Aluminium 7075 vs. aluminium 2024: Wat zijn de verschillen in sterkte?

Ik zie vaak dat ingenieurs moeten kiezen tussen 7075 en 2024. Ze willen onderdelen die sterk blijven onder stress.

7075 biedt een hogere treksterkte, terwijl 2024 een goede vermoeiingssterkte geeft bij een iets lagere maximale belasting.

Laten we deze twee legeringen met hoge sterkte eens met elkaar vergelijken en kijken waar ze allebei in uitblinken.

Wat zijn de sterkteverschillen tussen 7075 en 2024?

Toen ik voor het eerst begon met het maken van vliegtuigonderdelen, gebruikte ik beide legeringen in fittingen en beugels. Ze presteerden verschillend in stresstests en vermoeiingscycli.

7075-T6 heeft een hogere treksterkte (~572 MPa) dan 2024-T3 (~469 MPa). Maar 2024 heeft een betere weerstand tegen vermoeiing onder cyclische belasting.

Duik dieper: Vergelijking van treksterkte en vermoeiingssterkte

Treksterkte (statische belasting):

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

7075 is duidelijk sterker in statische belastingstests. Het wordt vaak gebruikt waar maximale belastbaarheid van belang is.

Rekgrens (permanente vervorming):

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

Dat betekent dat 7075 beter bestand is tegen buigen of meegeven.

Vermoeiingssterkte (herhaalde belasting):

2024 gaat beter om met cyclische vermoeiing, waardoor het de voorkeur geniet voor onderdelen die worden blootgesteld aan trillingen of belastingscycli.

Ik heb ooit twee beugels gemaakt: een van 7075 en een van 2024. Bij trillingstests bleek dat de 2024 beugel het langer volhield zonder scheuren, ook al werd hij lichter belast.

Tijd voor een quiz:

Welke legering is beter voor ruimtevaartonderdelen?

Bij het ontwerpen van onderdelen voor de ruimtevaart heb ik een balans gevonden tussen sterkte, vermoeiing en produceerbaarheid.

2024 wordt gebruikt voor rompplaten en vleugelhuiden vanwege de levensduur bij vermoeiing. 7075 is ideaal voor sterk belaste onderdelen zoals tandwielen en rondhouten.

Duik dieper: Gebruikscases voor de lucht- en ruimtevaart

2024-T3:

• Uitstekende vermoeiingssterkte
• Behoudt taaiheid bij lage temperaturen
• Gebruikt voor structurele huiden, ribben, fittingen
• Gevoelig voor corrosie tenzij gecoat of bekleed

7075-T6:

• Uitzonderlijke statische sterkte
• Gebruikt voor landingsgestellen, hoogbelaste punten
• Vermoeiingslevensduur is lager, maar tolereerbaar in korte cycli
• Heeft een goede corrosiebescherming nodig

Voorbeeldtoepassingen:

• Vleugelhuiden (2024)lange cycli, lichte belastingen, kritisch voor vermoeiing
• Landingsgestelbevestigingen (7075)hoge statische belasting, minder cycli

Ik heb ooit twee steunen gebouwd: een 2024 deel op de vleugelhuid en een 7075 schakel op een lastpad. Beide voldeden efficiënt aan hun structurele behoeften.

Tijd voor een quiz:

Hoe is de corrosiebestendigheid?

Ik heb beide legeringen getest in zoutmist- en vochtkamers. Ze gedroegen zich verschillend bij blootstelling.

2024 is vatbaarder voor corrosie, terwijl 7075 er iets beter tegen bestand is, maar beide hebben beschermende coatings nodig voor gebruik buitenshuis of op zee.

Duik dieper: Corrosiegedrag en -bescherming

Intrinsieke weerstand:

• 2024: hoog kopergehalte (~4,4%) → slechte corrosiebestendigheid
• 7075: hoog zinkgehalte (~5,6%) → matige corrosiebestendigheid, maar gevoelig voor spanningscorrosiescheuren

Beschermende behandelingen:

Milieuduurzaamheid:

• 2024: heeft bekleding of zware coatings nodig. Niet geschikt voor kale, vochtige of zoute lucht.
• 7075: beter, maar moet nog steeds geanodiseerd of afgedicht worden om spanningscorrosie aan de randen te voorkomen.

Praktijkvoorbeeld:

Ik heb twee fittingen gemaakt, een van elke legering. Ik heb 2024 kaal gelaten en 7075 geanodiseerd. In vochtige maanden corrodeerde 2024 binnen enkele weken aan de randen. De geanodiseerde 7075 vertoonde jarenlang geen roest.

Tijd voor een quiz:

Wat is gemakkelijker te bewerken: 7075 of 2024?

In mijn CNC werkplaats was bewerkbaarheid belangrijk. Ik testte beide legeringen onder dezelfde omstandigheden.

2024 is gemakkelijker te bewerken dan 7075 - minder warmteontwikkeling en een langere levensduur van het gereedschap. Maar 7075 snijdt ook goed en houdt strakke toleranties.

Duik dieper: Verspaningsprestaties en -tips

Spaanvorming en gereedschapsslijtage:

• 2024-T3: zachter, vormt lange spanen, gemakkelijk te zagen, goede afwerking
• 7075-T6harder, spanen zijn over het algemeen kort en schurend, snellere slijtage van gereedschap, moet stugger worden ingesteld

Toleranties en afwerking:

• Beide kunnen ±0,01?mm vasthouden met goed gereedschap en koelvloeistof
• 2024 geeft vaak gladdere afwerkingen door minder hardheid

Tappen en draadsnijden:

• 2024 tikt goed
• 7075 heeft langzamere tapsnelheden en afschuiningstappen nodig

Frees- en boortips:

• 2024: 0,3?mm spaanbelasting, 250-300?m/min snelheid
• 7075: 0,2?mm spaanbelasting, 200?m/min snelheid, essentieel koelmiddel

Mijn winkeltestresultaten:

Ik heb naast elkaar sleuven in 2024 en 7075 gebruikt. Gereedschap uit 2024 ging ~200?minuten mee voordat het bot werd ×2 langer dan gereedschap uit 7075.

Tijd voor een quiz:

Conclusie

7075 is sterker bij statische belasting en beter geschikt voor onderdelen met hoge belasting. 2024 biedt een betere levensduur bij herhaalde belasting. Beide hebben bescherming tegen corrosie nodig en 2024 is gemakkelijker te bewerken. Kies op basis van het type belasting, de omgeving en de bewerkingsbehoeften.