7075 alumiini Vs. 2024 alumiini: Alumiini: Mitkä ovat lujuuserot?

Näen usein insinöörejä, jotka ovat erimielisiä 7075:n ja 2024:n välillä. He haluavat osia, jotka pysyvät lujina rasituksessa.

7075 tarjoaa suuremman vetolujuuden, kun taas 2024 antaa hyvän väsymislujuuden hieman pienemmällä maksimikuormituksella.

Verrataanpa näitä kahta lujaa seosta ja sitä, missä kumpikin niistä loistaa.

Mitkä ovat 7075:n ja 2024:n lujuuserot?

Kun aloitin lentokoneen osien valmistuksen, käytin molempia seoksia liitososissa ja kiinnikkeissä. Ne suoriutuivat eri tavalla rasituskokeissa ja väsymissykleissä.

7075-T6:n vetolujuus on suurempi (~572 MPa) kuin 2024-T3:n (~469 MPa). Mutta 2024:llä on parempi väsymiskestävyys syklisessä kuormituksessa.

Sukella syvemmälle: Vetolujuuden ja väsymislujuuden vertailu

Vetolujuus (staattinen kuormitus):

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

7075 on selvästi vahvempi staattisissa kuormituskokeissa. Sitä käytetään usein silloin, kun maksimikuormituskapasiteetilla on merkitystä.

Myötölujuus (pysyvä muodonmuutos):

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

Tämä tarkoittaa sitä, että 7075 kestää paremmin taivutusta tai taipumista.

Väsymislujuus (toistuva kuormitus):

2024 kestää paremmin syklistä väsymistä, joten sitä käytetään mieluummin tärinän tai kuormitussyklien alaisissa osissa.

Tein kerran kaksi kiinnikettä: toisen 7075:stä ja toisen 2024:stä. Tärinätesteissä 2024-kannatin kesti pidempään ilman halkeamia, vaikka se kantoi kevyempää kuormitusta.

Tietokilpailun aika:

Mikä seos on parempi ilmailu- ja avaruustekniikan osissa?

Suunnitellessani ilmailu- ja avaruustekniikan komponentteja tasapainoilin lujuuden, väsymyksen ja valmistettavuuden välillä.

Runkolevyjen ja siipien nahkojen valmistukseen käytetään 2024-luokkaa sen väsymiskestävyyden vuoksi. 7075 on ihanteellinen erittäin rasitetuille osille, kuten hammaspyörille ja palkeille.

Sukella syvemmälle: Ilmailu- ja avaruusalan käyttötapaukset

2024-T3:

• Erinomainen väsymislujuus
• Säilyttää sitkeyden alhaisissa lämpötiloissa
• Käytetään rakennekuoriin, kylkiluihin ja liitososiin.
• Korroosioaltis, ellei sitä ole pinnoitettu tai verhoiltu.

7075-T6:

• Poikkeuksellinen staattinen lujuus
• Käytetään laskeutumisvaihteiden liitososissa, suurten kuormitusten kohdissa.
• Väsymiskestävyys on alhaisempi, mutta siedettävä lyhyissä sykleissä.
• Tarvitsee hyvän korroosiosuojauksen

Esimerkkisovellukset:

• Siipien nahat (2024): pitkät syklit, lievät kuormitukset, väsymiskriittinen kuormitus.
• Laskutelineen varusteet (7075): suuret staattiset kuormat, vähemmän syklejä

Rakensin kerran kaksi kiinnikettä: 2024-osan siiven kuoreen ja 7075-linkin kuormituspolkuun. Molemmat täyttivät rakenteelliset tarpeet tehokkaasti.

Tietokilpailun aika:

Miten korroosionkestävyys vertautuu?

Testasin molempia seoksia suolasumussa ja kosteuskammioissa. Ne käyttäytyivät eri tavoin altistuksessa.

2024 on alttiimpi korroosiolle, kun taas 7075 kestää sitä jonkin verran paremmin, mutta molemmat tarvitsevat suojapinnoitteita ulko- tai merikäyttöön.

Sukella syvemmälle: Korroosion käyttäytyminen ja suojaus

Luontainen vastus:

• 2024: korkea kuparipitoisuus (~4,4%) → huono korroosionkestävyys.
• 7075: korkea sinkkipitoisuus (~5,6%) → kohtalainen korroosionkestävyys, mutta altis jännityskorroosiohalkeilulle.

Suojakäsittelyt:

Ympäristön kestävyys:

• 2024: tarvitsee verhoilua tai raskaita pinnoitteita. Ei sovellu paljaaksi kosteassa tai suolaisessa ilmassa.
• 7075: parempi, mutta tarvitsee silti anodisointia tai tiivisteaineita reunojen jännityskorroosion välttämiseksi.

Todellinen tapaus:

Tein kaksi liitososaa, yhden kummastakin seoksesta. Jätin 2024 paljaaksi ja 7075 anodisoiduksi. Kosteina kuukausina 2024 syöpyi reunoilta muutamassa viikossa. Anodisoitu 7075 ei ruostunut vuosiin.

Tietokilpailun aika:

Kumpi on helpompi työstää: 7075 vai 2024?

CNC-verstaassani työstettävyydellä oli merkitystä. Testasin molempia seoksia samoissa olosuhteissa.

2024 on helpompi työstää kuin 7075 - vähemmän lämmönmuodostusta ja parempi työkalun käyttöikä. Mutta 7075 leikkaa hyvin ja pitää myös tiukat toleranssit.

Sukella syvemmälle: Koneistussuorituskyky ja vinkkejä

Lastujen muodostuminen ja työkalun kuluminen:

• 2024-T3: pehmeämpi, muodostaa pitkiä lastuja, helppo leikata, hyvä viimeistely.
• 7075-T6: kovempi, lastut ovat yleensä lyhyitä ja hiovia, työkalun kuluminen nopeampaa, vaatii jäykän asennuksen.

Toleranssit ja viimeistely:

• Molemmat pystyvät pitämään ±0,01 mm:n tarkkuuden hyvillä työkaluilla ja jäähdytysnesteellä.
• 2024 tuottaa usein sileämpiä pintoja, koska sen kovuus on pienempi.

Kierteen kierteitys ja kierteiden leikkaus:

• 2024 hanat hyvin
• 7075 tarvitsee hitaampia hananopeuksia ja leikkausmuotoisia hanoja.

Jyrsintä- ja porausvinkkejä:

• 2024: 0,3 mm:n lastukuormitus, nopeus 250-300 m/min.
• 7075: 0,2 mm:n lastuamiskuorma, nopeus 200 m/min, olennainen jäähdytysnesteen tulva

My shop testin tulokset:

Ajoin vierekkäin 2024- ja 7075-kokoisissa urissa. 2024-työkalut kestivät ~200?minuuttia ennen tylsistymistä × 2 kertaa kauemmin kuin 7075:ssä.

Tietokilpailun aika:

Päätelmä

7075 on vahvempi staattisessa kuormituksessa ja soveltuu paremmin korkealle kuormitetuille komponenteille. 2024 tarjoaa paremman väsymiskestävyyden toistuvassa kuormituksessa. Molemmat materiaalit on suojattava korroosiolta, ja 2024 on helpompi työstää. Valitse kuormitustyypin, ympäristön ja työstötarpeiden mukaan.