L'alumini 7075 és un aliatge d'Al-Zn-Mg-Tratable tèrmicament-Cu que es forja habitualment, però el procés requereix un control més estricte que els graus 6xxx més suaus. Quan es treballa una palangana dins de la seva estreta-finestra de treball en calent, l'estructura del lingot de fosa es trenca i es substitueix per un flux de gra direccional, de manera que la peça acabada té un rendiment de fatiga notablement millor que un component mecanitzat a partir de placa.
Per què l'alumini 7075 respon bé a la forja
L'aliatge assoleix una alta resistència mitjançant una combinació de zinc al 5,1-6,1%, magnesi al 2,1-2,9% i coure a 1,2-2,0%, amb crom al 0,18-0,28% que controla l'estructura del gra i una densitat d'uns 2,81 g/cm3. La mateixa química no deixa un rang útil de conformació en fred, de manera que el 7075 s'ha de forjar en calent. A la pràctica, la peça es manté entre aproximadament 380 graus i 440 graus: per sota d'uns 350 graus, les llàgrimes superficials i les esquerdes de les vores es fan habituals, mentre que per sobre d'uns 460 graus el risc de fusió incipient i grans recristal·litzats gruixuts augmenta bruscament.
Per tant, el control del procés se centra en quatre variables:
Uniformitat del forn: el material de forja s'escalfa en un forn d'{0}}atmosfera controlada o d'inducció amb el lot guardat dins d'una finestra d'uns ±10 graus .
Preescalfament de la matriu: les matrius s'escalfen a uns 250-350 graus, de manera que la superfície de la peça no es refredi al primer contacte.
Disseny de matriu: s'utilitzen filets generosos i angles de tiratge perquè el 7075 flueix menys lliurement que el 6061.
Programa de reducció: la reducció per passada i la relació total de forja estan limitades per evitar esquerdes internes.
Temperatures de forja, passos i control del procés
Una seqüència de matriu tancada-per a un ajust estructural normalment passa per serrat de billets, preescalfament a 400-440 graus, impressió de bloqueig, impressió d'acabat, retall i després tractament tèrmic. El tractament de la solució segueix a 465-480 graus amb un remull el temps suficient per portar les fases solubles a la solució, després un apagat ràpid d'aigua o polímer, seguit d'un estirament controlat on s'ha de minimitzar l'estrès residual.
L'envelliment marca el caràcter final. Un tremp T6 es produeix en envellir a uns 120 graus durant 24 hores. Una seqüència de sobreenvelliment T73 utilitza aproximadament 107 graus durant 6-8 hores seguits de 163 graus durant 24-30 hores, intercanviant al voltant del 10-12% de la resistència final per a una resistència substancialment millor a les esquerdes per corrosió per tensió. Per tant, el temperament s'hauria de triar des de l'entorn de servei en lloc del nombre més alt d'un full de dades.
Estàndards, Composició i Tremps
El forjat 7075 normalment es demana amb una especificació de forja en lloc d'un estàndard de placa o barra, que és una font freqüent de confusió en els documents de compra.
| Forma del producte | Especificació típica | Àmbit |
|---|---|---|
| Troquels-tancats i forjats a mà | ASTM B247 | Límits de propietats mecàniques per a forjats 7075-T6 i 7075-T73 |
| Plat i llençol | ASTM B209 | Referència de les propietats de les plaques utilitzades en comparacions de-parts mecanitzades |
| Barra, vareta i filferro | ASTM B211 | S'aplica a les barres 7075-T6 i 7075-T73 |
| Composició i designació | EN 573-3 | Registrat com a EN AW-7075, símbol químic AlZn5.5MgCu |
| Designacions de tremp | EN 515 i ASTM B918 | Defineix la nomenclatura de temperament H i T i la pràctica-de tractament tèrmic |
Rendiment mecànic del forjat 7075
Els valors següents són típics del material produït comercialment en les condicions indicades i es comenten per mostrar un comportament relatiu en lloc de substituir una especificació.
| Condició | Resistència a la tracció típica | Límit elàstic típic, 0,2% | Elongació típica |
|---|---|---|---|
| Placa 7075-T6 | 570 MPa | 500 MPa | 11% |
| Placa 7075-T73 | 505 MPa | 435 MPa | 11% |
| Extrusió 6061-T6, com a referència | 310 MPa | 276 MPa | 12% |
Un component forjat en la direcció longitudinal generalment coincideix amb els valors de la placa esmentats anteriorment i els supera en la direcció transversal, perquè les línies de flux segueixen el camí de càrrega en lloc de córrer paral·leles a una superfície enrotllada. Aquesta diferència és el principal motiu pel qual s'especifica el forjat 7075 per a accessoris, enllaços i suports que veuen càrrega cíclica.
Verificació de qualitat des del lingot fins a la forja acabada
La verificació combina diversos mètodes independents i una part només s'allibera quan tots estan d'acord:
Anàlisi química mitjançant espectrometria d'emissió òptica per confirmar que els límits de zinc, magnesi, coure i impureses es troben dins del rang de composició.
Assajos de tracció segons ASTM E8 per a la resistència final, la resistència a la fluència i l'allargament, generalment en un cupó de prova forjat per separat.
Prova de duresa segons ASTM E18 com a comprovació ràpida que la resposta a l'envelliment sigui consistent.
Inspecció per ultrasons segons ASTM B594 per a discontinuïtats internes com ara voltes, ràfegues i porositat.
Inspecció dimensional de les característiques crítiques, a més de la traçabilitat del nombre de calor i del lot de forja durant cada pas del procés.
Quan una peça es mecanitzarà després de la forja, l'embolcall forjat es planifica de manera que el flux del gra segueixi el contorn acabat i no es talli cap superfície de càrrega-a través d'un gra final de la línia de flux-.
Preguntes freqüents
P: Es pot forjar l'alumini 7075?
Sí. 7075 es forja comercialment en operacions de forja-d'encuny i mà-tancat, sempre que la peça es mantingui dins d'una finestra de treball-calenta d'aproximadament 380-440 graus i la matriu s'escalfi prèviament. No té un rang útil de forja en fred.
P: Quina temperatura de forja s'utilitza per a 7075?
L'estoc de forja normalment s'escalfa a 400-440 graus, amb el rang de treball tractat com a 380-440 graus. El tractament de la solució després s'executa a 465-480 graus abans de l'extinció.
P: El forjat 7075 és més fort que la placa mecanitzada?
Els nivells de resistència són comparables, però la peça forjada sol mostrar una millor vida a la fatiga i millors propietats transversals perquè el flux de gra s'alinea amb el camí de càrrega en lloc de la direcció de laminació.
P: El 7075 s'ha de subministrar amb temperament T6 o T73?
Trieu T6 on es requereixi la màxima resistència en un entorn protegit, i T73 on la resistència a la tensió-esquerda per corrosió és més important; T73 renuncia aproximadament al 10-12% de la força final per a aquesta seguretat.
P: Quins estàndards s'apliquen a les forjades 7075?
ASTM B247 per a forja, ASTM B209 per a xapa i xapa, ASTM B211 per a barra, EN 573-3 per a la composició i EN 515 per a la designació de tremp són les referències habituals.
P: Per què s'esquerda el 7075 durant la forja?
El trencament normalment es remunta a una peça freda, una matriu freda, un programa de reducció agressiu o una proporció de forja massa alta. La correcció de la uniformitat del forn, el preescalfament de la matriu i la reducció de passades resol la majoria d'aquests defectes.
