7050鍛造アルミニウムラウンドバー

7050鍛造アルミニウムラウンドバー

高強度7050鍛造アルミニウムラウンドバーは、航空宇宙、軍事、自動車製造、機械製造などのさまざまな分野で重要な役割を果たします。

1.材料の構成と製造プロセス

 

 

7050鍛造アルミニウムラウンドバーは、非常に高強度、熱処理可能なアルミニウム - 亜鉛とマグネシウム銅合金が特別に設計されており、例外的な強度、丈夫さ、疲労抵抗、および優れた応力腐食亀裂(SCC)耐性を提供するように特別に設計されています。輪郭は、航空宇宙、軍事、非常に高性能の産業用途に理想的な選択肢となっています。

一次合金要素:

亜鉛(Zn):5.9-6.9%(一次強化要素)

マグネシウム(mg):2.0-2.6%(亜鉛で動作して強化段階を形成する)

銅(cu):2.0-2.6%(強度と応力腐食抵抗を強化する)

ジルコニウム(ZR):0.08-0.15%(穀物精製器、再結晶を阻害する)

基本材料:

アルミニウム(AL):バランス

制御不純物:

鉄(FE):最大0.15%以下

シリコン(SI):最大0.12%以下

マンガン(MN):最大0.10%以下

チタン(TI):最大0.06%以下

クロム(CR):最大0.04%以下

その他の要素:それぞれ0.05%未満、合計0.15%以下

プレミアム鍛造プロセス:

溶融準備:

高純度の一次アルミニウム(最小99.9%)

±0.03%の耐性を持つ合金要素の正確な制御

超高清潔さのためのマルチステージろ過システム(セラミックフォームフィルター、ディープベッドフィルター)

真空の脱ガスまたは高度なSNIF脱ガス(水素<0.08 mL/100g)

AL-ZRマスター合金を使用した穀物の洗練と再結晶制御

欠陥のない大規模なインゴットのための高度なダイレクトシル(DC)鋳造技術

均質化:

460-480 24-48時間の460-480度でのマルチステージ均質化

厳密な温度制御:±3度

合金要素の均一な分布を確保し、マクロ分離を排除するための低速冷却速度

ビレットの準備:

表面コンディショニング(スカルピングまたはフライス式)

100%超音波検査(AMS 2630クラスA1またはASTM E2375レベル2に準拠)

予熱:380-420程度、正確な温度均一性制御を備えています

鍛造シーケンス:

オープンダイ、クローズドダイ、または放射状の鍛造を含むマルチステージ鍛造

変形温度:350-400程度(再結晶温度以下で正確に制御)

油圧プレス容量:5、000-50、000トン(バーのサイズと複雑さによって異なります)

粒子の流れと変形速度を最適化するためのコンピューター支援設計と制御

最小削減比:4:1から6:1、密集した均一な内部構造と鋳造構造の排除を確保する

ソリューション熱処理:

475-485 2-4時間(直径依存)の学位

温度の均一性:±3度

クエンチング培地への迅速な移動(<5 seconds)

クエンチング:

温水クエンチ(60-80度)またはポリマークエンチ

腐食抵抗を最適化するための制御冷却速度

ストレス緩和(T7451/T74511気性の場合):

残留応力を軽減するための制御ストレッチング(1-3%プラスチック変形)

2段階の人工老化(T7451/T74511テンパーの場合):

第一段階:6-10時間の120度(GPゾーンの形成)

第2段階:8-16時間の160度(η 'およびη相の形成、SCC抵抗の向上)

すべての生産段階は、厳しい品質管理、非破壊的なテスト、およびトレーサビリティ管理の対象となります.

 

 

2. 7050鍛造ラウンドバーの機械的特性

 

 

財産

T7451

T74511

T7651

T76511

テスト方法

究極の引張強度

500-550 mpa

500-550 mpa

520-570 mpa

520-570 mpa

ASTM E8

降伏強度(0.2%)

450-500 mpa

450-500 mpa

470-520 mpa

470-520 mpa

ASTM E8

伸長(2インチ)

8-12%

8-12%

7-10%

7-10%

ASTM E8

硬度(ブリネル)

150-165 hb

150-165 hb

160-175 hb

160-175 hb

ASTM E10

疲労強度(5×10℃のサイクル)

170-200 mpa

170-200 mpa

180-210 mpa

180-210 mpa

ASTM E466

せん断強度

280-320 mpa

280-320 mpa

300-340 mpa

300-340 mpa

ASTM B769

破壊靭性(K1C、典型)

30-40mpa√m

30-40mpa√m

25-35mpa√m

25-35mpa√m

ASTM E399

プロパティ配布:

軸対.ラジアルプロパティ:<5% variation in strength properties (forging provides excellent anisotropy)

大きな直径バーの内部プロパティのバリエーション:通常5%未満

表面硬度のコアバリエーション:<5 HB

タフネス強度バランス:7050合金は、高強度を維持しながら7075- T6と比較して優れた骨折の靭性を提供します

ストレス腐食亀裂抵抗:T7451/T74511テンパーは非常に高いSCC耐性を提供し、T6テンパーよりも優れています

 

 

3.微細構造特性

 

 

主要な微細構造の特徴:

穀物構造:

再結晶と細長い穀物の細かく均一な混合構造

ストレス方向に沿って方向付けられ、優れた機械的特性を提供する鍛造形状と整列した粒の流れ

ジルコニウムによって形成されたアルゾル分散型は、粒子の成長と再結晶を効果的に阻害します

ASTM粒サイズ6-9(45-16μm)

沈殿物分布:

η '(mgzn₂)およびη(mgzn₂)フェーズ:2段階の老化を介して形成され、一次強化を提供する

固溶体中のCuおよびMg含有量は、SCC耐性にとって重要です

Al₂cumg、Alzncu、Al₂cuなどの一次金属間化合物の非常に少量と制御されたサイズ

テクスチャ開発:

制御された鍛造プロセスは、特定のテクスチャ、強度、靭性、およびSCC抵抗を最適化するテクスチャを作成します

特別な機能:

SCC抵抗を最大化するために正確に制御された粒界沈降(GPゾーンとη ')のサイズと分布

粒界で最適化された亜鉛枯渇ゾーン、陽極腐食経路が減少する

高い冶金清潔さ、包含欠陥を最小限に抑えます

 

 

4.次元仕様と公差

 

 

パラメーター

標準範囲

精密耐性

商業寛容

テスト方法

直径

100-700 mm

±0.4mm最大200mm

±0.8mm最大200mm

マイクロメーター/キャリパー

   

200mmを超える±0.2%

±0.4%200mmを超えています

 

楕円形

N/A

直径の耐性の40%

直径の耐性の60%

マイクロメーター/キャリパー

長さ

1000-6000 mm

±3mm

±6mm

巻尺

まっすぐ

N/A

0.4mm/m

0.8mm/m

ストレート/レーザー

表面の粗さ

N/A

1.6μmRAマックス

3.2μmRAマックス

プロファイロメーター

終了の四角性をカットします

N/A

0.3度最大

0.6度最大

分度器

 

標準の利用可能なフォーム:

鍛造丸いバー:直径100mmから700mm

カスタムカットツーレングスサービスが利用可能

特別な公差と表面仕上げ(e {. g .、皮をむいて、地面、精度がターンされます)リクエストに応じて利用可能

T7451、T74511、T7651、T76511などのさまざまな熱処理気性で利用可能

 

 

5.気性の指定と熱処理オプション

 

 

気性コード

プロセスの説明

最適なアプリケーション

重要な特性

T7451

溶液処理 +ストレス緩和 + 2段階の人工老化のために伸びる

高強度の優れた応力腐食亀裂抵抗

高強度、優れたSCC抵抗、寸法安定性

T74511

t 7451 +まっすぐに

不規則なセクション、低い残留応力に適しています

T7451に似ていますが、複雑な形状の場合

T7651

溶液処理 +ストレス緩和 + 2段階の人工老化のために伸びる

高強度の優れた剥離腐食抵抗

高強度、優れた剥離腐食抵抗

T76511

t 7651 +まっすぐに

不規則なセクション、低い残留応力に適しています

T7651に似ていますが、複雑な形状の場合

 

気性選択ガイダンス:

T7451/T74511:設計に高強度と例外的な応力腐食亀裂(SCC)抵抗のバランスが必要な場合の主要な選択

T7651/T76511:設計にはわずかに高い強度と剥離腐食に対する特異的抵抗が必要な場合に使用

鍛造プロセスは、あらゆる方向でより均一な特性と低い残留応力を提供し、重要な構造コンポーネントにより適しています

 

 

6.機械加工と製造特性

 

 

手術

ツール材料

推奨されたパラメーター

コメント

旋回

炭化物、PCD

vc =150-450 m/min、f =0.1-0.4 mm/rev

優れた表面仕上げのための高速加工、チップ避難への注意

掘削

炭化物、ブリキコーティング

vc =60-150 m/min、f =0.1-0.3 mm/rev

クーリントドリルが推奨され、深い穴に適しています

ミリング

炭化物、HSS

vc =200-700 m/min、fz =0.08-0.2 mm

高陽性のレーキ角度ツール、カットの大きな深さ、高飼料

タッピング

HSS-E-PM、TICNコーティング

vc =10-25 m/min

優れた糸の品質のための適切な潤滑

リーミング

炭化物、HSS

vc =40-100 m/min、f =0.15-0.4 mm/rev

H7許容範囲は達成可能です

のこぎり

炭化物の先端の刃

vc =600-1500 m/min

大きな直径バーの精密な切断に適しています

 

製造ガイダンス:

加工性評価:50%(1100アルミニウム= 100%)、6061よりも機械が難しく、7075よりも簡単です

チップフォーメーション:細かく壊れたチップを形成する傾向がありますが、チップは積み上げられ、良いチップの避難が必要です

クーラント:水溶性切断液(10-15%濃度)、高流量冷却。オイルベースの切断液も使用できます

ツールの摩耗:高く、PCDまたはコーティングされた炭化物ツールをお勧めします

溶接性:従来の溶接方法は推奨されず、特別なアプリケーション(E {. g {.、摩擦攪拌溶接)、溶接後の重大な強度損失に限定されています

コールドワーキング:フォーマリティが不十分で、コールド曲げ、スタンピングなどには適していません.

ホットワーキング:鍛造は、厳密に制御された温度とひずみ速度の下で実行する必要があります

表面処理:陽極酸化することができます(硫黄陽極酸化を推奨)が、銅含有量が高いため、黄色がかった色合いを示す場合があります

ストレス腐食亀裂:T7451/T74511テンパーは非常に高いSCC抵抗を提供します。

 

 

7.腐食抵抗と保護システム

 

 

環境タイプ

抵抗定格

保護方法

予想されるパフォーマンス

産業雰囲気

良い

陽極酸化 +シーリング

10-15年

海洋雰囲気

良い

陽極酸化 +シーリング/絵画

5-10年

海水浸漬

公平

厳格なコーティングシステム、またはクラッディング

コーティングの品質とメンテナンスに依存します

高湿度

良い

陽極酸化 +シーリング

10-15年

ストレス腐食

優れた(T74/T76テンパー)

追加の保護は必要ありません

非常に低い感受性、7075- T6よりも優れています

剥離

優れた(T76気性)

追加の保護は必要ありません

非常に低い感受性

ガルバニック腐食

良い

適切な分離

異なる金属を使用した慎重な設計

 

表面保護オプション:

陽極酸化:

タイプII(硫酸):10-25μmの厚さ、摩耗および耐食性を高め、染色することができます

タイプIII(ハード):25-75厚さ、高摩耗用途の場合

変換コーティング:

Chromate Conversion Coatings(MIL-DTL -5541):塗料または接着剤の優れたベースは、腐食保護を提供します

クロムフリーの代替品:環境に準拠しています

塗装システム:

エポキシプライマー +ポリウレタントップコート:航空宇宙環境に適した優れた長期保護を提供します

クラッディング:

極端な腐食性環境では、純粋なアルミニウムまたは腐食耐性の合金層で被覆することを考慮することができます

 

 

8.エンジニアリング設計の物理的特性

 

 

財産

価値

設計考慮事項

密度

2.80 g/cm³

体重計算と構造最適化

融解範囲

482-635程度

熱処理ウィンドウと溶接の制限

熱伝導率

150 W/m·K

熱管理、熱伝達設計

電気伝導率

37-39%iacs

電気導電率は、電気アプリケーションの導電率

比熱

860 j/kg・k

熱質量と熱容量の計算

熱膨張(CTE)

23.6 ×10⁻⁶/K

温度の変動による寸法変化

ヤングモジュラス

71.0 GPA

たわみと剛性の計算

ポアソンの比率

0.33

構造分析パラメーター

減衰容量

ミディアムロー

振動と騒音制御

 

設計上の考慮事項:

動作温度範囲:-60程度+100程度(この上に強度が大幅に低下します)

極低温性能:低温での強度のわずかな増加、靭性は良いままです

磁気特性:非磁性

リサイクル性:高価値リサイクル可能な材料

寸法安定性:T7451/T74511テンパーで優れており、精密加工に適しています

強度と重量の比:アルミニウム合金の中で最も高い航空宇宙材料に最適

 

 

9.品質保証とテスト

 

 

標準テスト手順:

化学組成:

光学放出分光法

不活性ガス融合(水素含有量)

すべての合金要素と超低不純物含有量の検証

機械的テスト:

引張試験(縦方向、横方向、短い横方向)

硬度テスト(Brinell、複数の場所)

破壊靭性テスト(K1C、ASTM E399ごと)

疲労試験(必要に応じて、e . g {.、回転ビーム疲労)

ストレス腐食亀裂テスト(SCC、ASTM G44、G47ごと)

非破壊テスト:

超音波検査(100%体積、AMSあたり2630クラスA1、AMS-STD -2154、またはASTM E2375レベル2)

渦電流テスト(表面および表面近くの欠陥)

浸透剤検査(表面欠陥)

X線撮影テスト(内部巨視的欠陥)

微細構造分析:

穀物サイズの決定

穀物の流れパターンの検証

沈降評価(TEM/SEM)

再結晶度評価

寸法検査:

CMM(座標測定機)検証

直径、長さ、まっすぐ、楕円形など.

標準認定:

ミルテストレポート(en 10204 3.1または3.2)

化学分析認定

機械的特性認証

熱処理/鍛造認証

非破壊検査認定

AMS 4106(鍛造)、AMS 4107(bar)、ASTM B247(forgings)、およびその他の航空宇宙基準への適合

AS9100またはISO 9001品質管理システムの認定

 

 

10.アプリケーションと設計上の考慮事項

 

 

主要なアプリケーション:

航空宇宙構造:

胴体フレーム、翼のスパー、ストリンガー

着陸装置コンポーネント

航空機コネクタとファスナー

エンジンパイロンコンポーネント

軍事と防衛:

軍用機の構造コンポーネント

ミサイルおよびロケット構造

装甲車両の重要な負荷を含む部品

高性能機械:

高精度テスト機器コンポーネント

重要なレーシングカーの部品

カビとダイコンポーネント(特定の場合)

設計上の利点:

超高強度と優れた強度と重量の比率

優れた応力腐食亀裂(SCC)抵抗(特にT7451気性)

7075- t6よりも優れた骨折の靭性が良好です

鍛造プロセスは粒の流れを最適化し、疲労抵抗と異方性を高める

低消光残留応力(ストレス緩和治療による)

精密機械加工に適した優れた寸法安定性

非磁性

設計の制限:

主に重要な航空宇宙アプリケーションに使用される高コスト

溶接性が低い、従来の溶接はお勧めしません

寒冷作業には適していない非常に貧弱な形成性

耐熱性が低いため、パフォーマンスは高温で急速に低下します

非常に厳しい加工と熱処理要件、特殊な機器と厳格な制御が必要です

中程度の腐食抵抗は、通常、陽極酸化またはコーティングの保護が必要です

経済的考慮事項:

高性能合金、初期コストは、汎用のアルミニウム合金よりも大幅に高くなります

複雑な製造および検査プロセスは、生産コストを追加します

高コストにもかかわらず、その優れたパフォーマンスは重要なアプリケーションではかけがえのないものです

持続可能性の側面:

循環経済に貢献する高価値リサイクル可能な材料

航空宇宙の軽量設計は、燃料消費量の減少と炭素排出に貢献しています

生産プロセスは厳格な環境規制の下にあります

マテリアル選択ガイダンス:

設計で最大強度、優れた骨折の靭性、疲労抵抗、優れた応力腐食亀裂抵抗のバランスが必要な場合、7050を選択します。

圧力をかける成分、着陸装置、翼のスパー、およびその他の重要な航空宇宙構造に特に適しています

わずかに高い強度が必要な場合は、T7651の気性を選択し、剥離腐食に対する特定の耐性が必要です

溶接または複雑なコールドフォーミングを必要とするアプリケーションには適していません

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