Алюміній 7075 проти алюмінію 2024: У чому різниця в міцності?

Я часто бачу, як інженери розриваються між 7075 і 2024 роками. Їм потрібні деталі, які залишатимуться міцними в умовах стресу.

7075 має вищу міцність на розрив, в той час як 2024 має хорошу втомну міцність при дещо нижчому максимальному навантаженні.

Давайте порівняємо ці два високоміцні сплави і побачимо, де кожен з них має свої переваги.

Яка різниця в міцності між 7075 і 2024 роками?

Коли я тільки починав виготовляти авіаційні компоненти, я використовував обидва сплави у фітингах і кронштейнах. Вони по-різному поводилися під час стрес-тестів і циклів втоми.

7075-T6 має вищу межу міцності на розрив (~572 МПа), ніж 2024-T3 (~469 МПа). Але 2024 має кращий опір втомі при циклічному навантаженні.

Пірнайте глибше: Порівняння міцності на розрив і втому

Міцність на розрив (статичне навантаження):

• 7075-T6: ~572 МПа
• 2024-T3: ~469 МПа

7075 явно сильніший у тестах на статичне навантаження. Його часто використовують там, де важлива максимальна вантажопідйомність.

Межа текучості (постійна деформація):

• 7075-T6: ~503 МПа
• 2024-T3: ~ 324 МПа

Це означає, що 7075 витримує більший опір згинанню та більший опір деформації.

Втомна міцність (багаторазове навантаження):

2024 краще справляється з циклічною втомою, що робить її кращою для деталей, які піддаються вібрації або циклам навантаження.

Одного разу я виготовив два кронштейни: з 7075 і 2024. Під час вібраційних випробувань кронштейн 2024 прослужив довше без тріщин, хоча на нього припадало менше навантаження.

Час для вікторини:

Який сплав краще для аерокосмічних деталей?

При проектуванні аерокосмічних компонентів я збалансував міцність, втому та технологічність.

2024 використовується для листів фюзеляжу та обшивки крил завдяки своїй втомній довговічності. 7075 ідеально підходить для високонавантажених деталей, таких як шестерні та лонжерони.

Пірнайте глибше: Приклади використання в аерокосмічній галузі

2024-T3:

• Відмінна втомна міцність
• Зберігає в'язкість при низьких температурах
• Використовується для структурної обшивки, ребер жорсткості, фурнітури
• Сприйнятливий до корозії без покриття або облицювання

7075-T6:

• Виняткова статична міцність
• Використовується для кріплення шасі, точок з високим навантаженням
• Втомна довговічність нижча, але терпима в коротких циклах
• Потребує хорошого антикорозійного захисту

Приклади застосування:

• Шкіри крил (2024)довгі цикли, помірні навантаження, критична втома
• Фітинги шасі (7075)високі статичні навантаження, менша кількість циклів

Одного разу я сконструював два кронштейни: деталь 2024 на обшивці крила і ланку 7075 на вантажопідйомності. Обидва ефективно відповідали своїм структурним потребам.

Час для вікторини:

Як порівнюється корозійна стійкість?

Я випробував обидва сплави в камерах з соляним туманом і вологості. Вони по-різному поводилися під впливом.

2024 більш схильний до корозії, тоді як 7075 протистоїть їй дещо краще - але обидва потребують захисних покриттів для зовнішнього або морського використання.

Пірнайте глибше: Корозійна поведінка та захист від корозії

Внутрішній опір:

• 2024високий вміст міді (~4,4%) → низька корозійна стійкість
• 7075з високим вмістом цинку (~5,6%) → помірна корозійна стійкість, але схильна до корозійного розтріскування під напругою

Захисні засоби:

Екологічна стійкість:

• 2024Потребує облицювання або важких покриттів. Не підходить для використання у вологому або солоному повітрі.
• 7075краще, але все ще потребує анодування або герметизації, щоб уникнути корозії під напругою.

Реальний випадок:

Я зробив два фітинги, по одному з кожного сплаву. Я залишив 2024 без покриття, а 7075 - з анодованим покриттям. У вологі місяці 2024 проржавів по краях за кілька тижнів. Анодована 7075 не іржавіла роками.

Час для вікторини:

Який легше обробляти: 7075 чи 2024?

У моєму цеху з ЧПУ оброблюваність має значення. Я випробував обидва сплави в однакових умовах.

2024 легше обробляти, ніж 7075 - менше нагрівається і довший термін служби інструменту. Але 7075 також добре ріже і витримує жорсткі допуски.

Пірнайте глибше: Продуктивність обробки та поради

Утворення стружки та знос інструменту:

• 2024-T3м'якша, утворює довгу стружку, легко ріжеться, гарне покриття
• 7075-T6твердіше, стружка, як правило, коротка і абразивна, швидше зношується, потребує жорсткого налаштування

Допуски та обробка:

• Обидва можуть утримувати ±0,01 мм при використанні хороших інструментів і ЗОР
• 2024 часто дає більш гладку обробку через меншу твердість

Нарізання різьблення та нарізання різьби:

• 2024 рік починається добре
• 7075 потребує меншої швидкості різання та зсувних мітчиків

Наконечники для фрезерування та свердління:

• 2024: 0,3 мм стружки, швидкість 250-300 м/хв
• 7075: 0,2 мм стружки, швидкість 200 м/хв, обов'язкова подача ЗОР

Результати тестування мого магазину:

Я працював поруч з інструментами 2024 і 7075. Інструменти 2024 працювали ~200 хвилин до затуплення вдвічі довше, ніж 7075.

Час для вікторини:

Висновок

7075 міцніша при статичному навантаженні і краще підходить для компонентів з високими навантаженнями. 2024 має кращу втомну витривалість при повторюваних навантаженнях. Обидва матеріали потребують захисту від корозії, а 2024 легше піддається механічній обробці. Обирайте на основі типу навантаження, середовища та потреб обробки.