7075 Small Aluminium Alliage Die Forgings

L'alliage d'aluminium 7075 est un alliage de série Al-Zn-MG-Cu ultra-haute résistance, réputé comme l'un des alliages d'aluminium les plus résistants après les alliages d'aluminium aérospatiale de la série 2xxx. Il est connu pour sa résistance à la traction exceptionnelle, sa limite d'élasticité et sa bonne performance de fatigue. Surtout dans le tempérament T6 ou T7351, sa résistance peut être comparable à certains aciers. La fabrication de petites pièces à travers le processus de forgeage de la matrice permet une utilisation complète des avantages mécaniques de 7075 en alliage et exploite la structure de grains dense et le flux de grains continu formé pendant le forgeage, garantissant la fiabilité des composants sous des charges extrêmes et des environnements sévères.

Éléments d'alliage primaire:

Zinc (zn): 5. 1-6. 1% (élément de renforcement principal, forme Alznmgcu Solution solide quaternaire et précipiter les phases)

Magnésium (Mg): 2. 1-2. 9% (renforce en synergie avec le zinc, forme mgzn₂ phase de renforcement)

Cuivre (cu): 1. 2-2. 0% (améliore la force et la dureté, mais peut réduire la résistance à la corrosion)

Chrome (cr): 0. 18-0. 28% (affine les grains, inhibe la recristallisation, améliore la résistance à la fissuration de la corrosion de contrainte)

Matériau de base:

Aluminium (AL): équilibre

Impuretés contrôlées:

Iron (Fe): 0. 50% max

Silicium (si): 0. 40% max

Manganèse (mn): 0. 30% max

Titanium (ti): 0. 20% max

Autres éléments: {{0}}. 05% max chacun, 0,15% max total

Processus de fabrication (pour les petits plégeurs): La production de 7075 petits plégeries nécessite un contrôle de processus extrêmement strict, visant à maximiser son potentiel de résistance ultra-élevé tout en optimisant la résistance à la fissuration de la corrosion des contraintes.

Préparation des matières premières:

Les lingots 7075 de haute qualité ou les barres extrudées avec un contenu à faible impureté sont sélectionnées comme billettes de forgeage. Le matériau doit subir une analyse de composition chimique stricte et une inspection à ultrasons pour n'assurer aucun défaut interne.

Coupe:

La longueur de la billette est avec précision en fonction des dimensions et de la forme de forgeage, garantissant le volume et le poids répond aux exigences de forgeage.

Chauffage:

Les billettes sont uniformément chauffées dans une fournaise contrôlée avec précision (généralement entre 400-470, en évitant la surchauffe qui pourrait provoquer la fusion ou le grossissement des limites des grains). Pour les alliages à haute résistance, l'uniformité de la température et le contrôle d'oxydation sont essentiels.

Formation de forge:

À l'aide d'un marteau de forgeage ou d'une presse hydraulique, la billette chauffée est placée dans une matrice pré-conçue et formée par une ou plusieurs frappes \/ pressions précises. La cavité de la matrice est conçue de manière complexe pour garantir que les lignes d'écoulement métallique suivent la forme de la partie, affinant les grains et éliminant les défauts internes.

Pré-forgeant et finition de la forge: Pour les formes complexes, cela peut impliquer deux étapes: pré-forgeant (préparation d'un blanc rugueux) et forgeant fini (forme fine). La quantité et le taux de déformation doivent être strictement contrôlés pour éviter la fissuration.

Garniture:

Après le forgeage, un excès de flash autour de la périphérie du forgeage est retiré.

Traitement thermique:

Traitement thermique de la solution: Le forgeage est chauffé à environ 475 degrés ± 5 degrés et maintenu pendant suffisamment de temps pour permettre aux éléments d'alliage de se dissoudre dans la solution solide. Pour 7075, une haute précision dans la température de la solution est cruciale pour éviter les brûlures (provoquant la fusion des frontières des grains).

Éteinte: Refroidissement rapide à partir de la température de solution, généralement par extinction de l'eau (température ambiante ou eau chaude), pour conserver la solution solide sursaturée. Le taux de trempe est essentiel pour les propriétés finales.

Traitement du vieillissement:

T6: Traitement du vieillissement artificiel standard (généralement maintenu à 120 degrés pendant 24 heures ou plus) pour atteindre une résistance maximale, mais elle est sensible au SCC.

T7351: Traitement de vieillissement artificiel à deux étages ou multi-étages (par exemple, tenir à 107 degrés pendant 8 heures, puis à 163 degrés pendant 15 heures), visant à améliorer la résistance à la fissuration de la corrosion du stress (SCC) tout en maintenant une haute résistance. Il s'agit d'un choix de caractère commun dans l'aérospatiale.

Redressement et soulagement du stress (par exemple, T7351):

Un redressement mécanique peut être nécessaire après extinction pour corriger les dimensions.

Pour le tempérament T7351, le soulagement de la contrainte de traction est généralement effectué après la trempe pour réduire considérablement la contrainte résiduelle de l'extinction, minimiser la distorsion d'usinage et améliorer la stabilité dimensionnelle.

Finition et inspection:

Déburrencer, coup de tir (améliore les performances de fatigue), inspection dimensionnelle, vérification de la qualité de surface.

Enfin, des tests de test non destructifs complets (par exemple, ultrasoniques, pénétrants) et mécaniques sont effectués pour garantir que le produit répond aux spécifications.

7075 Small Day Forgings présentent des propriétés mécaniques exceptionnelles dans les tempéraments T6 et T7351, ce qui en fait un choix préféré pour les applications à haute résistance et à haute charge.

Uniformité des biens et anisotropie:

Le processus de forgeage de la matrice confère un excellent flux de grains à 7075 forgs, ce qui leur permet de présenter des propriétés optimales dans les principales directions de chargement et d'améliorer les propriétés transversales, réduisant l'anisotropie globale.

Le tempérament T7351 sacrifie une petite quantité de résistance par un traitement de vieillissement ajusté pour améliorer considérablement la résistance aux fissures de corrosion de contrainte (SCC) dans les directions transversales (SL) et à transversale courte (ST).

La microstructure de 7075 petits plégeries est au cœur de leur force ultra-élevée et de leur fiabilité exceptionnelle.

Caractéristiques microstructurales clés:

Structure de céréales raffinée et dense:

Le processus de forgeage décompose complètement les grains grossiers, formant des grains recristallisés fins, uniformes et denses, éliminant les défauts de coulée comme la porosité et les poches de gaz. La taille moyenne des grains varie généralement des micromètres 50-150, selon le rapport de forge spécifique.

Les dispersoïdes formés par des éléments tels que le chrome (CR) et le manganèse (MN) épinglent efficacement les frontières des grains, inhibant la croissance excessive des grains et la recristallisation, en maintenant le renforcement des grains fins.

Flux de grains optimisé et continu:

Lorsque le métal s'écoule dans la cavité de la matrice, ses grains sont allongés et forment des lignes d'écoulement fibreuses continues le long des structures complexes externes et internes de la pièce.

Cet alignement du flux de grains avec la direction de contrainte primaire de la partie dans les conditions de fonctionnement réelles transfère efficacement les charges, améliorant considérablement les performances de la fatigue de la pièce, la ténacité à l'impact et la résistance à la fissuration de la corrosion des contraintes dans les zones critiques (par exemple, les coins, les boss, les bords des trous).

Distribution uniforme des phases de renforcement (précipiter):

Dans le tempérament T6, les phases de renforcement primaires (par exemple, les zones η 'ou GP) se précipitent uniformément en fines particules dispersées dans les grains, fournissant la plus grande résistance.

Dans le tempérament T7351, à travers un vieillissement à deux étages ou à plusieurs étages, des phases d'équilibre η (MGZN₂) plus grandes et plus uniformément réparties sont formées et les précipités des frontières de grains deviennent plus grossiers et discontinus. Cela réduit efficacement l'énergie limite des grains, améliorant considérablement la résistance à la fissuration de la corrosion des contraintes.

Propre métallurgique élevée:

Les pièces forgées sont denses en interne, exemptes de défauts de casting (comme le retrait, la porosité, les inclusions grossières).

Un contrôle strict des éléments d'impureté comme le fer (FE) et le silicium (SI) minimise la formation de phases grossières en fer ou en silicium, améliorant davantage la ténacité et la résistance à la fatigue du matériau.

7075 Les petits plégeurs peuvent obtenir une haute précision et des formes complexes en production.

Capacité de personnalisation:

La conception et la production peuvent être effectuées sur la base de modèles de CAO des clients et de dessins d'ingénierie détaillés.

Des services tels que la pré-formation, le forgeage de finition, la coupe, le traitement thermique et l'usinage rugueux \/ final peuvent être fournis.

Les propriétés de l'alliage 7075 dépendent fortement du traitement thermique, en particulier le traitement du vieillissement.

Conseils de sélection de température:

T6: Adapté aux applications nécessitant une résistance ultime lorsque l'environnement ne présente pas de risque de fissuration par corrosion du stress.

T7351: Le choix préféré pour les applications industrielles aérospatiales et à haute fiabilité, offrant une excellente résistance à la fissuration de la corrosion des contraintes et une stabilité dimensionnelle tout en maintenant une forte résistance.

7075 Les petits plégeurs ont une bonne machinabilité, mais une mauvaise soudabilité.

Guidage de fabrication:

Machinabilité: 7075 dans le tempérament T6 \/ T7351 a une dureté élevée et une bonne machinabilité, ce qui permet une qualité de surface élevée. Des outils nets doivent être utilisés et l'attention accordée à l'évacuation et au refroidissement.

Soudabilité: Le soudage de fusion conventionnel de l'alliage 7075 est très pauvre, très sujet à la fissuration chaude et à une perte grave de la force articulaire. Par conséquent, pour les applications nécessitant l'adhésion, la fixation mécanique (par exemple, les techniques de soudage à l'état solide (par exemple, le soudage à la friction, le FSW de soudage par élan à l'état solide) sont généralement utilisés.

Stress résiduel: Les forgues éteintes 7075 ont un stress résiduel élevé. Surtout pour les pièces usinées de précision, le tempérament T7351 (avec soulagement de la contrainte de traction) peut contrôler efficacement la distorsion d'usinage.

7075 La résistance à la corrosion de l'alliage est supérieure aux alliages de la série 2xxx, mais est modéré parmi les alliages d'aluminium ultra-haute résistance, particulièrement sensibles à la corrosion d'exfoliation et à la fissuration de la corrosion du stress (SCC).

Stratégies de protection contre la corrosion:

Sélection d'alliages et de tempérament: Pour la plupart des applications, en particulier l'aérospatiale, le tempérament T7351 ou T7651 est fortement recommandé pour maximiser la résistance à la corrosion de la corrosion de contrainte et à la corrosion.

Traitement de surface:

Anodisation: La méthode de protection la plus courante et la plus efficace, formant un film d'oxyde dense sur la surface de forgeage, améliorant la corrosion et la résistance à l'usure. Pour 7075, l'anodisation de l'acide chromique (CAA) et l'anodisation de l'acide sulfurique (SAA) sont tous deux appropriés.

Revêtements de conversion chimique: Servir de bonnes amorces pour les peintures ou les adhésifs, offrant une protection supplémentaire de corrosion.

Systèmes de revêtement haute performance: Les revêtements résistants à la corrosion peuvent être appliqués dans des environnements extrêmement corrosifs.

Gestion de la corrosion galvanique: En contact avec des métaux incompatibles, les mesures d'isolement (par exemple, les joints, les revêtements isolants) doivent être pris pour empêcher la corrosion galvanique.

Considérations de conception:

Ratio de force \/ poids ultime: 7075 offre un rapport force \/ poids exceptionnel, ce qui en fait un choix idéal pour les industries automobiles aérospatiales et à haute performance où une réduction de poids extrême est nécessaire.

Haute fiabilité: La combinaison du processus de forgeage et de la haute résistance de 7075 assure une fiabilité à long terme des pièces sous des charges sévères.

Intégration de formes complexes: Le forgeage peut produire des géométries complexes en forme de réseau presque, ce qui réduit considérablement l'usinage ultérieur, la réduction des coûts de fabrication et les délais de plomb.

Excellentes performances de fatigue: Convient aux composants soumis à des charges cycliques répétées.

Gestion de la fissuration de la corrosion du stress: La sélection du tempérament du vieillissement approprié (T7351 \/ T7651) est cruciale pour surmonter sa sensibilité inhérente au SCC.

Méthodes d'adhésion: Compte tenu de sa mauvaise soudabilité, la conception doit hiérarchiser la jonction mécanique ou les méthodes de soudage à l'état solide avancées.

Le contrôle de la qualité pour 7075 Small Aluminium Alliage Die Forgings est essentiel, avec une attention particulière à la qualité interne, aux propriétés mécaniques et à la résistance à la fissuration de la corrosion des contraintes.

Procédures de test standard:

Certification des matières premières:

Analyse de la composition chimique (spectromètre d'émission optique) pour assurer la conformité avec les AMS, les ASTM, etc.

Tests ultrasoniques (UT) pour s'assurer que les billettes sont exemptes de défauts internes.

Surveillance des processus de forgeage:

Surveillance en temps réel de la température de forgeage, de la pression et de l'état de la matrice.

Inspection aléatoire en cours de la forme et des dimensions de la forge.

Surveillance du processus de traitement thermique:

Uniformité de la température du four (par AMS 2750E Classe 1) et contrôle du temps, en particulier le contrôle précis de la solution et du vieillissement en plusieurs étapes.

Éteignant la température des médias et le contrôle de l'intensité d'agitation.

Analyse de la composition chimique:

Révéfication de la composition chimique par lots des formes finales.

Test de propriété mécanique:

Tests de traction: Échantillons prélevés sur les emplacements et orientations représentatifs (longitudinal, transversal, court-transversal) pour tester les UTS, YS, El.

Test de dureté: Mesures multi-points pour évaluer l'uniformité globale.

Tests d'impact: Test d'impact Charpy en V si nécessaire.

Test de ténacité des fractures: Testing K1C ou JIC pour les composants critiques.

Test de fissuration par corrosion de contrainte (SCC):

Test de faisceau en C ou pliage: Test de sensibilité SCC par ASTM G38 \/ G39 pour T7351 \/ T7651 Tempers. Il s'agit d'un élément de test critique pour l'alliage 7075.

Tests non destructifs (NDT):

Tests ultrasoniques (UT): 100% d'inspection des défauts internes pour tous les formes critiques pour ne garantir aucun pores, inclusions, délaminations, etc.

Tests pénétrants (PT): 100% d'inspection de surface pour détecter les défauts de rupture de surface.

Test de courant Eddy (ET): Détecte les défauts de surface et de près de la surface, ainsi que l'uniformité des matériaux.

Analyse microstructurale:

Examen métallographique pour évaluer la taille des grains, la continuité du flux de grains, le degré de recristallisation, la morphologie et la distribution des précipités, en particulier les caractéristiques des précipités des frontières des grains.

Inspection dimensionnelle et de qualité de surface:

Des mesures précises utilisant des étriers, des micromètres, des machines de mesure de coordonnées (CMM) ou des instruments de mesure optiques.

Mesure de rugosité de surface.

Normes et certifications:

Conforme à AMS 4133 (7075- T7351 Forges), AMS 4134 (7075- T7651 ARDINGS), ASTM B247 (Aluminium Alloy Oddingings), En 15908 (Aluminium et Alloys en aluminium - Prédings), et d'autres normes aérospatiales et industrielles.

Certifications du système de gestion de la qualité: ISO 9001, AS9100 (Aerospace).

EN 10204 Type 3.1 Des rapports de test de matériel peuvent être fournis et la certification indépendante tierce peut être organisée à la demande du client.

7075 Les petits plégements en alliage en aluminium sont largement utilisés dans les champs aérospatiale, automobile haute performance et d'équipement haut de gamme en raison de leur rapport force \/ poids exceptionnel, de leur fiabilité et de leurs performances de fatigue élevées.

Zones d'application primaires:

Aérospatial: Composants structurels d'aéronef porteurs de charge (par exemple, raccords de longerons, cadres, composants de train d'atterrissage, supports de moteur, pistes de volet), connecteurs critiques, composants du système hydraulique, supports à haute charge.

Automobile haute performance: Composants du système de suspension pour les voitures de course ou les véhicules civils hautes performances (par exemple, les jointures de direction, les bras de contrôle), les moyeux de roue, les composants du groupe motopropulseur, les supports de moteur, la poursuite des légers et la résistance ultimes.

Défense et militaire: Composants structurels critiques pour divers systèmes d'armes, parties du corps de missiles, composants de fusibles, supports de systèmes de visée.

Équipement sportif: Composants du vélo à haute résistance (par exemple, manivelles, pédales), équipement d'escalade (par exemple, carabiners à haute résistance), reliures de ski, arbres de flèches.

Génie mécanique: Vannes à haute pression, composants de la pompe, pinces, composants structurels d'instruments de haute précision et autres applications nécessitant une résistance et une rigidité ultimes.

Concevoir des avantages:

Ratio de force \/ poids ultime: Offre la capacité de charge la plus élevée tout en minimisant le poids, ce qui en fait un choix idéal pour la conception légère.

Haute fiabilité: La combinaison du processus de forgeage et des caractéristiques des alliages entraîne des parties avec une excellente résistance à la fissuration de la fatigue, de l'impact et de la corrosion de contrainte (en particulier en température T7351), assurant un service à long terme dans des environnements difficiles.

Façon proche du réseau et géométries complexes: Le forgeage de la matrice peut produire des formes complexes proches des dimensions finales, réduisant considérablement l'usinage ultérieur et les déchets de matériaux, la réduction des coûts et les délais de production de production.

Excellentes performances de fatigue: Convient aux composants soumis à des charges cycliques répétées.

Limitations de conception:

Coût élevé: Comparé à d'autres alliages d'aluminium, 7075 Porgings ont des matières premières et des coûts de traitement plus élevés.

Sensibilité SCC: Le tempérament T6 est sensible au SCC, limitant sa sélection dans certains environnements d'application. Des températures plus stables comme T7351 ou T7651 doivent être utilisées.

Mauvaise soudabilité: Les méthodes traditionnelles de soudage de fusion ne sont pas recommandées, ce qui limite les choix de méthode de connexion.

Limitations de taille: Les dimensions de forgeage de la matrice sont limitées par les matrices et l'équipement; De très grands composants sont difficiles à forger en une seule pièce.

Performance à haute température: Pas adapté aux environnements d'exploitation à long terme supérieurs à 120 degrés.

Considérations économiques et durables:

Applications de grande valeur: 7075 Les forgs sont principalement utilisés dans les champs ayant des exigences de performances et de fiabilité extrêmement élevées, où leur coût élevé est compensé par leurs propriétés exceptionnelles.

Efficacité d'utilisation des ressources: Le forgeage est un processus de mise en forme quasi efficace, réduisant les déchets de matériaux.

Convivialité environnementale: Les alliages en aluminium sont très recyclables, s'alignent sur les principes de fabrication verte et d'économie circulaire.

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