximadamente 475-485 e mantida por tempo suficiente para dissolver totalmente elementos de liga (Zn, mg, Cu) na matriz de alumínio, formando uma solução sólida uniforme . uniformidade é controlada dentro de ± 3 graus.}

Extinção: O resfriamento rápido da temperatura de solução (normalmente de extinção da água, com temperatura da água controlada abaixo de 60 graus) para reter a velocidade de extinção superesaturada . é fundamental para as propriedades finais, garantindo resfriamento uniforme para anéis de seção espessa .}

Tratamento com envelhecimento:

T73 Temper: Tratamento de excesso de excesso de estágios ou vários estágios (e . g ., primeiro estágio 107 graus /4-6 horas, segundo estágio 165 graus /8-12 horas) .}}, resistida com raciocínio (7}}) .}}} com um leve sacrifício em força .

T74 Temper: Semelhante ao T73, normalmente realizado em temperaturas um pouco mais altas ou tempos de envelhecimento mais longos, com o objetivo de fornecer resistência SCC semelhante ao T73, mas com força um pouco mais alta .

T6 temperamento (menos comum para a seção espessa 7050): Envelhecimento artificial padrão, proporcionando força máxima, mas com maior suscetibilidade à corrosão do CEC e à esfoliação em seções grossas e peças de grande diâmetro, geralmente não recomendadas .

Acabamento e inspeção:

Deburrendo, endireitar, inspeção dimensional, verificações de qualidade da superfície .

Finalmente, testes não destrutivos abrangentes (e . g ., ultrassonic, penetrante, corrente de redemoinho) e análise microestrutural são realizados para garantir que o produto esteja em conformidade com os padrões aeroespaciais e de defesa .}}}}}}}}}

As propriedades mecânicas das ligas de alumínio forjadas 7050 de grande diâmetro dependem da espessura específica, do tempero do tratamento térmico e da otimização do processo de forjamento. T73 e T74 são os temperos mais comumente usados para 7050 de seção grossa devido ao seu equilíbrio ideal entre resistência e resistência à corrosão.

Distribuição de propriedades e anisotropia:

7050 forged rings, through precise ring rolling, have grain flow highly aligned along the ring's circumference. Therefore, circumferential (tangential) properties (strength, fatigue, fracture toughness) are typically optimal. Radial and axial properties are relatively lower, but their values still far exceed many other alloys, and their℃of anisotropy is lower than extruded ou produtos enrolados .

Efeito de espessura: a liga 7050 é particularmente hábil em manter suas propriedades mecânicas, incluindo resistência e resistência à fratura, mostrando uma vantagem significativa nas aplicações de seção espessa (E . g ., acima de 100mm), superior a 7075 liga .}}

Variação do núcleo a superfície de dureza: através de processos otimizados de extinção e envelhecimento, a variação de dureza é normalmente controlada em 5 HB, garantindo a uniformidade geral da propriedade .

Estresse residual: os temperamentos T7x51 ou T7x52 (alívio do estresse por alongamento ou compressão) são comumente usados para reduzir significativamente o estresse residual de têmpera, minimizar a distorção da usinagem e melhorar a resistência ao SCC .

A microestrutura de 7050 anéis forjados de liga de alumínio de grande diâmetro é a pedra angular de sua alta resistência e excelente resistência à corrosão, com ênfase particular na morfologia dos grãos, fases precipitadas e controle de defeitos .

Principais recursos microestruturais:

Estrutura de grãos e fluxo de grãos:

Finos e uniformes grãos recristalizados e grãos não recristalizados alinhados ao longo da direção de forjamento .

Fluxo de grãos: Durante o rolamento do anel, os grãos são fortemente alongados e formam uma estrutura fibrosa contínua ao longo da circunferência do anel . esse fluxo de grãos corresponde muito à direção do estresse principal do anel, melhorando significativamente a força circunferencial, a vida de fadiga e a resistência à fratura.}}}}}}}

Dispersóides: dispersóides finos de Al₃zr (aprox . 50-100 nm) formados por limites de grãos de zircônio (ZR) e dentro de grãos, inibindo efetivamente o recristalização e o crescimento dos grãos, garantindo uma microestrutura de granulação fina e fornecendo alguns fortalecedores.}}}}}}}}}}}}}

O tamanho do grão ASTM é tipicamente 6-8 ou mais fino .

Distribuição da fase de fortalecimento (precipitado):

A fase de fortalecimento primário em 7050 é o precipitado de zinco e magnésio rico em mgzn₂ (fase η) .

T73/T74 Os tratamentos excessivos levam a fases η mais grossas e mais uniformes e descontínuas, especialmente com a morfologia do precipitado otimizado nos limites dos grãos, o que reduz efetivamente a tendência para a propagação intergranular de trincas, melhorando significativamente a resistência à corrosão ao estresse (SCC) e à corrosão {2 2 {21 {22) e a corrosão de corrosão por estresse (SCC) e corrosão {2 2 {2 2 cem) e a corrosão {2 2 {21 {SCC) e a corrosão {22) e a corrosão de corrosão por estresse (SCC) e corrosão {2 2 {21) e a corrosão de corrosão por estresse (SCC) e corrosão {2 2)

Zonas sem precipitadas (PFZ): A largura das zonas livres de precipitadas ao longo dos limites dos grãos é estritamente controlada para equilibrar a força com resistência à resistência/SCC .

Alta densidade e eliminação de defeitos:

A imensa pressão aplicada durante o processo de forjamento fecha completamente defeitos internos, como porosidade, cavidades de encolhimento e bolsos a gás, que podem surgir durante o elenco, melhorando significativamente a densidade e a confiabilidade do material .

Efetivamente quebra e dispersa uniformemente pequenas quantidades de compostos e impurezas intermetálicos primários (E . g ., Fe, Si fases), reduzindo seus efeitos prejudiciais.

Limpeza metalúrgica:

As tecnologias de fusão e fundição de grau aeroespacial garantem conteúdo de inclusão não metálica extremamente baixo, atendendo aos requisitos de limpeza mais rigorosos .

A faixa de tamanho de 7050 anéis forjados de liga de alumínio de grande diâmetro é muito ampla e pode ser produzida sob medida de acordo com os requisitos rígidos dos setores aeroespacial, militar e outros .}

Capacidade de personalização:

Anéis forjados personalizados com vários tamanhos, formas e requisitos de tolerância podem ser produzidos de acordo com desenhos detalhados do cliente e especificações técnicas .

Normalmente oferecido em condições de usinada usinada ou acabado para garantir a facilidade e a precisão do processamento subsequente .

Demandas extremamente altas por precisão dimensional e qualidade da superfície, geralmente exigindo usinagem estrita após forjar .

A liga 7050 atinge principalmente suas excelentes propriedades mecânicas através de tratamento térmico .

Orientação de seleção de temperamento:

T73/T74 Tempers: Os temperamentos preferidos para grandes anéis forjados de diâmetro 7050 . fornecem excelente resistência à rachadura de corrosão ao estresse (SCC) e à corrosão da esfoliação, mantendo alta resistência, o que é crucial para as aplicações aeroespaciais críticas de segurança .}} t74 geralmente oferece uma força mais alta a {.}}}), geralmente oferece uma resistência levemente a {.}}}}}

T6 Temper: Não recomendado para aplicações sensíveis à seção espessa ou SCC devido a SCC significativamente menor e resistência à corrosão de esfoliação em comparação com T73/T 74.

Alívio do estresse residual:

TXX51: Solução tratada térmico, seguida por pelo menos 1 . 5% de alongamento para alívio do estresse e, em seguida, envelhece . Este é um método eficaz para eliminar o estresse residual de têmpera, reduzindo significativamente a distorção da usinagem.

TXX52: Solução tratada térmico, seguida de compressão para alívio do estresse e depois envelhecido . adequado para formas complexas ou componentes grandes onde o alongamento não é viável .

A usinagem de 7050 alumínio de alumínio de grande diâmetro anéis forjados requer máquinas-ferramentas de alto desempenho, ferramentas especializadas e controle rigoroso de processos para lidar com suas tensões residuais de alta resistência e potencial .

Orientação de fabricação:

MACHINABILIDADE: A liga 7050 geralmente tem boa máquinabilidade, mas as forças de corte são relativamente altas e lascas longas e pegajosas podem ser geradas . requer ferramentas nítidas, ângulos de ancas grandes, amplo resfriamento e lubrificação e um sistema de evacuação de ChIP eficiente .}}}

Estresse residual: 7050 Esperados têm tensões residuais significativas . TXX51/TXX52 Os tratamentos reduzem efetivamente esses . durante a usinagem, estratégias como usinagem simétrica e cortes superficiais multi-pas-passageiros devem ser empregados para minimizar a distorção.}

Tratamento de superfície:

Anodizando: Tipo II (sulfúrico) ou tipo III (duro) é recomendado, proporcionando resistência ao desgaste, resistência à corrosão e isolamento . anodizante dura melhora significativamente a dureza da superfície e a resistência ao desgaste .

Revestimentos de conversão: Os revestimentos de conversão sem cromato ou cromo servem como excelentes iniciadores para tinta .

Revestimentos: Aplicado em aplicativos aeroespaciais para fornecer proteção e funcionalidade adicionais .

Soldabilidade: Conventional fusion welding of 7050 alloy is poor, leading to significant strength loss and susceptibility to hot cracking and porosity. Fusion welding is generally not recommended. If joining is necessary, solid-state joining techniques like Friction Stir Welding (FSW) or mechanical fastening should be considered.

A resistência à corrosão da liga 7050, particularmente sua resistência à rachadura de corrosão por estresse (SCC) e corrosão da esfoliação, é uma característica essencial que a distingue de outras ligas de alumínio de alta resistência .

Estratégias de proteção contra corrosão:

Seleção de temperamento: Os temperamentos T73 ou T74 são cruciais para a liga 7050 para fornecer resistência à corrosão da CEC e esfoliação ideal .

Tratamento de superfície:

Anodizando: O método de proteção mais comum para ligas aeroespaciais de alumínio, formando um filme denso de óxido que aumenta a corrosão e a resistência ao desgaste .

Revestimentos de conversão química: Sirva como excelentes iniciadores para tintas ou adesivos .

Sistemas de revestimento: Os sistemas de alto desempenho e sistemas de acabamento são usados, especialmente em ambientes corrosivos .

Gerenciamento de corrosão galvânica: Quando em contato com metais incompatíveis, medidas de isolamento, como revestimentos, juntas ou ânodos de sacrifício, devem ser empregados .

Considerações de design:

Proporção extrema de força / peso: 7050 é uma das ligas de alumínio mais fortes e combinadas com sua densidade relativamente baixa, é uma escolha ideal para fortalecer extremo em componentes estruturais, um requisito principal no aeroespacial .

Excelente resistência à fratura: Mantém alta resistência, mesmo em seções grossas, melhorando a tolerância a danos e a margem de segurança das estruturas .

Crackamento superior de corrosão ao estresse (SCC) e resistência à corrosão da esfoliação: Fornece maior confiabilidade e vida útil mais longa em ambientes de serviço complexos .

Desempenho otimizado da fadiga: Fluxo de grãos forjado e microestrutura densa estendem significativamente a vida de fadiga .

Boa estabilidade dimensional: Através de tratamentos TXX51/TXX52, o estresse residual é minimizado, garantindo a estabilidade dimensional durante o processamento e o uso em serviço .

Confiabilidade extremamente alta: Controle rigoroso sobre a fusão, forjamento e tratamento térmico, juntamente com testes abrangentes não destrutivos, garantem defeitos internos mínimos no material .

O controle de qualidade para 7050 anéis forjados de liga de alumínio de grande diâmetro está entre os mais rigorosos dos produtos de grau aeroespacial, garantindo o mais alto nível de confiabilidade e segurança .

Procedimentos de teste padrão:

Certificação de matéria -prima: Análise estrita de composição química para garantir a conformidade com AMS, ASTM, etc . e rastreabilidade completa dos números de calor, datas de produção, etc .

Controle de processo de fusão e fundição: Conteúdo de hidrogênio, limpeza (avaliada por padrões como setembro de 1920/1940 ou DDA-P9TF40), uniformidade microestrutural do lingote (macro-segregação, tamanho do grão) .

Monitoramento do processo de forjamento: Monitoramento em tempo real da temperatura de forjamento, pressão, quantidade de deformação e taxa de deformação para garantir o refinamento de grãos e a formação de fluxo de grãos .

Monitoramento do processo de tratamento térmico: Uniformidade da temperatura do forno (AMS 2750E), Soluirização de temperatura e tempo, taxa de extinção, curva de envelhecimento, etc ., frequentemente usando termopares para medir diretamente a temperatura da peça .

Análise de composição química: Espectrômetro, xrf, etc ., para verificar todos os elementos de liga e conteúdo de impureza .

Teste de propriedade mecânica:

Teste de tração: Amostras coletadas em várias direções (radial, tangencial/circunferencial e axial), testando UTs, ys, el . normalmente, as amostras são coletadas de raios internos, médios e externos e diferentes alturas do anel .

Teste de dureza: Brinell, Rockwell dureza, etc ., medições de vários pontos para avaliar a uniformidade .

Teste de impacto: Para aplicações criogênicas ou sensíveis à resistência .

Teste de fadiga:

Teste de resistência à fratura: Valor K1c, normalmente usando as amostras de CT (tensão compacta) ou Senb (Bend Bend Bend), dependendo da espessura, avaliando rigorosamente a resistência à propagação da crack .

Teste de corrosão por estresse (SCC) Teste: Teste de ring C (ASTM G38), teste de taxa de deformação lenta (SSRT, ASTM G129) ou teste de feixe carregado (ASTM G44) para verificar a resistência do SCC de tempers T73/T74 .

Teste de corrosão de esfoliação: EXCO Teste (ASTM G34) para verificar a resistência à corrosão da esfoliação .

Teste não destrutivo (NDT):

Testes ultrassônicos: Inspeção 100% volumétrica, normalmente necessária para atender ao nível AA ou SAE ARP 1924, o método mais crítico para detectar defeitos internos (E . g ., inclusões, micro-racks, porosidade) .}

Teste penetrante: Detecta defeitos de quebra de superfície (AMS 2645) .

Testes atuais de redemoinho: Detecta defeitos superficiais e próximos à superfície .

Teste radiográfico: Para reinspeção de defeitos internos em áreas críticas específicas .

Análise microestrutural: Exame metalográfico para avaliar o tamanho dos grãos, fluxo de grãos, grau de recristalização, morfologia e distribuição precipitada, tipos de defeitos, etc .

Inspeção de qualidade dimensional e superficial: Medições precisas usando máquinas de medição de coordenadas (CMMs), scanners a laser, perfilômetros, etc .

Padrões e certificações:

Está em conformidade com o SAE AMS 4108 (7050 Esquecos de alumínio), AMS 4109 (7050- t7452), AMS 2630 (inspeção ultrassônica), ASTM B247, ISO, EN, GB/T e outros padrões aeroespaciais e da indústria.}}}}}}}}}}

Certificações do sistema de gerenciamento da qualidade: AS9100 (aeroespacial), ISO 9001.

EN 10204 Tipo 3 . 1 ou 3.2 Relatórios de teste de material podem ser fornecidos e a certificação de terceiros pode ser organizada mediante solicitação do cliente.

7050 Diâmetro de alumínio de grande diâmetro Os anéis forjados são componentes estruturais críticos indispensáveis em campos de ponta, como aeroespacial e defesa .

Áreas de aplicação primárias:

Aeroespacial:

Casas de motor de aeronaves, anéis de componentes da turbina, anéis de conexão com raízes da lâmina de ventilador, anéis de quadros estruturais

Anéis estruturais de trem de pouso, anteparas de fuselagem, molduras de portas

Anéis de conexão com foguetes e mísseis, anéis interestragem, anéis de reforço estrutural

Anéis estruturais críticos para satélites e estações espaciais

Defesa e militar:

Grandes suportes de pistolas de artilharia, corridas de torre

Anéis de carga de veículos militares de alto desempenho, anéis estruturais de embarcações marinhas

Industrial de ponta:

Anéis de precisão em equipamentos de fabricação de semicondutores

Grandes componentes de máquinas rotativas de alta velocidade

Certos equipamentos especializados que exigem resistência, resistência e confiabilidade extremamente alta

Vantagens de design:

Razão final de força / peso: Fornecendo a maior resistência enquanto atinge extrema peso leve de componentes estruturais, um requisito principal na indústria aeroespacial .

Excelente resistência à fratura: Mantém alta resistência, mesmo em seções grossas, melhorando a tolerância a danos e a margem de segurança das estruturas .

Crackamento superior de corrosão ao estresse (SCC) e resistência à corrosão da esfoliação: Fornece maior confiabilidade e vida útil mais longa em ambientes de serviço complexos .

Desempenho otimizado da fadiga: Fluxo de grãos forjado e microestrutura densa estendem significativamente a vida de fadiga .

Boa estabilidade dimensional: Através de tratamentos TXX51/TXX52, o estresse residual é minimizado, garantindo a estabilidade dimensional durante o processamento e o uso .

Confiabilidade extremamente alta: Por meio de fusão rigorosa, forjamento e controle de tratamento térmico e testes não destrutivos abrangentes, são garantidos defeitos internos mínimos no material .

Limitações de design:

Alto custo: Devido a processos de fabricação complexos, matérias -primas caras e controle rigoroso de qualidade, o custo de 7050 esquecentes é significativamente maior do que outras ligas de alumínio .

Baixa soldabilidade: A soldagem convencional de fusão não é recomendada; A união mecânica ou fascinante é normalmente usada . técnicas de união de estado sólido (e . g ., fsw) são opções limitadas .

Desempenho de alta temperatura: As ligas de alumínio geralmente não suportam bem as altas temperaturas . 7050, a força diminuirá significativamente com o uso a longo prazo acima de 120 graus .

Desafios de usinagem: Embora a máquinabilidade seja boa, alta resistência significa forças de corte altas, exigindo máquinas-ferramentas de alta rigidez e ferramentas especializadas e atenção ao controle de estresse residual .

Considerações econômicas e de sustentabilidade:

Custo total do ciclo de vida: Apesar do investimento inicial significativo, o desempenho ultra-alto e a longa vida útil de 7050 seguiros em componentes aeroespaciais críticos reduzem significativamente os custos totais do ciclo de vida, incluindo manutenção, substituição e consumo de combustível .}, seu valor excede em muito o custo do material .}}}

Utilização do material: Forjamento, como um processo de forma próximo, ajuda a reduzir o desperdício de matéria-prima .

Impacto ambiental: As ligas de alumínio são altamente recicláveis, alinhadas com os princípios de desenvolvimento sustentável . Os efeitos de economia de energia e redução de emissão da ponderação leve são significativos .

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