7075 T6 Anneau de forge en alliage en aluminium

La bague de forgeage en alliage en aluminium 7075 T6 est une résistance ultra-élevée, en aluminium-zinc-zinc-magnésium-copper renommé pour son rapport résistance / poids exceptionnel, une résistance à la fatigue supérieure et une bonne machinabilité . grâce à un processus de forgeage précis, ce qui rend la microstructure interne, ce qui est optimisé, avec un processus de géomér Excel dans les applications exigeant une force et une fiabilité extrêmes, telles que l'aérospatiale, la défense, les machines haute performance et l'équipement à haute pression:

Éléments d'alliage primaire:

Zinc (zn): 5.1-6.1% (élément de renforcement principal)

Magnésium (mg): 2.1-2.9% (forme des phases de renforcement avec du zinc)

Cuivre (cu): 1.2-2.0% (améliore la force et la dureté)

Chrome (cr): 0.18-0.28% (inhibe la recristallisation, améliore la résistance à la corrosion du stress)

Matériau de base:

Aluminium (AL): équilibre

Impuretés contrôlées:

Fer (Fe): inférieur ou égal à 0,50% max

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

Manganèse (MN): inférieur ou égal à 0,30% max

Titane (Ti): inférieur ou égal à 0,20% 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)

Contrôle précis des éléments d'alliage avec ± 0,05% de tolérance

Filtration avancée et dégmassements (e . g ., snif ou dégazage sous vide) 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:

460-480 degré pour 12-24

Contrôle de la température uniforme: ± 5 degrés

Les taux de refroidissement lents assurent une distribution uniforme des éléments d'alliage et éliminer la macro-ségrégation

Préparation des billettes:

Conditionnement de la surface du lingot (scalping ou fraisage)

100% d'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 (contrôlé avec précision en dessous de la température de recristallisation)

Pression de forgeage: des milliers à des dizaines de milliers de tonnes, selon la taille et la complexité de l'anneau

Ratio de réduction minimum: 4: 1 à 6: 1, assurant une structure interne dense et uniforme, l'élimination de la structure des moulages et la formation d'un flux de grains optimisé

Traitement thermique de la solution:

465-480 degré pour 1-4} (selon l'épaisseur de la paroi de l'anneau)

Uniformité de la température: ± 3 degrés

Transfert rapide vers le milieu de l'extinction (<10 seconds)

Treat:

Treat à eau (température ambiante ou eau chaude) ou extinction en polymère

Taux de refroidissement contrôlé pour obtenir une résistance et une ténacité optimales

Soulagement du stress (pour le tempérament T651):

Étirement contrôlé (1-3% déformation plastique) ou compression pour réduire le stress résiduel

Vieillissement artificiel (tempérament T6):

120 degrés pendant 24 heures

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 .

Répartition des biens:

Radial vs . Propriétés tangentielles: les anneaux forgés présentent une excellente anisotropie, avec un flux de grains distribué tangentiellement (circonférentiellement), offrant une résistance tangentielle et une résistance à la fatigue plus élevées . Les propriétés radiales et axiales peuvent être légèrement inférieures .

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 .

Contrainte résiduelle: le tempérament T651 réduit considérablement le stress résiduel par le traitement du soulagement du stress, minimisant la distorsion d'usinage .

Performance de fatigue: le flux de grains optimisé formé par le processus de forgeage améliore considérablement la vie de fatigue du matériau et la résistance à la propagation des fissures de fatigue .

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 al₁₈mg₃cr₂ formés par le chrome inhibent efficacement la croissance des grains et la recristallisation

Taille des grains ASTM 6-9 (45-16 μm)

Distribution précipitée:

η '(mgzn₂) et η (mgzn₂) phases: uniformément dispersé, offrant un renforcement primaire

Précipitation continue de Mgzn₂ aux joints de grains contrôlés pour réduire la sensibilité à la corrosion des contraintes

Composés intermétalliques grossiers formés par Fe mineure, les Si 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

Largeur de zone appauvrie à limite de grains strictement contrôlée, la largeur de zone et les précipitations continues sont essentielles pour la résistance au SCC

Formulaires disponibles standard:

Anneaux forgés: diamètre extérieur de 100 mm à 1500 mm, épaisseur de paroi de 10 mm à 300 mm

Dimensions et géométries personnalisées disponibles en fonction des dessins et des exigences des clients

Diverses conditions d'usinage disponibles, e . g ., forgé en tant qu'établissement, usinée brut, fini usinée

Conseils de sélection de température:

T6: Lorsque une résistance maximale est requise et que les conditions environnementales ne sont pas graves, ou pour les anneaux à parois épaisses non sensibles au SCC

T651: lorsque une résistance élevée est nécessaire et que l'anneau subira un usinage de précision important pour réduire la distorsion

T73 / T7351: Lorsque l'anneau fonctionnera dans des environnements corrosifs et nécessite une résistance au SCC extrêmement élevée, au détriment d'une certaine force

Le tempérament T6 de l'alliage 7075 a une certaine sensibilité au SCC . pour les applications critiques, les températures sur-tentées comme T73, T74 sont généralement recommandées . Le processus de forgeage lui-même aide à réduire le risque de SCC en optimisant le flux de grains .

Guidage de fabrication:

Évaluation de machinabilité: 40% (1100 aluminium=100%), relativement difficile à machine, en particulier en température T6 en raison de la dureté élevée

Formation des puces: tend à former des copeaux fins et cassés, mais une concentration de chaleur et nécessite une bonne évacuation et un refroidissement

Liquide de refroidissement: fluide de coupe soluble dans l'eau (10-15% concentration), refroidissement à débit élevé; Les liquides de coupe à base d'huile peuvent également être utilisés

Usure d'outil: Haute, recommander des outils en carbure de PCD ou en revêtement, inspection régulière

Soudabilité: Soudage très pauvre et conventionnel non recommandé, limité à des processus spéciaux comme le soudage des émous, avec une perte de résistance significative après le soudage

Travail à froid: mauvaise formabilité, pas adapté à la flexion du froid, à l'estampage, etc. ., généralement formé en état recuit

Travail chaud: la forgeage doit être effectuée sous des températures et des taux de déformation strictement contrôlés

Traitement de surface: peut être anodisé (anodisation sulfurique recommandée), mais n'améliore pas de manière significative la sensibilité au SCC .

Options de protection de surface:

Anodisation:

Type II (sulfurique): 10-25} μm Épaisseur, améliore la résistance à l'usure et à la corrosion, peut être teint

Type III (dur): 25-75} μm d'épaisseur, pour des applications d'usure élevée

Revêtements de conversion:

Revêtements de conversion de chromate (mil-dtl -5541): excellente base pour les peintures ou les adhésifs, offre une protection contre la corrosion

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 aérospatiales et militaires

Claade:

Dans des environnements corrosifs extrêmes, le revêtement avec de l'aluminium pur ou des couches en alliage résistant à la corrosion peut être envisagé, mais ajoute du poids et du coût

Considérations de conception:

Plage de température de fonctionnement: -60 degré à +100 degré (la résistance se dégrade significativement au-dessus de ceci)

Performance cryogénique: légère augmentation de la résistance à basse température, la ténacité reste bonne, pas de transition fragile

Propriétés magnétiques: non magnétique

Recyclabilité: matériau recyclable de grande valeur

Stabilité dimensionnelle: Excellent dans le tempérament T651, adapté à l'usinage de précision

Ratio de force / poids: parmi les plus élevés pour les alliages en aluminium, idéal pour les matériaux aérospatiaux

Procédures de test standard:

Composition chimique:

Spectroscopie d'émission optique

Fusion de gaz inerte (teneur en hydrogène)

Vérification de tous les éléments d'alliage et le contenu des impuretés

Test mécanique:

Tests de traction (radial, tangentiel, axial)

Test de dureté (Brinell, plusieurs emplacements)

Test de ténacité de fracture (K1C, par ASTM E399)

Test de fatigue (selon les besoins, e . g ., fatigue de flexion tournante, taux de croissance des fissures)

Les tests de fissuration de la corrosion des contraintes (SCC, par ASTM G44, G47), en particulier pour le tempérament T6

Tests non destructifs:

Inspection à ultrasons (100% volumétrique, par AMS 2630 Classe A1, AMS-STD -2154, ou ASTM E2375 Niveau 2)

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

Vérification du modèle d'écoulement des grains

Évaluation du précipité (TEM / SEM)

Évaluation des diplômes de recristallisation

Inspection dimensionnelle:

CMM (coordonnée Machine de mesure)

Diamètre extérieur, diamètre intérieur, épaisseur de paroi, hauteur, planéité, concentricité, etc. .

Certifications standard:

Rapport de test de l'usine (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 AMS 4133 (Ring Forgings), AMS 4145, ASTM B247 (Forgings) et autres normes aérospatiales

Certification du système de gestion de la qualité AS9100 ou ISO 9001

Applications primaires:

Aérospatial:

Enveloppes de moteur, anneaux de ponts de guidage

Composants de turbine d'avions

Accessoires d'atterrissage

Rockets et boucles de boîtier de missile

Défense:

Anneaux de tourelle de véhicule militaire

Bases de la tourelle d'armes à feu

Brides de navires à haute pression

Machines hautes performances:

Machines lourdes portant des courses

Composants rotatifs à grande vitesse

Pièces structurelles de l'instrument de précision

Équipement industriel:

Composants d'équipement de forage pétrolier et gazier

Vannes et brides

Concevoir des avantages:

Ratio de force / poids extrêmement élevé pour la conception légère

Le processus de forgeage crée un flux de grains optimisé, l'amélioration de la résistance à la fatigue et de la ténacité des fractures

Bonne machinabilité (par rapport aux autres aciers à ultra-haute résistance)

Strempe résiduelle faible dans le tempérament T651, excellente stabilité dimensionnelle, adaptée à l'usinage de précision

Non magnétique

Limitations de conception:

Le tempérament T6 a une certaine sensibilité aux fissures de corrosion de contrainte (SCC) et à la corrosion d'exfoliation; Pour les applications critiques, les températures sur-estirées comme T73, T74 doit être considéré

Très mauvaise soudabilité, soudage conventionnel non recommandé

Mauvaise formabilité du froid, généralement formée en état recuit

Mauvaise résistance à la chaleur, les performances se dégradent rapidement à des températures élevées

Coût relativement élevé

Considérations économiques:

7075 Les anneaux forgés T6 sont des matériaux haute performance, avec des coûts initiaux plus élevés

Les processus de forgeage, de traitement thermique et d'inspection complexes ajoutent aux coûts de production

Malgré le coût élevé, sa supériorité le rend irremplaçable dans les applications nécessitant des performances et une fiabilité extrêmes

Aspects de durabilité:

7075 L'alliage est un matériau recyclable, contribuant à la circularité des ressources

La conception légère dans l'aérospatiale aide à réduire la consommation de carburant et les émissions de carbone

Longue durée de vie du produit et haute fiabilité réduisent le remplacement et la production de déchets

Conseils de sélection des matériaux:

Choisissez 7075 Anneaux forgés T6 lorsque la résistance maximale et le poids léger sont nécessaires, et l'environnement de service est non corrosif ou que des mesures de protection efficaces sont en place

Convient aux composants structurels en forme d'anneau soumis à une forte contrainte, à des charges de fatigue et à une forte fiabilité

Pour les applications potentiellement exposées à des risques de corrosion de corrosion ou d'exfoliation de stress, hiérarchisez les tempéraments sur-estirés de 7075 (E . G ., T73, T74) ou 7050 Alloy

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