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5083 barre ronde en aluminium forgé

5083 Les barres de forgeage en aluminium sont un type de matériau en alliage en aluminium qui présente d'excellentes propriétés mécaniques et physiques .

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1. Composition des matériaux et processus de fabrication

5083 La barre ronde en aluminium forgé est un alliage d'aluminium-magnésium à haute résistance à haute résistance spécifiquement conçu pour offrir des performances exceptionnelles dans des environnements extrêmement sévères, en particulier les applications marines et cryogéniques . son processus de forgeage contrôlé précisé Construction navale, pétrole et gaz, génie cryogénique et applications militaires:

Éléments d'alliage primaire:

Magnésium (mg): 4.0-4.9% (élément de renforcement primaire, offre une résistance élevée et une bonne soudabilité)

Manganèse (mn): 0.4-1.0% (améliore davantage la force et affine le grain)

Chrome (cr): 0.05-0.25% (inhibe la recristallisation, améliore la résistance à la corrosion du stress)

Matériau de base:

Aluminium (AL): supérieur ou égal à 93,2% (équilibre)

Impuretés contrôlées:

Fer (Fe): inférieur ou égal à 0,40% max

Silicon (Si): inférieur ou égal à 0,40% max

Cuivre (Cu): inférieur ou égal à 0,10% max

Zinc (Zn): inférieur ou égal à 0,25% max

Titane (Ti): inférieur ou égal à 0,15% max

Autres éléments: inférieurs ou égaux à 0,05% chacun, inférieur ou égal à 0,15% total

Processus de forgeage premium:

Préparation de la fonte:

Aluminium primaire de haute pureté (99,7% minimum)

Ajouts d'éléments d'alliage précis avec une tolérance à ± 0,05%

Filtration avancée à travers des filtres en mousse en céramique (30-40 PPI)

Traitement de dégazage avancé (hydrogène <0,10 ml / 100g)

Affinement des grains avec alliage maître al-Ti-B

Coulage semi-continu de refroidissement direct (DC) pour produire des lingots de grande taille

Homogénéisation:

420-450 degré pour 10-24

Contrôle de la température uniforme: ± 5 degrés

Taux de refroidissement contrôlé: 15-25 degré / heure

Élimine la microsegrégation et homogénéise la composition des alliages

Préparation des billettes:

Conditionnement de surface (scalping)

Inspection à ultrasons (100% volumétrique)

Préchauffage: 380-420 degré pour une température uniforme

Séquence de forgeage:

Preforming en die ouverte: 380-420 degré

Forge à die fermée ou radiale pour la finition: 350-400 degré

Capacité de presse hydraulique: 2, 000-10, 000 tonnes (selon la taille de la barre)

Vitesse de bélier et pression de RAM contrôlée par ordinateur

Forge multi-étages pour optimiser le flux de grains et affiner les grains

Ratio de réduction minimum: 3: 1 à 5: 1, assurant une structure interne dense et uniforme

Recuit (O Temper) / durcissement de la tension (H Tempers):

O Temper: 340-360 degré pour 1-3}, assurant une ductilité maximale

H TEMPERS: réalisé par le travail à froid (e . g ., étirement, redressant), comme H111, H112

Traitement final:

Conditionnement de surface (e . g ., pelé, moulu ou précision)

Redressement de la précision

Vérification dimensionnelle

Inspection de la qualité de la surface

Toutes les étapes de production sont soumises à un contrôle de la qualité et à la gestion de la traçabilité rigoureux .

2. Propriétés mécaniques de la barre ronde forgée 5083

Propriété	O (recuit)	H111	H112	Méthode de test
Résistance à la traction ultime	270-305 MPA	290-330 MPA	280-320 MPA	ASTM E8
Limite d'élasticité (0,2%)	110-135 MPA	130-160 MPA	115-145 MPA	ASTM E8
Allongement (2 pouces)	16-22%	14-20%	16-22%	ASTM E8
Dureté (Brinell)	65-75 HB	75-85 HB	70-80 HB	ASTM E10
Résistance à la fatigue (cycles 5 × 10⁸)	120-140 MPA	130-150 MPA	125-145 MPA	ASTM E466
Résistance au cisaillement	160-180 MPA	175-195 MPA	170-190 MPA	ASTM B769
Module d'élasticité	70,3 GPA	70,3 GPA	70,3 GPA	ASTM E111
Fracture Noodness (K1C, typique)	26-30 MPA√m	28-32 MPA√m	27-31 MPA√m	ASTM E399

Répartition des biens:

Axial vs . Propriétés radiales:<3% variation in strength properties (due to forged isotropy)

Variation de la propriété interne sur les barres de grand diamètre: généralement moins de 5%

Variation de la dureté du cœur à surface:<3 HB

Rétention des biens après le soudage: les zones soudées peuvent conserver plus de 90% de la résistance au matériau parent avec une bonne ductilité

Performance cryogénique: la résistance et la ténacité s'améliorent même à -196 degré (température liquide de l'azote), sans transition fragile

3. Caractéristiques microstructurales

Caractéristiques microstructurales clés:

Structure des grains:

Grains à équiax fins et uniformes

Taille des grains ASTM 6-8 (45-22 μm)

Le processus de forgeage garantit que le flux de grains suit le contour de la barre, améliorant les propriétés mécaniques et la résistance à la fatigue

Distribution uniforme des grains sur toute la section transversale, exempte de ségrégation de grain grossière

Distribution précipitée:

-Mg₅al₈ Phase: fin et uniformément dispersée, agissant comme la phase de renforcement primaire

ALMN ou dispersoïdes alfénques: affine davantage les grains et inhibe la recristallisation

Phase de l'ALCR: améliore la résistance à la corrosion des contraintes

Développement de la texture:

Texture légère induite par le forgeage, conçu pour optimiser les propriétés multidirectionnelles

Les barres forgées présentent une isotropie supérieure par rapport aux produits roulés

Caractéristiques spéciales:

La précipitation continue de la phase aux joints de grain contrôlée efficacement pour éviter la sensibilité à la corrosion des contraintes

Densité de dislocation modérée, bénéfique pour le durcissement du travail

Absence de composés intermétalliques primaires grossiers

4. Spécifications et tolérances dimensionnelles

Paramètre	Gamme standard	Tolérance à la précision	Tolérance commerciale	Méthode de test
Diamètre	100-800 mm	± 0,5 mm jusqu'à 300 mm	± 1,0 mm jusqu'à 300 mm	Micromètre / étrier
		± 0,2% au-dessus de 300 mm	± 0,5% au-dessus de 300 mm
Ovalité	N/A	50% de la tolérance au diamètre	75% de la tolérance au diamètre	Micromètre / étrier
Longueur	1000-6000 mm	± 5 mm	± 10 mm	Mètre à ruban
Rectitude	N/A	0,5 mm / m	1,0 mm / m	STERNEED / LASER
Rugosité de surface	N/A	3,2 μM RA max	6,3 μM RA max	Profilomètre
Couper la conscience de la fin	N/A	0,5 degré max	1,0 degré max	Rapporteur

Formulaires disponibles standard:

Barre ronde forgée: diamètres de 100 mm à 800 mm

Service de coupe sur la longueur personnalisée disponible

Tolérances spéciales et finitions de surface (e . g ., pelées, sol, précision tournée) disponible sur demande

Disponible en différents tempéraments forgés, comme O, H111, H112

5. Désignations de tempérament et options de durcissement

Code de tempérament	Description du processus	Applications optimales	Caractéristiques clés
O	Entièrement recuit, ramolli	Applications nécessitant une formabilité maximale	Ductilité maximale, résistance la plus basse
H111	La tension modéré durcie après un recuit complet	Structures générales, excellentes propriétés post-saillie	Bon équilibre de force et de ductilité
H112	Aplati uniquement après le forge	Conserve les contraintes résiduelles de la forge	Convient pour un traitement ultérieur avant l'usinage
H321	Tempérament H32 stabilisé	Exigences de résistance à la corrosion stricte haute résistance	Excellente résistance au SCC, résistance plus élevée

Conseils de sélection de température:

O: pour les opérations de formage à froid complexes ou où un traitement approfondi supplémentaire est nécessaire

H111: Pour les composants structurels nécessitant une résistance élevée, une soudabilité et une bonne résistance à la corrosion

H112: utilisé directement après le forge

H321: Pour les applications marines et cryogéniques avec des exigences de résistance à la corrosion de contrainte extrêmement élevée

6. Caractéristiques d'usinage et de fabrication

Opération	Matériau à outils	Paramètres recommandés	Commentaires
Tournant	Carbure, PCD	VC =150-400 m / min, f =0.1-0.4 mm / rev	Facile à obtenir une bonne finition de surface, usure d'outils modérée
Forage	Carbure, enduit d'étain	VC =60-150 m / min, f =0.15-0.35 mm / rev	Exercices de cool recommandés, bon pour les trous profonds
Fraisage	Carbure, HSS	VC =200-600 m / min, fz =0.1-0.25 mm	Outils à angle de râteau élevé, grande profondeur de coupe et à forte alimentation
Tapotement	HSS-E-PM, Ticn revêtu	VC =15-30 m / min	Une bonne lubrification pour une bonne qualité de fil
Alésage	Carbure, HSS	VC =50-100 m / min, f =0.2-0.5 mm / rev	Tolérance H7 / H8 réalisable
Sciage	Lame à pointe en carbure	VC =800-2000 m / min	Coupe efficace pour les barres de grand diamètre

Guidage de fabrication:

Évaluation de la machinabilité: 70% (1100 aluminium=100%), machinabilité légèrement inférieure à la température durci

Formation de puces: les copeaux gommeux, ont tendance à enrouler autour des outils, nécessite de bons disjoncteurs

Liquide de refroidissement: fluide de coupe soluble dans l'eau (8-12% concentration), refroidissement à débit élevé

Usure d'outil: inspection des outils modérée et régulière nécessaire

Soudabilité: Excellent avec le soudage TIG et MIG, l'un des meilleurs alliages d'aluminium soudables

Travail à froid: bonne formabilité en O Temper, modéré dans le tempérament H111

Travail chaud: plage de température recommandée 300-400 degré

Corrosion des contraintes fissure: O, H111, H112 Les tempéraments ont une excellente résistance à la fissuration de la corrosion des contraintes

Propriétés cryogéniques: conserve ou améliore la force et la ténacité à des températures extrêmement basses

7. Résistance à la corrosion et systèmes de protection

Type d'environnement	Cote de résistance	Méthode de protection	Performance attendue
Atmosphère industrielle	Excellent	Surface propre	20+
Atmosphère marine	Excellent	Surface propre	15-20+
Immersion de l'eau de mer	Très bien	Protection ou peinture cathodique	10-15+ années avec maintenance
Humidité élevée	Excellent	Surface propre	20+
Corrosion de contrainte	Excellent	Sélection de tempérament appropriée (H111 / H112 / H321)	Sensibilité extrêmement faible
Exfoliation	Excellent	Protection standard	Sensibilité extrêmement faible
Corrosion galvanique	Bien	Isolement approprié	Conception minutieuse avec des métaux différents

Options de protection de surface:

Anodisation:

Type II (sulfurique): 10-25 μm épaisseur, offre une protection et une esthétique supplémentaires

Type III (dur): 25-75 μm épaisseur, augmente la résistance à l'usure et la dureté

Dying et scellement: améliore l'esthétique et la résistance à la corrosion

Revêtements de conversion:

Revêtements de conversion de chromate (mil-dtl -5541): excellente base pour les peintures ou les adhésifs

Alternatives sans chrome: conforme à l'environnement

Systèmes de peinture:

Primer époxy + couche de finition en polyuréthane: offre une excellente protection à long terme, en particulier pour les applications marines

Peinture antisalissure: pour les parties immergées des navires

8. Propriétés physiques pour la conception d'ingénierie

Propriété	Valeur	Considération de conception
Densité	2,66 g / cm³	Conception légère, centre de contrôle de la gravité
Gamme de fusion	575-635 degré	Paramètres de soudage et de coulée
Conductivité thermique	121 W/m·K	Gestion thermique, conception de transfert de chaleur
Conductivité électrique	34% IACS	Conductivité électrique dans les applications électriques
Chaleur spécifique	897 j / kg · k	Calculs de masse thermique et de capacité thermique
Expansion thermique (CTE)	24.0 ×10⁻⁶/K	Modifications dimensionnelles dues aux variations de température
Module de Young	70,0 GPA	Calculs de déviation et de rigidité
Le rapport de Poisson	0.33	Paramètre d'analyse structurelle
Capacité d'amortissement	Modéré	Vibration et contrôle du bruit

Considérations de conception:

Plage de température de fonctionnement: -200 degré à +80 degré (les performances se dégradent au-dessus de ceci)

Performance cryogénique: maintient ou améliore la résistance et la ténacité à des températures extrêmement basses, idéales pour les matériaux structurels cryogéniques

Propriétés magnétiques: non magnétique

Recyclabilité: 100% recyclable avec une valeur de ferraille élevée

FORMOBLITÉ: Bon en O Temper, modéré en H111

Stabilité dimensionnelle: bonne stabilité dimensionnelle après le forgeage et le soulagement de la contrainte

Ratio de force / poids: avantageux dans les applications nécessitant une résistance élevée à la résistance et à la corrosion

9. Assurance et test de qualité

Procédures de test standard:

Composition chimique:

Spectroscopie d'émission optique

Analyse de fluorescence aux rayons X

Vérification de tous les principaux éléments et contenu d'impuretés

Test mécanique:

Test de traction (longitudinal, transversal et radial)

Test de dureté (Brinell, plusieurs emplacements)

Test d'impact (Charpy V-Notch, en particulier pour les applications cryogéniques)

Tests de fatigue (selon les besoins)

Tests non destructifs:

Inspection à ultrasons (100% volumétrique, par ASTM B594 / E2375, ou AMS 2630)

Test de courant de Foucault (défauts de surface et près de la surface)

Inspection pénétrante (défauts de surface)

Test radiographique (défauts macroscopiques internes)

Analyse microstructurale:

Détermination de la taille des grains

Précipité et évaluation intermétallique

Vérification du modèle d'écoulement des grains

Test de sensibilité à la corrosion du stress

Inspection dimensionnelle:

CMM (coordonnée Machine de mesure)

Diamètre, longueur, rectitude, ovalité, etc .

Certifications standard:

Rapport de test de matériel (en 10204 3.1 ou 3.2)

Certification d'analyse chimique

Certification des propriétés mécaniques

Certification de traitement thermique / forge

Certification de tests non destructifs

Conformité à ASTM B247 (barre forgée), AMS 4114, en aw -5083, etc .

10. Applications et considérations de conception

Applications primaires:

Industrie marine:

Construction navale et construction de yachts (structures de coque, mâts, équipement de pont)

Structures de plate-forme de forage offshore

Équipement de dessalement

Composants sous-marins

Ingénierie cryogénique:

Réservoirs de stockage au gaz naturel liquéfié (GNL) et pipelines de transfert

Réservoirs de carburant cryogénique aérospatiale

Composants d'équipement de température ultra-bas

Industrie des transports:

Véhicules ferroviaires (corps en train à grande vitesse, voitures de marchandises)

Réservoirs de carburant automobile et composants structurels

Pétroliers, porteurs de matériaux en vrac

Militaire et défense:

Structures de véhicules blindés

Composants de navires et de sous-marins navals

Ponts militaires

Navires sous pression:

Navires à haute pression

Vaisseaux de pression aérospatiale

Concevoir des avantages:

Excellente résistance à la corrosion, en particulier dans les environnements marins et industriels

Soudabilité supérieure, résistance à la soudure élevée sans besoin de traitement thermique après le soudage

Ténacité cryogénique exceptionnelle, avec des propriétés améliorées à des températures extrêmement basses

Haute résistance et bonne ductilité, adaptée aux composants structurels

Le processus de forge optimise le flux de grains et la qualité interne

Excellente résistance à la corrosion de contrainte Corrosion Cracking and Exfoliation Corrosion

Léger, contribuant aux économies d'énergie et à la réduction des émissions

Non magnétique, adapté à des applications spécifiques

Limitations de conception:

Non renforcé par le traitement thermique

Force inférieure par rapport aux alliages de résistance élevés 2xxx et 7xxx

Une utilisation à long terme supérieure à 65 degrés peut entraîner une sensibilisation (précipitation mg₂al₃), augmentant la sensibilité à la corrosion du stress; Les tempéraments H111 ou H321 doivent être sélectionnés

La machinabilité n'est pas aussi bonne que les alliages comme 6061

Coût relativement plus élevé

Considérations économiques:

Matériel haute performance, coût initial plus élevé mais une durée de vie longue et des coûts de maintenance faibles

Une excellente résistance à la corrosion réduit les besoins de protection à long terme

Une bonne soudabilité réduit le coût de la fabrication de structures complexes

Les propriétés légères aident à réduire les coûts de carburant de transport

Aspects de durabilité:

100% recyclable et efficace d'utilisation des ressources

Les processus de production en aluminium deviennent de plus en plus respectueux de l'environnement, avec une consommation d'énergie réduite

Une longue durée de vie réduit la production de déchets

Conseils de sélection des matériaux:

Choisissez 5083 lorsque les niveaux les plus élevés de résistance à la corrosion, de soudabilité et de performance cryogénique sont nécessaires

5083 est idéal lorsque une résistance élevée est nécessaire pour le service dans les environnements marins

Pour les structures desservant à long terme à des températures supérieures à 65 degrés, les tempéraments H111 ou H321 doivent être sélectionnés

Considérez les alliages de la série 7xxx lorsque une résistance plus élevée est primordiale et que la résistance à la corrosion ou les performances cryogéniques ne sont pas les principales préoccupations

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