Hliník 7075 vs. hliník 2024: Jaké jsou rozdíly v pevnosti?

Často se setkávám s tím, že se konstruktéři rozhodují mezi 7075 a 2024. Chtějí díly, které zůstanou pevné i při namáhání.

7075 nabízí vyšší pevnost v tahu, zatímco 2024 poskytuje dobrou únavovou pevnost při mírně nižším maximálním zatížení.

Porovnejme tyto dvě vysoce pevné slitiny a jejich přednosti.

Jaké jsou pevnostní rozdíly mezi materiály 7075 a 2024?

Když jsem začínal s výrobou leteckých součástek, používal jsem obě slitiny v kování a držácích. Při zátěžových testech a únavových cyklech se chovaly rozdílně.

7075-T6 má vyšší pevnost v tahu (~572 MPa) než 2024-T3 (~469 MPa). Ale 2024 má lepší únavovou odolnost při cyklickém zatížení.

Ponořte se hlouběji: Srovnání pevnosti v tahu a únavy

Pevnost v tahu (statické zatížení):

• 7075-T6: ~572?MPa
• 2024-T3: ~469?MPa

7075 je ve statických zátěžových testech jednoznačně pevnější. Často se používá tam, kde záleží na maximální nosnosti.

Mez kluzu (trvalá deformace):

• 7075-T6: ~503?MPa
• 2024-T3: ~324?MPa

To znamená, že materiál 7075 je odolnější proti ohýbání nebo poddajnosti.

Únavová pevnost (opakované zatížení):

Materiál 2024 se lépe vyrovnává s cyklickou únavou, takže je vhodnější pro díly vystavené vibracím nebo zatěžovacím cyklům.

Kdysi jsem vyrobil dva držáky: jeden ze 7075 a druhý z 2024. Při vibračních testech vydržel držák z 2024 déle bez prasklin, i když nesl menší zatížení.

Čas na kvíz:

Která slitina je lepší pro letecké díly?

Při navrhování leteckých součástí jsem vyvažoval pevnost, únavu a vyrobitelnost.

Materiál 2024 se díky své únavové životnosti používá pro trupové plechy a potahy křídel. 7075 je ideální pro vysoce namáhané díly, jako jsou převody a nosníky.

Ponořte se hlouběji: Případy použití v letectví a kosmonautice

2024-T3:

• Vynikající únavová pevnost
• Zachovává si houževnatost při nízkých teplotách
• Používá se pro konstrukční pláště, žebra, kování
• náchylné ke korozi, pokud nejsou potaženy nebo opláštěny

7075-T6:

• Výjimečná statická pevnost
• Používá se pro kování podvozku, místa s vysokým zatížením
• Únavová životnost je nižší, ale v krátkých cyklech přijatelná.
• Potřebuje dobrou ochranu proti korozi

Příklady použití:

• Křídelní potahy (2024): dlouhé cykly, mírné zatížení, kritická únava
• Kování podvozku (7075): vysoké statické zatížení, méně cyklů

Kdysi jsem postavil dva držáky: díl 2024 na potah křídla a článek 7075 na nosnou dráhu. Obojí splňovalo své konstrukční potřeby efektivně.

Čas na kvíz:

Jaká je odolnost proti korozi?

Obě slitiny jsem testoval v solné mlze a ve vlhké komoře. Chovaly se při vystavení různě.

Model 2024 je náchylnější ke korozi, zatímco model 7075 jí odolává o něco lépe, ale oba typy potřebují ochranné nátěry pro venkovní nebo námořní použití.

Ponořte se hlouběji: Korozní chování a ochrana

Vnitřní odolnost:

• 2024: vysoký obsah mědi (~4,4%) → špatná odolnost proti korozi
• 7075: vysoký obsah zinku (~5,6%) → mírná odolnost proti korozi, ale náchylnost ke koroznímu praskání pod napětím

Ochranná ošetření:

Odolnost vůči životnímu prostředí:

• 2024: potřebuje opláštění nebo silné nátěry. Nevhodné pro holé prostředí s vlhkým nebo slaným vzduchem.
• 7075: lepší, ale stále potřebuje eloxování nebo tmely, aby se zabránilo korozi v důsledku namáhání hran.

Případ z reálného světa:

Vyrobil jsem dvě kování, z každé slitiny jedno. Slitinu 2024 jsem nechal holou a 7075 eloxovanou. Ve vlhkých měsících 2024 na okrajích během několika týdnů zkorodovala. Eloxovaná 7075 nevykazovala po léta žádnou korozi.

Čas na kvíz:

Který se snadněji obrábí: 7075 nebo 2024?

V mé dílně CNC záleželo na obrobitelnosti. Obě slitiny jsem testoval za stejných podmínek.

2024 se obrábí snadněji než 7075 - méně se zahřívá a má vyšší životnost. Ale 7075 také dobře řeže a drží těsné tolerance.

Ponořte se hlouběji: Výkonnost obrábění a tipy

Tvorba třísek a opotřebení nástroje:

• 2024-T3: měkčí, tvoří dlouhé třísky, snadno se řeže, dobrá povrchová úprava
• 7075-T6: tvrdší, třísky bývají krátké a abrazivní, rychlejší opotřebení nástroje, potřebuje tuhé seřízení

Tolerance a povrchová úprava:

• Obě zařízení drží ±0,01?mm s dobrým nářadím a chladicí kapalinou.
• 2024 často poskytuje hladší povrchové úpravy díky menší tvrdosti.

Závitování a řezání závitů:

• 2024 dobře odbočuje
• 7075 potřebuje nižší rychlosti závitníků a závitníky se smykovým tvarem.

Tipy pro frézování a vrtání:

• 2024: zatížení třísek 0,3 mm, rychlost 250-300 m/min
• 7075: 0,2 mm třísky, rychlost 200 m/min, zaplavení chladicí kapalinou.

Výsledky mého testu v obchodě:

Provozoval jsem vedle sebe sloty 2024 a 7075. Nástroje z 2024 vydržely ~200?minut před otupením ×2 déle než v 7075.

Čas na kvíz:

Závěr

Materiál 7075 je pevnější při statickém zatížení a je vhodnější pro vysoce namáhané součásti. Součást 2024 má lepší únavovou životnost při opakovaném zatížení. Oba typy potřebují ochranu proti korozi a model 2024 se snadněji obrábí. Vybírejte podle typu zatížení, prostředí a potřeb obrábění.