Anneau forgé en aluminium en aluminium 5A06 H112

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

 

Code de tempérament

Description du processus

Applications optimales

Caractéristiques clés

O

Entièrement recuit, ramolli

Applications nécessitant une formabilité maximale, ou un traitement profond ultérieur

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

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

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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