
7075小さなアルミニウム合金が忘れられます
7075航空宇宙の小さなアルミニウム合金ダイフォージングは、航空業界で使用するために設計された高度に専門化されたコンポーネントであり、極端な条件にさらされ、例外的な強度、腐食抵抗、および機械的特性を必要とします.}
1.マテリアルの概要と製造プロセス
7075アルミニウム合金は、2xxxシリーズ航空宇宙のアルミニウム合金の後に最高の強度のアルミニウム合金の1つとして有名な超高強度Al-Zn-Mg-Cuシリーズ合金である.}特別な疲労パフォーマンス、{8 8}の特に疲労パフォーマンス、{8}}の特別な疲労パフォーマンス、{8}}.}の特別な疲労性.特定の鋼に匹敵する{.ダイ鍛造プロセスを介して小さな部品を製造すると、7075合金の機械的利点を完全に活用し、鍛造中に形成された密な粒子構造と連続した粒子流を活用し、極端な負荷と厳しい環境の下で成分の信頼性を確保します.}}
一次合金要素:
亜鉛(Zn):5.1-6.1%(主な強化要素、Alznmgcu四級固形溶液を形成し、沈殿相)
マグネシウム(mg):2.1-2.9%(亜鉛で相乗的に強化され、mgzn₂強化段階を形成します)
銅(Cu):1.2-2.0%(強度と硬度が向上しますが、耐食性を減らす可能性があります)
クロム(cr):0.18-0.28%(穀物を改良し、再結晶を阻害し、ストレス腐食亀裂抵抗を改善します)
基本材料:
アルミニウム(AL):バランス
制御不純物:
鉄(FE):最大0.50%
シリコン(SI):最大0.40%
マンガン(MN):0.30%最大
チタン(TI):0.20%最大
その他の要素:それぞれ0.05%、合計0.15%
製造プロセス(小さなダイの鍛造のため):7075の小さなダイの鍛造品の生産には、ストレス腐食亀裂抵抗を最適化しながら、超高強度の可能性を最大化することを目的とした非常に厳格なプロセス制御が必要です.
原材料の準備:
不純物含有量が少ない高品質の7075インゴットまたは押し出しバーは、ビレット.の鍛造ビレットとして選択されています。材料は、内部欠陥がないように、厳密な化学組成分析と超音波検査を受ける必要があります.}
切断:
ビレットの長さは、鍛造の寸法と形状に応じて正確に切断され、体積と体重がダイの鍛造要件を満たすことを保証します.
加熱:
ビレットは、正確に制御された炉で均一に加熱されます(通常は{400-470程度の間に、穀物境界の融解または粗大化を引き起こす可能性のある過熱を回避します).は、高強度合金、温度の均一性と酸化制御が重要です.}}
鍛造フォーメーションのダイ:
鍛造ハンマーまたは油圧プレスを使用して、加熱されたビレットは事前に設計されたダイに配置され、1つ以上の正確なストライク/圧力.によって形成されます。ダイカビティは、金属フローラインが部品の形状をたどり、穀物を洗練し、内部の欠陥を排除するように複雑に設計されています.
事前に埋められ、鍛造仕上げ:複雑な形状の場合、これには2つのステップが含まれる場合があります。燃焼前(ラフブランクの準備)と仕上げ(微細な整形).亀裂を防ぐために、変形の量と速度を厳密に制御する必要があります.}
トリミング:
鍛造後、鍛造の周辺の周りの過剰なフラッシュが削除されます.
熱処理:
ソリューション熱処理:鍛造は約475度±5度に加熱され、合金要素が固形溶液に溶解するように十分な時間保持され、7075のために溶液温度の高精度は、穀物境界融解を避けるために重要です.}
消光:超飽和固形溶液を保持するために、通常は水消光(室温または温水)による溶液温度からの急速な冷却{.最終的な特性にとってクエンチングレートは重要です.
老化治療:
T6気性:最大の強度を達成するために、標準の人工老化処理(通常は24時間以上120度以上保持)ですが、SCC .に敏感です
T7351気性:2段階または多段階の人工老化治療(E . g .、8時間107度保持し、15時間163度で15度)、ストレス腐食亀裂(SCC)耐性を改善しながら、高強度.}これは、{9}}の一般的な選択です{9}}
ストレートリングとストレス緩和(e . g .、t7351):
寸法を修正するために消光した後、機械的矯正が必要になる場合があります.
T7351の気性の場合、消光後に引張応力緩和が行われ、消光ストレスを大幅に減らし、機械加工の歪みを最小限に抑え、寸法の安定性を改善する.
仕上げと検査:
討論、ショットピーニング(疲労性能の向上)、寸法検査、表面品質チェック.
最後に、包括的な非破壊試験(E {. g .、超音波、浸透剤)および機械的特性テストが実行され、製品が仕様を満たすように{.}
2. 7075の小さなダイの鍛造品の機械的特性
7075小さなダイファーミングは、T6およびT7351テンパーで例外的な機械的特性を示し、高強度の高負荷アプリケーション.よりも好ましい選択肢となっています。
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プロパティタイプ |
T6典型的な値 |
T7351典型的な値 |
テスト方向 |
標準 |
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究極の引張強度(UTS) |
550-590 mpa |
480-520 mpa |
縦方向(l) |
ASTM B557 |
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降伏強度(0.2%YS) |
480-520 mpa |
410-450 mpa |
縦方向(l) |
ASTM B557 |
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伸長(2インチ) |
8-12% |
10-15% |
縦方向(l) |
ASTM B557 |
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ブリネルの硬度 |
160-175 hb |
135-150 hb |
N/A |
ASTM E10 |
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疲労強度(10℃) |
150-180 mpa |
140-170 mpa |
N/A |
ASTM E466 |
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破壊靭性k1c |
25-30mpa√m |
28-35mpa√m |
N/A |
ASTM E399 |
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せん断強度 |
310-340 mpa |
280-310 mpa |
N/A |
ASTM B769 |
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弾性率 |
71 GPA |
71 GPA |
N/A |
ASTM E111 |
特性の均一性と異方性:
ダイ鍛造プロセスは、7075の鍛造に優れた粒子の流れを与え、主な荷重方向に最適な特性を示し、横方向の特性を改善し、全体的な異方性.を減らします。
T7351気性は、調整された老化処理を通じて少量の強度を犠牲にして、横方向(SL)および短透過(ST)方向の応力腐食亀裂(SCC)に対する耐性を大幅に改善します.
3.微細構造特性
7075の小さな死の鍛造の微細構造は、それらの超高強度と例外的な信頼性の中心にあります.
主要な微細構造の特徴:
洗練された密な穀物構造:
鍛造プロセスは、粗いas-cast粒子を完全に分解し、細かく、均一な、密な再結晶粒を形成し、気孔率やガスポケットなどの鋳造欠陥を排除します50-150}微量は、50-150}マイクロメートル{50-150.}}}}}}の範囲に及びます。
クロム(CR)やマンガン(MN)などの元素によって形成された分散型は、粒子の境界を効果的にピン留めし、過度の粒子の成長と再結晶を阻害し、細粒の強化を維持します.
最適化された連続的な穀物の流れ:
金属がダイキャビティ内に流れると、その粒子は細長く、パーツの複雑な外部および内部構造に沿って連続的な線維流線を形成します.
実際の動作条件下での部品の主要な応力方向とのこの粒子流量は、負荷を効果的に転送し、部品の疲労性パフォーマンス、衝撃の靭性、ストレス腐食亀裂抵抗を大幅に改善します(E . g .、角、ボス、穴). .
強化段階の均一な分布(沈殿物):
T6気性では、主要な強化フェーズ(E {. g .、η 'またはgpゾーン)は、粒子内の細かい分散粒子として均一に沈殿し、最高の強度を提供します.
T7351気性では、2段階または多段階の老化を介して、より大きく、より均一に分布した平衡η(Mgzn₂)相が形成され、粒界沈殿物がより粗くて不連続になります.これにより、グレイン境界エネルギーが効果的に減少し、ストレス耐性耐性を大幅に改善します{4}
高い冶金清潔さ:
ダイフォーミングは内部的に密度が高く、鋳造欠陥がありません(収縮、気孔率、粗い包含物など).
鉄(Fe)やシリコン(SI)などの不純物要素の厳密な制御は、粗い、脆い鉄、またはシリコンが豊富な相の形成を最小限に抑え、材料の靭性と疲労抵抗をさらに高めます.
4.次元仕様と公差
7075小さなダイファーミングは、生産で高精度と複雑な形状を達成できます.
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パラメーター |
典型的なサイズの範囲 |
コマーシャルフォーム耐性(T6/T7351) |
精密機械加工耐性 |
テスト方法 |
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最大長/直径 |
50 - 500 mm |
±0.5%または±1 mm |
±0.05 -±0.2 mm |
CMM/キャリパー |
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最小壁の厚さ |
3 - 25 mm |
±0.5 mm |
±0.1 -±0.2 mm |
CMM/厚さゲージ |
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重量範囲 |
0.05 - 10 kg |
±5% |
N/A |
電子スケール |
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表面粗さ(偽造) |
ra 6.3 - 25μm |
N/A |
ra 1.6 - 6.3μm |
プロファイロメーター |
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平坦さ |
N/A |
0.2 mm/100mm |
0.05 mm/100mm |
フラットネスゲージ/cmm |
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垂直 |
N/A |
0.5度 |
0.1度 |
角度ゲージ/cmm |
カスタマイズ機能:
ダイのデザインと生産は、詳細な顧客CADモデルとエンジニアリング図面に基づいて実行できます.
事前形成、仕上げの鍛造、トリミング、熱処理、ラフ/仕上げの機械加工などのサービスを提供できます.
5.気性の指定と熱処理オプション
7075合金の特性は、熱処理、特に老化治療に大きく依存しています.
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気性コード |
プロセスの説明 |
典型的なアプリケーション |
重要な特性 |
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O |
完全にアニールされ、軟化します |
さらに処理する前の中間状態 |
最大延性、最低強度、冷たい作業に簡単です |
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T6 |
溶液熱処理、その後人工的に老化します |
最大強度要件ですが、SCCに敏感です |
最高の強さ、高い硬度 |
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T73 |
溶液熱処理、そして過剰に覆われています |
高応力腐食亀裂抵抗、わずかに低い強度 |
高いSCC抵抗、良好なタフネス |
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T7351 |
溶液熱処理、人工的に熟成されたストレス抑制されたストレス抑制 |
航空宇宙、高SCC抵抗、高次元の安定性 |
高強度、最適なSCC耐性、最小限の残留応力 |
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T7352 |
溶液熱処理、人工的に老化した、圧縮応力緩和 |
T7351に似ていますが、特定の形状の場合 |
高強度、最適なSCC耐性、最小限の残留応力 |
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T7651 |
溶液熱処理、人工的に熟成された、伸びたストレス緩和、剥離耐性T7351よりも優れています |
剥離腐食リスク領域、中程度のSCC耐性、高強度 |
良好な剥離抵抗、高強度 |
気性選択ガイダンス:
T6気性:環境がストレス腐食亀裂のリスクをもたらさない究極の強度を必要とするアプリケーションに適しています{.
T7351気性:航空宇宙および高度の信頼性の産業用途に優先される選択。高強度を維持しながら、優れた応力腐食亀裂抵抗と寸法の安定性を提供する.
6.機械加工と製造特性
7075スモールダイファームは機械加工性が良好ですが、溶接性が低い.
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手術 |
ツール材料 |
推奨されたパラメーター |
コメント |
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旋回 |
炭化物、HSS |
vc =100-300 m/min、f =0.1-0.6 mm/rev |
チップ管理、アンチビルドアップエッジ |
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ミリング |
炭化物、HSS |
vc =150-450 m/min、fz =0.05-0.3 mm |
高剛性、高速、熱散逸への注意 |
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掘削 |
炭化物、HSS |
vc =40-80 m/min、f =0.05-0.15 mm/rev |
鋭い切断エッジ、大きなヘリックス角度、クーリントスルークーラントが好む |
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タッピング |
HSS-E-PM |
vc =8-20 m/min |
適切な潤滑は、糸の引き裂きを防ぎます |
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溶接 |
推奨されていません(融合溶接) |
7075には溶接性が低く、割れや筋力損失が発生しやすい |
リベット、ボルトティング、または摩擦溶接/摩擦攪拌溶接(FSW)をお勧めします |
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表面処理 |
陽極酸化、変換コーティング |
陽極酸化は、色が濃く、硬く、耐摩耗性があり、耐性耐性があります |
広く適用され、審美的で保護的なニーズを満たしています |
製造ガイダンス:
加工性:T6/T7351の7075は、高い硬度と良好な機械性を備えているため、表面品質が高く.鋭いツールを使用する必要があります。
溶接性:7075合金の従来の融合溶接は非常に貧弱で、接合、機械的留め具({2}} g . g . g . g .、bolting、riveting)、または固体溶接技術を必要とするアプリケーションの場合、ホットクラッキングと関節強度の深刻な喪失になりやすくなりやすくなります。溶接、摩擦攪拌溶接FSW)は通常.を使用します
残留応力:クエンチされた7075鍛造には、特に精密機械加工された部分では、残留応力が高く.があります。T7351(引張応力緩和を備えた)温度は、機械加工の歪みを効果的に制御できます.
7.腐食抵抗と保護システム
7075合金の腐食抵抗は2xxxシリーズ合金よりも優れていますが、超高強度アルミニウム合金の間で中程度であり、特に剥離腐食とストレス腐食亀裂(SCC).に敏感です
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腐食タイプ |
T6(典型) |
T7351(典型) |
保護システム |
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大気腐食 |
良い |
素晴らしい |
陽極酸化、または特別な保護は必要ありません |
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海水腐食 |
適度 |
良い |
陽極酸化、高性能コーティング、ガルバニック分離 |
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ストレス腐食亀裂(SCC) |
非常に敏感です |
非常に低い感度 |
T7351気性、またはカソード保護を選択します |
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剥離腐食 |
適度に敏感です |
非常に低い感受性(T7651より良い) |
T7351/T7651気性、表面コーティングを選択します |
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顆粒間腐食 |
適度に敏感です |
非常に低い感度 |
熱処理制御 |
腐食保護戦略:
合金と気性の選択:ほとんどのアプリケーション、特に航空宇宙では、T7351またはT7651の強度を強くお勧めします。
表面処理:
陽極酸化:最も一般的で効果的な保護方法は、鍛造表面に密な酸化物膜を形成し、7075の耐食性と耐摩耗性.、クロム酸酸酸化(CAA)と硫酸酸酸化(SAA)が両方とも適しています.
化学変換コーティング:塗料または接着剤の優れたプライマーとして機能し、追加の腐食保護を提供する.
高性能コーティングシステム:腐食耐性コーティングは、非常に腐食性の環境で適用できます.
ガルバニック腐食管理:互換性のない金属と接触する場合、分離測定(e {. g .、ガスケット、絶縁コーティング)を採取する必要があります{.}
8.エンジニアリング設計の物理的特性
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財産 |
価値 |
設計考慮事項 |
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密度 |
2.81 g/cm³ |
軽量デザイン |
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融解範囲 |
477-635程度 |
熱処理と溶接ウィンドウ |
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熱伝導率 |
130 W/m·K |
熱管理、熱散逸設計 |
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電気伝導率 |
33%IAC |
中程度の電気伝導率 |
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比熱 |
960 j/kg・k |
熱質量と熱容量の計算 |
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熱膨張(CTE) |
23.6 ×10⁻⁶/K |
温度の変動による寸法変化 |
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ヤングモジュラス |
71 GPA |
たわみと剛性の計算 |
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ポアソンの比率 |
0.33 |
構造分析パラメーター |
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減衰容量 |
低い |
振動と騒音制御 |
設計上の考慮事項:
究極の強度と重量の比率:7075は並外れた強度と重量の比率を提供し、極度の減量が必要な航空宇宙と高性能の自動車産業に理想的な選択肢となっています{.
高い信頼性:鍛造プロセスと7075合金の高強度の組み合わせにより、重度の負荷の下での部品の長期的な信頼性が保証されます.
複雑な形状の統合:ダイ鍛造は、ネット型の近くの複雑な幾何学を生成し、その後の機械加工を大幅に削減し、製造コストとリードタイムを削減する.
優れた疲労性能:繰り返される循環荷重にさらされるコンポーネントに適しています.
ストレス腐食亀裂管理:適切な老化防止度(T7351/T7651)を選択することは、その固有のSCC感度を克服するために重要です{.
メソッドの参加:溶接性が低いことを考えると、設計は機械的結合または高度なソリッドステート溶接方法.を優先する必要があります
9.品質保証とテスト
7075の品質制御小さなアルミニウム合金ダイの鍛造は重要であり、特に内部品質、機械的特性、ストレス腐食亀裂抵抗に注意してください.
標準テスト手順:
原材料認証:
AMS、ASTMなどへのコンプライアンスを確保するための化学組成分析(光学放出分光計).
ビレットが内部欠陥がないことを確認するための超音波検査(UT).
鍛造プロセス監視:
鍛造温度、圧力、およびダイ条件のリアルタイム監視.
鍛造形状と寸法のプロセスのランダム検査.
熱処理プロセス監視:
炉温度の均一性(AMS 2750Eクラス1あたり)と時間制御、特に溶液と多段階の老化の正確な制御.
メディアの温度と攪拌強度制御を消光.
化学組成分析:
最終忘却のバッチ化学組成の再確認.
機械的プロパティテスト:
引張試験:UTS、YS、EL .をテストするために、代表的な場所とオリエンテーション(縦方向、横方向、短透過)から取得したサンプル
硬度テスト:全体的な均一性を評価するためのマルチポイント測定.
インパクトテスト:必要に応じてcharpy v-notchインパクトテスト.
破壊靭性テスト:重要なコンポーネントのK1CまたはJICテスト.
ストレス腐食亀裂(SCC)テスト:
Cリングまたは曲がったビームテスト:T7351/T7651 TEMPERS .のASTM G38/G39ごとのSCC感度テストは、7075合金.の重要なテスト項目です。
非破壊検査(NDT):
超音波検査(UT):毛穴、包含、妄想などを確保するためのすべての重要な鍛造の100%内部欠陥検査.
浸透試験(PT):表面破壊欠陥を検出するための100%の表面検査.
渦電流テスト(ET):表面および表面近くの欠陥を検出し、物質的な均一性.
微細構造分析:
粒子サイズ、穀物の流れの連続性、再結晶の程度、沈殿物の形態と分布を評価するための金属学的検査、特に粒界沈殿物の特性{.}
寸法および表面の品質検査:
キャリパー、マイクロメーター、座標測定機(CMM)、または光学測定機器.を使用した正確な測定
表面粗さ測定.
基準と認定:
AMS 4133(7075- T7351 forgings)、AMS 4134(7075- T7651 forgings)、ASTM B247(アルミニウム合金鍛造)、EN 15908(アルミニウムおよびアルミニウム合金 - 鍛造)、およびその他のアエロスケートおよび産業標準
品質管理システムの認定:ISO 9001、AS9100(航空宇宙).
EN 10204 Type 3 . 1材料テストレポートを提供でき、サードパーティの独立した認証を顧客のリクエストに応じて手配できます。
10.アプリケーションと設計上の考慮事項
7075小さなアルミニウム合金ダイの忘却は、航空宇宙、高性能の自動車、および高級機器フィールドで広く使用されています。
主要なアプリケーション領域:
航空宇宙:プライマリ負荷を含む航空機構造コンポーネント(E {. g .、翼のスパーフィッティング、フレーム、フレーム、着陸装置コンポーネント、エンジンマウント、フラップトラック)、クリティカルコネクタ、油圧システムコンポーネント、高負荷ブラケット.}
高性能自動車:レースカーまたは高性能の民間車のサスペンションシステムコンポーネント(E {. g {.、ステアリングナックル、コントロールアーム)、ホイールハブ、パワートレインコンポーネント、エンジンマウント、究極の軽量化と強度.
防衛と軍事:さまざまな武器システム、ミサイル体の部分、ヒューズコンポーネント、照準システムブラケット.の重要な構造コンポーネント.
スポーツ用品:高強度の自転車コンポーネント(E {. g .、クランク、ペダル)、クライミングギア(E . g {.、高強度カラビナー)、スキーバインディング、矢印シャフト.
機械工学:高圧バルブ、ポンプコンポーネント、クランプ、高精度機器構造コンポーネント、および究極の強度と剛性を必要とするその他のアプリケーション.
設計上の利点:
究極の強度と重量の比率:重量を最小限に抑えながら最高の負荷をかける容量を提供し、軽量設計に理想的な選択肢となっています.
高い信頼性:鍛造プロセスと合金特性の組み合わせは、パーツに優れた疲労、衝撃、ストレス腐食亀裂抵抗(T7351気性)を強化し、過酷な環境での長期的なサービスを確保します.
ネットに近い形状と複雑な幾何学:鍛造は、最終的な寸法に近い複雑な形状を生成し、その後の機械加工と材料廃棄物を大幅に削減し、コストを削減し、生産リードタイム.
優れた疲労性能:繰り返される循環荷重にさらされるコンポーネントに適しています.
設計の制限:
高コスト:他のアルミニウム合金と比較して、7075の鍛造品は原材料と処理コストが高くなります.
SCCの感度:T6気性はSCCに敏感であり、特定のアプリケーション環境での選択を制限する. T7351やT7651のようなより安定した気性を使用する必要があります{.を使用する必要があります。
溶接性が低い:従来の融合溶接方法は推奨されず、接続方法の選択.
サイズの制限:ダイの鍛造寸法は、ダイと機器によって制限されます。非常に大きなコンポーネントは、.の一枚で偽造することが困難です
高温性能:120度を超える長期運用環境には適していません.
経済的および持続可能性の考慮事項:
高価値アプリケーション:7075の鍛造は、主に非常に高いパフォーマンスと信頼性の要件を持つフィールドで使用されます。その高コストは、例外的なプロパティによって相殺されます.
リソース利用効率:Die Forgingは、効率的なネットシェーピングプロセスであり、材料廃棄物を減らします.
環境への親しみやすさ:アルミニウム合金は非常にリサイクル可能で、グリーン製造および循環経済の原則に合わせて.
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