مقدمة إلى 7075 لوحات الألومنيوم
7075 عبارة عن سبيكة نحاس من الألومنيوم-الزنك-المغنيسيوم- تم تطويرها للتطبيقات التي تتطلب أعلى قوة متاحة من الألومنيوم. وفي درجات الحرارة T6 وT651، تحقق قوة شد في نطاق 510-570 ميجا باسكال، وهو ما يقترب من ثلث الوزن في بعض أنواع الفولاذ الإنشائي. إن نسبة القوة-إلى-الوزن هذه تجعل من 7075 الاختيار القياسي للمكونات الهيكلية للطائرات مثل ألواح الأجنحة وإطارات جسم الطائرة وأجزاء معدات الهبوط، بالإضافة إلى الأدوات عالية التحميل والهندسة الدقيقة. بسبب نظام السبائك الخاص بها، تتصرف 7075 بشكل مختلف عن السبائك 5xxx و6xxx في اللحام والتشكيل ومقاومة التآكل، ويجب إدارة هذه الاختلافات في التصميم والتصنيع. تتضمن مراجع المواصفات ذات الصلة ASTM B209 وAMS 4045.
التكوين والأمزجة
يحتوي 7075 على ما يقرب من 5.1 إلى 6.1 بالمائة من الزنك كعنصر صناعة السبائك الأساسي، مع المغنيسيوم والنحاس، بالإضافة إلى كميات صغيرة من الكروم وعناصر أخرى. تنتج تركيبة الزنك-المغنيسيوم-النحاس رواسب تصلب العمر- التي تمنح السبيكة قوتها الاستثنائية. درجات الحرارة الشائعة للوحة هي T6، وهو محلول معالج حرارياً ومتقادم صناعياً، وT651، الذي يضيف ضغطًا-يخفف التمدد بعد معالجة المحلول لتحسين التسطيح واستقرار المعالجة الآلية. يمكن للمتغيرات المعالجة على البارد- أن تزيد من الصلابة مع الحفاظ على ثبات الأبعاد. يجب تحديد درجة الحرارة بالترتيب لأن الخواص الميكانيكية والإجهاد المتبقي وأداء التآكل كلها تعتمد عليه.
الخواص الميكانيكية والفيزيائية
تشتمل القيم المرجعية النموذجية للوحة 7075-T6 على قوة شد تبلغ حوالي 483-570 ميجا باسكال، وقوة خضوع تبلغ حوالي 414-503 ميجا باسكال، واستطالة بنسبة 8-11 بالمائة في 50 مم، وصلابة برينل تبلغ حوالي 150-160 HBW. تبلغ الكثافة حوالي 2.81 جم/سم3، وهي أخف بكثير من الفولاذ عند مستويات القوة المماثلة. توفر السبيكة أيضًا موصلية حرارية جيدة، حوالي 229 واط/(م·ك)، وموصلية كهربائية تبلغ حوالي 37-38 بالمائة IACS، مما يدعم تبديد الحرارة في المكونات عالية الأداء. تكون مقاومة الكلال في ظل التحميل الدوري المتكرر عالية، وهذا هو أحد أسباب تفضيل السبيكة لأجزاء الطائرات التي تعاني من ضغوط متقلبة. يجب تأكيد القيم الدقيقة مقابل المعيار المطبق وشهادة المطحنة لأنها تختلف باختلاف السُمك وشكل المنتج.
مقاومة التآكل والتشطيب
المحتوى العالي من الزنك والنحاس يجعل 7075 أكثر عرضة للتشقق الناتج عن التآكل الناتج عن الإجهاد-من السبائك مثل 6061 أو 5083، خاصة في الاتجاه العرضي القصير-وفي درجات الحرارة الأقدم. تعمل الأساليب الحديثة والتصنيع الخاضع للرقابة على تقليل هذا الخطر، ولكن لا يزال يوصى بالتشطيب الوقائي للبيئات الصعبة. الأنودة هي المعالجة الوقائية الأكثر شيوعًا ويمكن أن تحسن بشكل كبير مقاومة الرطوبة ورذاذ الملح والمواد الكيميائية الخفيفة؛ غالبًا ما يتم تطبيق الأنودة الشفافة للحفاظ على المظهر الطبيعي، بينما يتم استخدام الأنودة الملونة حيثما يكون الشكل الجمالي مهمًا. بالنسبة للظروف القاسية أو البحرية، تجنب استخدام 7075 غير المحمي وقم بتصميم المكون باستخدام الطلاء المناسب والصرف وتصميم الوصلات. يمكن أن تتسبب التركيبة الغنية بالزنك- في حدوث تناقضات طفيفة في الأكسدة أثناء عملية الأكسدة، لذا يجب الاتفاق على المواصفات النهائية مع المعالج.
التصنيع والتصنيع
على الرغم من قوتها العالية، فإن 7075 ماكينة تعمل بشكل جيد مع الأدوات القياسية عند استخدام سوائل القطع والمعلمات المناسبة، ويوفر مزاج T651 على وجه الخصوص ثباتًا جيدًا للأبعاد بعد التشغيل الآلي، وهو أمر مفيد للأجزاء الدقيقة. من الممكن التشكيل باستخدام التقنيات المناسبة، لكن السبيكة أقل ليونة من درجات 6xxx أو 5xxx، لذا استخدم أنصاف أقطار كبيرة وثنيًا متزايدًا للأشكال الضيقة؛ التلدين قبل التشكيل الشديد متبوعًا بإعادة المعالجة الحرارية-يمكن اعتباره من الأعمال المهمة. يعتبر اللحام 7075 أمرًا صعبًا: يتم عمومًا تجنب اللحام بالصهر التقليدي في التطبيقات الهيكلية لأن المنطقة المتأثرة بالحرارة-تفقد قوتها ويكون خطر التشقق مرتفعًا. عندما يكون التوصيل أمرًا لا مفر منه، يفضل التثبيت الميكانيكي، ويجب أن يتبع أي لحام إجراء مؤهل. القطع بالليزر أو نفث الماء يعطي حواف نظيفة، مع نفث الماء المفضل للمقاييس السميكة لتجنب التأثيرات الحرارية.
التطبيقات واعتبارات الاختيار
تُستخدم اللوحة 7075 في هياكل الطيران، وإطارات الطائرات بدون طيار، ومكونات السيارات عالية الأداء-، والأدوات الدقيقة، والمشعبات الهيدروليكية، والآلات الصناعية كثيرة المتطلبات. يجب تحديده عندما تكون نسبة القوة العالية-إلى-الوزن وأداء الكلال هي المتطلبات الحاكمة. عندما تهيمن مقاومة التآكل أو قابلية اللحام أو القابلية للتشكيل على التصميم، فإن سبيكة 5xxx أو 6xxx عادة ما تكون أكثر ملاءمة. عند الطلب، حدد السبائك، والمزاج، والسمك، والعرض، والطول، والمعايير المعمول بها، والتسطيح، وأي -متطلبات اختبار غير مدمرة، واطلب شهادة اختبار مطحنة للتطبيقات المعتمدة. قم بتخزين الألواح بشكل مسطح، وحماية الأسطح من الرطوبة، والحفاظ على الطبقة الواقية في مكانها حتى يتم تصنيعها.
الأسئلة المتداولة
س: هل 7075 أقوى من 6061؟
نعم. 7075 في الحالة المزاجية T6 تصل عادةً قوة الشد في نطاق 510-570 ميجا باسكال، في حين أن 6061-T6 تكون عادةً حوالي 290-310 ميجا باسكال. ومع ذلك، يوفر 6061 قابلية لحام وقابلية تشكيل ومقاومة أفضل للتآكل، وبالتالي فإن الاختيار يعتمد على التطبيق.
س: هل يمكن لحام الألومنيوم 7075؟
يعتبر 7075 صعب اللحام. يخاطر اللحام بالصهر بالتشقق وفقدان القوة بشكل كبير في المنطقة{2}}المتأثرة بالحرارة، لذا يفضل عادةً التثبيت الميكانيكي. تتطلب أي وصلة ملحومة حرجة إجراء لحام مؤهل.
س: هل يقاوم 7075 التآكل؟
يتمتع 7075 بمقاومة معتدلة للتآكل في الغلاف الجوي ولكنه أكثر عرضة للتآكل الناتج عن الإجهاد-من العديد من سبائك الألومنيوم الأخرى. يوصى بالتشطيب الوقائي مثل الطلاء بأكسيد الألومنيوم أو الطلاء، خاصة للخدمة الخارجية أو الساحلية أو الرطبة.
س: ما هو الفرق بين T6 وT651 للوحة 7075؟
T6 هو محلول معالج حرارياً ومُعتق بشكل مصطنع. يضيف T651 ضغطًا-يخفف التمدد بعد معالجة المحلول، ويقلل الضغط المتبقي ويحسن الاستواء واستقرار المعالجة. غالبًا ما يتم تحديد T651 للوح السميك الذي سيتم تشكيله.
س: هل 7075 مناسب للاستخدام البحري؟
7075 ليس الخيار الأول للخدمة البحرية بسبب قابلية التآكل بسبب الإجهاد-. بالنسبة لتطبيقات مياه البحر، يفضل استخدام السبائك من سلسلة 5xxx-مثل 5083 أو 5086. إذا كان لا بد من استخدام 7075، فقم بتطبيق طبقات حماية قوية وتصميم محافظ.
س: هل آلة 7075 جيدة؟
نعم يتمتع . 7075 بقابلية تصنيع جيدة عند استخدام الأدوات الحادة والسرعات المناسبة وسوائل القطع. يوفر المزاج T651 ثباتًا جيدًا للأبعاد بعد التشغيل الآلي، ولهذا السبب تحظى السبيكة بشعبية كبيرة في الأدوات والتركيبات الدقيقة.