7075 aluminium vs. 2024 aluminium: Hvad er styrkeforskellene?

Jeg ser ofte ingeniører, der er splittet mellem 7075 og 2024. De vil have dele, der forbliver stærke under stress.

7075 giver højere trækstyrke, mens 2024 giver god udmattelsesstyrke med lidt lavere maksimal belastning.

Lad os sammenligne disse to højstyrkelegeringer og se, hvor de hver især brillerer.

Hvad er styrkeforskellene mellem 7075 og 2024?

Da jeg begyndte at lave flykomponenter, brugte jeg begge legeringer i fittings og beslag. De klarede sig forskelligt i stresstests og udmattelsescyklusser.

7075-T6 har højere trækstyrke (~572 MPa) end 2024-T3 (~469 MPa). Men 2024 har bedre udmattelsesmodstand under cyklisk belastning.

Dyk dybere ned: Sammenligning af træk- og udmattelsesstyrke

Trækstyrke (statisk belastning):

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

7075 er klart stærkere i statiske belastningstests. Det bruges ofte, hvor maksimal belastningskapacitet er vigtig.

Flydespænding (permanent deformation):

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

Det betyder, at 7075 er mere modstandsdygtig over for bøjning eller eftergivelse.

Udmattelsesstyrke (gentagen belastning):

2024 håndterer cyklisk træthed bedre, hvilket gør det foretrukket til dele, der udsættes for vibrationer eller belastningscyklusser.

Jeg lavede engang to beslag: et af 7075 og et af 2024. Under vibrationstest holdt 2024-beslaget længere uden at revne, selv om det var lettere belastet.

Tid til at quizze:

Hvilken legering er bedst til rumfartsdele?

Når jeg designede rumfartskomponenter, afvejede jeg styrke, udmattelse og producerbarhed.

2024 er det foretrukne materiale til skrogplader og vingeskind på grund af dets udmattelseslevetid. 7075 er ideel til stærkt belastede dele som tandhjul og spars.

Dyk dybere ned: Brugsscenarier fra luft- og rumfart

2024-T3:

• Fremragende udmattelsesstyrke
• Bevarer sejhed ved lave temperaturer
• Bruges til strukturelle skind, ribber, beslag
• Modtagelig for korrosion, medmindre den er belagt eller beklædt

7075-T6:

• Enestående statisk styrke
• Bruges til landingsgearbeslag, høje belastningspunkter
• Udmattelseslevetiden er lavere, men acceptabel i korte cyklusser
• Har brug for god korrosionsbeskyttelse

Eksempel på anvendelse:

• Vingeskind (2024): lange cyklusser, milde belastninger, udmattelseskritisk
• Beslag til landingsstel (7075): høje statiske belastninger, færre cyklusser

Jeg byggede engang to beslag: en 2024-del på vingeskindet og et 7075-led på en lastvej. Begge opfyldte deres strukturelle behov effektivt.

Tid til at quizze:

Hvordan ser det ud med korrosionsbestandigheden?

Jeg testede begge legeringer i salttåge- og fugtighedskamre. De opførte sig forskelligt under eksponering.

2024 er mere udsat for korrosion, mens 7075 modstår det noget bedre - men begge har brug for beskyttende belægninger til udendørs eller marine brug.

Dyk dybere ned: Korrosionsadfærd og -beskyttelse

Intrinsisk modstand:

• 2024: højt kobberindhold (~4,4%) → dårlig korrosionsbestandighed
• 7075: højt zinkindhold (~5,6%) → moderat korrosionsbestandighed, men tilbøjelig til spændingskorrosion

Beskyttende behandlinger:

Miljømæssig holdbarhed:

• 2024: har brug for beklædning eller kraftige belægninger. Ikke egnet i fugtig eller salt luft.
• 7075: bedre, men skal stadig anodiseres eller forsegles for at undgå kantspændingskorrosion.

Et eksempel fra den virkelige verden:

Jeg lavede to fittings, en af hver legering. Jeg lod 2024 være ubehandlet og 7075 anodiseret. I fugtige måneder korroderede 2024 ved kanterne inden for få uger. Den anodiserede 7075 viste ingen rust i årevis.

Tid til at quizze:

Hvad er lettest at bearbejde? 7075 eller 2024?

I mit CNC-værksted var bearbejdeligheden vigtig. Jeg testede begge legeringer under de samme forhold.

2024 er lettere at bearbejde end 7075 - mindre varmeudvikling og bedre værktøjslevetid. Men 7075 skærer også godt og holder snævre tolerancer.

Dyk dybere ned: Bearbejdningsresultater og tips

Spåndannelse og værktøjsslitage:

• 2024-T3: blødere, danner lange spåner, let at skære, god finish
• 7075-T6: hårdere, spåner har tendens til at være korte og slibende, hurtigere værktøjsslitage, kræver stiv opsætning

Tolerancer og finish:

• Begge kan holde ±0,01?mm med godt værktøj og kølevæske
• 2024 giver ofte en glattere finish på grund af mindre hårdhed

Tapping og gevindskæring:

• 2024 tapper godt
• 7075 har brug for langsommere gevindhastigheder og forskydningsformede gevind.

Tips til fræsning og boring:

• 2024: 0,3?mm spånbelastning, 250-300?m/min hastighed
• 7075: 0,2 mm spånbelastning, 200 m/min hastighed, essentielt kølemiddel

Mine testresultater i butikken:

Jeg kørte side om side slots i 2024 og 7075. 2024-værktøjer holdt i ~200 minutter, før de blev sløve ×2 længere end i 7075.

Tid til at quizze:

Konklusion

7075 er stærkere ved statisk belastning og bedre egnet til komponenter med høj belastning. 2024 giver bedre udmattelseslevetid ved gentagne belastninger. Begge har brug for beskyttelse mod korrosion, og 2024 er lettere at bearbejde. Vælg ud fra belastningstype, miljø og bearbejdningsbehov.