
Anneau forgé en aluminium en aluminium 5A06 H112
Le cycle forgé en aluminium 5A06 H112 joue un rôle important dans plusieurs champs en raison de sa haute résistance, de sa bonne résistance à la corrosion, de l'excellente performance de soudage et de la facilité de traitement .
1. Composition des matériaux et processus de fabrication
Le cycle forgé en aluminium 5A06 H112 est un alliage d'aluminium-magnésium à haute résistance à haute résistance (série AL-MG) en particulier renommé pour son excellente résistance à la corrosion (en particulier à l'eau de mer), une bonne souddibilité, une résistance modérée et et des propriétés cryogéniques supérieures . Le scénario H112 indique que le matériau a été soumis à ou de la chaleur que le matériau a été soumis à ou de la chaleur que le matériau a été soumis à ou de la chaleur que le matériau a été soumis à ou de la chaleur que le matériau a été soumis à ou de la chaleur que le matériau a été soumis à ou la chaleur a été soumise à la manière dont la feu Traitement, conservant ainsi sa microstructure falsifiée et une certaine contrainte résiduelle . grâce à un processus de forgeage précis, sa microstructure interne est optimisée, avec un flux de grains aligné le long de la géométrie du ring, ce qui en fait un choix idéal pour les applications exigeant une résistance à la corrosion extrêmement
Éléments d'alliage primaire:
Magnésium (mg): 5.8-6.8% (élément de renforcement primaire, offre une résistance élevée et une bonne soudabilité)
Manganèse (mn): 0.5-0.8% (améliore davantage la force et affine le grain)
Chrome (cr): 0.10-0.20% (inhibe la recristallisation, améliore la résistance à la corrosion du stress)
Titanium (ti): 0.02-0.10% (raffinement des grains)
Matériau de base:
Aluminium (AL): équilibre
Impuretés contrôlées:
Fer (Fe): inférieur ou égal à 0,25% 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 0,20% max
Beryllium (be): 0.0001-0.005% (inhibe l'oxydation)
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
Contrôle précis des éléments d'alliage avec ± 0,05% de tolérance
Traitements avancés de filtration et de dégazage (e . g ., snif ou dégazage rotatif) Assurez-vous la propreté de la fonte
Affinement des grains (généralement avec alliage maître al-Ti-B)
Coulage semi-continu de refroidissement direct (DC) pour produire des lingots de haute qualité
Homogénéisation:
450-480 degré pour 8-16
Contrôle de la température uniforme: ± 5 degrés
Assure une répartition uniforme des éléments d'alliage et élimine la microsegrégation
Préparation des billettes:
Conditionnement de la surface du lingot (scalping ou fraisage)
Inspection à ultrasons pour assurer la faille interne
Préchauffage: 380-420 degré, avec un contrôle précis de l'uniformité de la température
Séquence de forgeage (forgeage des anneaux):
Bouleversant: forger le lingot dans un disque ou une bague de préforme à 380-420 degré
Piercing / Punching: Création d'un trou central en utilisant des matrices intermédiaires ou des mandrins, formant progressivement la forme de l'anneau
Roulement de la bague: à l'aide d'une machine à rouler à anneau pour développer axialement et radialement la préforme de la bague, affiner la structure des grains et contrôler les dimensions
Finition de forgeage: Forme finale dans les matrices pour assurer la précision géométrique et la finition de surface
Température de forge: 350-400 degré
Pression de forgeage: des milliers de tonnes, selon la taille et la complexité de l'anneau
Ratio de réduction minimum: 3: 1 à 5: 1, assurant une structure interne dense et uniforme, l'élimination de la structure de la fonte et la formation d'un flux de grains optimisé
Recuit (facultatif):
Si un traitement supplémentaire ou un ajustement microstructural est nécessaire, le recuit peut être effectué après avoir forgé pour atteindre le Temper .
H112 Formation de température:
Après le forgeage, le matériau ne subit que un traitement mécanique mineur (si nécessaire), comme l'aplatissement ou le redressement, sans autre traitement thermique ou travail à froid, en conservant son état comme forgé .
Toutes les étapes de production sont soumises à un contrôle de qualité rigoureux, à des tests non destructeurs et à la gestion de la traçabilité .
2. Propriétés mécaniques de la bague forgée 5A06 H112
|
Propriété |
H112 |
Méthode de test |
|
Résistance à la traction ultime |
300-340 MPA |
ASTM E8 |
|
Limite d'élasticité (0,2%) |
150-180 MPA |
ASTM E8 |
|
Allongement (2 pouces) |
16-22% |
ASTM E8 |
|
Dureté (Brinell) |
70-85 HB |
ASTM E10 |
|
Résistance à la fatigue (cycles 5 × 10⁸) |
120-150 MPA |
ASTM E466 |
|
Résistance au cisaillement |
170-200 MPA |
ASTM B769 |
|
Fracture Noodness (K1C, typique) |
28-35 MPA√m |
ASTM E399 |
Répartition des biens:
Radial vs . Propriétés tangentielles: les anneaux forgés présentent une bonne anisotropie, avec un flux de grains distribué tangentiellement (circonférentiellement), offrant une résistance tangentielle et une résistance à la fatigue plus élevée .
Effet d'épaisseur de paroi sur les propriétés: la résistance peut légèrement augmenter dans les sections de paroi plus minces .
Variation de dureté du cœur à la surface: moins de 5 Hb .
Stress résiduel: le tempérament H112 conserve une certaine contrainte résiduelle de la forge; Si la sensibilité au stress résiduel est une préoccupation, le traitement ultérieur peut nécessiter un soulagement du stress .
Performance de fatigue: le flux de grains optimisé formé par le processus de forgeage aide à améliorer la durée de vie de la fatigue du matériau .
Performance cryogénique: la force et la ténacité s'améliorent même dans des environnements extrêmement à faible température, sans transition fragile, ce qui en fait un excellent matériau structurel cryogénique .
3. Caractéristiques microstructurales
Caractéristiques microstructurales clés:
Structure des grains:
Structure mixte fine et uniforme des grains recristallisés et des grains non re-recrit allongés alignés tangentiellement
Flux de grains hautement adapté à la géométrie de l'anneau, uniformément distribué tangentiellement, maximisant les performances du matériau
Les dispersoïdes fins formés par le manganèse (MN), le chrome (CR) et le titane (Ti) inhibent efficacement la croissance des grains et la recristallisation
Taille des grains ASTM 6-9 (45-16 μm)
Distribution précipitée:
-Mg₅al₈ Phase: fin et uniformément dispersée, agissant comme la phase de renforcement primaire
Composés intermétalliques Mg-al: Distribution aux joints de grain contrôlée efficacement pour éviter la sensibilité à la corrosion des contraintes
De petites quantités de composés intermétalliques primaires comme Alfemn sont effectivement décomposés et dispersés
Développement de la texture:
Le processus de forgeage crée une texture spécifique bénéfique pour les propriétés tangentielles
Caractéristiques spéciales:
Propreté métallurgique élevée, minimisant les défauts d'inclusion non métallique
La précipitation continue contrôlée de la bêta-phase aux joints de grain améliore la résistance à la corrosion des contraintes
4. Spécifications et tolérances dimensionnelles
|
Paramètre |
Gamme standard |
Tolérance à la précision |
Tolérance commerciale |
Méthode de test |
|
Diamètre extérieur |
100-2000 mm |
± 0,8 mm jusqu'à 500 mm |
± 1,5 mm jusqu'à 500 mm |
Micromètre / cmm |
|
± 0,2% au-dessus de 500 mm |
± 0,4% au-dessus de 500 mm |
|||
|
Diamètre intérieur |
80-1900 mm |
± 0,8 mm jusqu'à 500 mm |
± 1,5 mm jusqu'à 500 mm |
Micromètre / cmm |
|
± 0,2% au-dessus de 500 mm |
± 0,4% au-dessus de 500 mm |
|||
|
Épaisseur de paroi |
10-400 mm |
± 0,5 mm |
± 1,0 mm |
Micromètre / cmm |
|
Hauteur |
20-600 mm |
± 0,5 mm |
± 1,0 mm |
Micromètre / cmm |
|
Platitude |
N/A |
0,2 mm / 100 mm de diamètre |
0,4 mm / 100 mm de diamètre |
Planogitness Gauge / CMM |
|
Concentricité |
N/A |
0,2 mm |
0,4 mm |
Gauge de concentricité / cmm |
|
Rugosité de surface |
N/A |
6,3 μM RA max |
12,5 μM RA max |
Profilomètre |
Formulaires disponibles standard:
Anneaux forgés: diamètre extérieur de 100 mm à 2000 mm, épaisseur de paroi de 10 mm à 400 mm
Dimensions et géométries personnalisées disponibles en fonction des dessins et des exigences des clients
Diverses conditions de traitement disponibles, e . g ., forgé en tant que
5. Désignations de tempérament et options de durcissement
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Code de tempérament |
Description du processus |
Applications optimales |
Caractéristiques clés |
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O |
Entièrement recuit, ramolli |
Applications nécessitant une formabilité maximale, ou un traitement profond ultérieur |
Ductilité maximale, résistance la plus basse |
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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 |
Convient pour un traitement ultérieur avant l'usinage, avec des contraintes résiduelles de la forge |
Condition comme forge, résistance modérée, excellente résistance à la corrosion |
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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:
H112: Lors de l'utilisation de la microstructure et des propriétés telles que forgées, et un traitement ultérieur est requis .
O: Lorsque des opérations de formation à froid complexes ou une ductilité maximale sont nécessaires pour l'anneau .
H111: Lorsque une résistance plus élevée que H112 est requise, tout en maintenant une bonne ductilité et une bonne soudabilité .
H321: Lorsque des exigences extrêmement élevées en matière de résistance à la corrosion (en particulier les fissures de corrosion de contrainte) sont présentes, ainsi que des exigences de résistance plus élevées .
En tant qu'alliage de la série al-MG, le 5A06 n'est pas renforcé par le traitement thermique; Différents Tempers H sont principalement obtenus grâce à un travail à froid . Le forgeage lui-même est une forme de déformation plastique, donc H112 représente la condition telle que forgée .
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 machinabilité: 70% (1100 aluminium=100%), bonne machinabilité, inférieure aux alliages 2xxx et 7xxx
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 en température H112
Travail chaud: plage de température recommandée 300-400 degré
Croix de corrosion des contraintes: le tempérament H112 a 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 (tempérament H112) |
Aucune protection supplémentaire nécessaire |
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
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 |
70,3 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 (utilisation à long terme au-dessus de cette température peut entraîner une sensibilisation, affectant la résistance au SCC)
Performance cryogénique: maintient ou améliore la force 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 H112
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:
Tests de traction (radial, tangentiel, axial)
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
Précipiter et évaluation des composés intermétalliques
Vérification du modèle d'écoulement des grains
Test de sensibilité à la corrosion du stress
Inspection dimensionnelle:
CMM (coordonnée Machine de mesure)
Diamètre extérieur, diamètre intérieur, épaisseur de paroi, hauteur, planéité, concentricité, 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
Conformance à ASTM B247 (Forgings), GB / T 3880 (standard chinois), en aw -5083 / 5a06, etc .
10. Applications et considérations de conception
Applications primaires:
Industrie marine:
Construction navale et construction de yachts (structures de coque, équipement de pont, tuyauterie d'eau de mer)
Composants structurels de la plate-forme de forage offshore
Équipement de dessalement
Composants sous-marins
Ingénierie cryogénique:
Réservoirs de stockage au gaz naturel liquéfié (GNL) et anneaux de pipeline de transfert
Composants d'équipement cryogénique
Navires sous pression:
Bides et anneaux de navires à haute pression à haute pression
Composants d'équipement portant
Industrie nucléaire:
Composants du système de refroidissement du réacteur nucléaire
Structures de blindage de rayonnement
Transit ferroviaire:
Composants structurels du corps du train à grande vitesse
Concevoir des avantages:
Excellente résistance à la corrosion, en particulier dans les environnements marins et industriels, avec une très haute résistance à la corrosion de l'eau de mer
Soudabilité supérieure, avec une forte résistance à la soudure et une bonne ductilité
Ténacité cryogénique exceptionnelle, avec des propriétés améliorées à des températures extrêmement basses
Résistance modérée 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
Limitations de conception:
Ne peut pas être renforcé par le traitement thermique; La limite de résistance est inférieure à des alliages à haute résistance de série 2xxx et 7xxx
Une utilisation à long terme supérieure à 65 degrés peut entraîner une sensibilisation (en raison de la précipitation de phase Mg₂al₃), l'augmentation de la sensibilité à la corrosion de contrainte . La température de fonctionnement doit être contrôlée ou le tempérament H321 choisi .
Le niveau de résistance est inférieur à celle des températures H116 / H321 de 5083, mais peut mieux fonctionner dans des environnements corrosifs spécifiques .
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 avec une grande efficacité 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 des anneaux forgés 5A06 H112 Lorsque une résistance élevée, une résistance à la corrosion exceptionnelle (en particulier à l'eau de mer), une excellente soudabilité et des propriétés cryogéniques sont nécessaires, et la limite supérieure de résistance n'est pas aussi critique que pour 7075 / 7050.
Pour les structures desservant à long terme à des températures supérieures à 65 degrés, le tempérament H321 doit être sélectionné, ou d'autres alliages considérés .
Convient aux applications critiques dans les industries marines, cryogéniques et nucléaires en tant que composants structurels et porteurs de pression .
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