6061 آلومینیوم در مقابل. 7075 آلومینیوم

1. مقدمه

دو مورد از پرکاربردترین آلیاژهای ساختاری هستند 6061 در مقابل. 7075 الومینیوم.

اگرچه هر دو متعلق به سری 6XXX و 7XXX هستند, به ترتیب, ویژگی های شیمیایی و عملکرد آنها به طور قابل توجهی متفاوت است.

در نتیجه, طراحان هوافضا, خودرو, دریایی, و صنایع تجهیزات ورزشی باید آلیاژی را انتخاب کنند که با نیازهای خاص آنها هماهنگ باشد.

این مقاله به طور عمیق ارائه می دهد, تحلیل چند دیدگاهی 6061 در مقابل 7075 الومینیوم.

ما ترکیبات آلیاژی آنها را بررسی خواهیم کرد, مقایسه خواص مکانیکی و فیزیکی, مقاومت در برابر خوردگی و ملاحظات ساخت را بررسی کنید, ارزیابی هزینه و در دسترس بودن, و دستورالعمل های عملی برای انتخاب آلیاژ ارائه می دهد.

2. عناصر شیمیایی از 6061 در مقابل. 7075 آلومینیوم

3. مقایسه خصوصیات مکانیکی

برای درک اینکه چگونه 6061 در مقابل. 7075 آلیاژهای آلومینیوم در سرویس کار می کنند, مهندسان باید مقاومت کششی خود را مقایسه کنند, قدرت عملکرد, انعطاف پذیری, سختی, و مقاومت در برابر خستگی در مزاج های معمولی.

4. فیزیکی & خصوصیات حرارتی از 6061 در مقابل. 7075 آلومینیوم

5. مقاومت در برابر خوردگی & رفتار سطحی

اکسید بومی & انفعال

هر دو آلیاژ نازک ایجاد می کنند, لایه چسبنده Al2O3 (2ضخامت 5 نانومتر) تقریباً بلافاصله پس از قرار گرفتن در معرض هوا. این فیلم غیرفعال در محیط های خنثی مقاومت عمومی در برابر خوردگی ایجاد می کند.

گودال & خوردگی بین دانه ای

• 6061: مس آن متوسط ​​است (.40. %) و سیلیکون (≤0.80 %) مقاومت حفره‌ای خوب را حفظ کنید - حتی در محیط‌های اسیدی خفیف یا مملو از کلرید.
  در آزمایشات ASTM B117 Salt-Spray, 6061 معمولاً در برابر چاله زدن مقاومت می کند بیش از 200 ساعت بدون پوشش محافظ.
• 7075: روی بالا (5.1-6.1 %) و مس (1.2–2.0 %) سطوح حساسیت به سوراخ شدن را افزایش می دهد, به ویژه در یون های کلرید.
  بعلاوه, خلق و خوی T6 می تواند مرزهای حساس دانه را تقویت کند, به خوردگی بین دانه ای اگر پیر نباشند (T73).
  در آزمایشات نمک پاشی, 7075-T6 ممکن است حفره در داخل را نشان دهد 50-100 ساعت مگر اینکه آنودایز شده و به درستی مهر و موم شده باشد.

درمان های سطحی

• آندایز کردن:

• • 6061: به طور معمول تحت نوع II عملکرد خوبی دارد (وابسته به گوگرد) بچگی کردن, تولید اکسید 5-15 میکرون که در برابر خستگی و خوردگی مقاومت می کند.
    پوشش سخت نوع III می تواند به 15-25 میکرومتر برای مقاومت در برابر سایش برسد.
  • 7075: به دلیل محتوای آلیاژ بالا به آنودایز سولفوریک واکنش ضعیفی نشان می دهد; روشن کننده یا آنودایز اسید کرومیک اغلب برای حفظ یکپارچگی سطح استفاده می شود.
    برای جلوگیری از مشکلات آب بندی، پوشش سخت باید با دقت انجام شود; آب بندی پس از آنودایز برای قرار گرفتن در معرض طولانی مدت کلرید ضروری است.

• روکش های تبدیل: تبدیل کرومات (رنگ) در 6061 بازده 1000 h + عمر نمک پاشی,
  در هر صورت 7075 اغلب برای نزدیک شدن به عملکرد مشابه، نیاز به تیمارهای سه ظرفیتی روی فسفات یا هگز کرومات به همراه پوشش‌های رویی آلی دارد..

ترک خوردگی (SCC) حساسیت

• 6061: کمترین خطر SCC را در محیط‌های محیطی و محیط‌های خورنده خفیف نشان می‌دهد که به درستی تحت عملیات حرارتی قرار گیرند (T6 یا T651).
• 7075: در T6, 7075 تحت تنش کششی و شرایط مرطوب به طور مشهور مستعد ابتلا به SCC است.
  پیری بیش از حد به T73 یا T76 می تواند SCC را با درشت کردن η-رسوبات کاهش دهد, با هزینه ~ 10-15 % قدرت.
  طراحان باید پوشش های محافظ یا حالت های متناوب را برای موارد بحرانی در نظر بگیرند, محیط های مرطوب.

6. قابلیت جوشکاری & ساخت از 6061 در مقابل. 7075 آلومینیوم

6061 آلومینیوم

قابلیت جوشکاری: عالی. رایج ترین فرآیندها (GMAW/MIG, gtaw / چرخش, جوشکاری مقاومتی, جوش زدن اصطکاک) با کمترین کرک موفق شوید.
آلیاژهای پرکننده معمولی عبارتند از 4043 (ال5سی) وت 4047 (al-12si).

• استحکام پس از جوش: بعد از جوشکاری, یک حالت T6 مانند به خطر افتاده است; مناطق جوش اغلب نیاز دارند T4 + T6 دوباره پیر می شود به دست آوردن دوباره ~ 90 % از قدرت فلز پایه.
• ترک: نادر در 6061 اگر پیش گرم شود (80-120 درجه سانتیگراد) و از سرعت های کم سفر استفاده می شود.

قابلیت تغییر & تشکیل دهنده: ماشینکاری خوب (~ 60-70 % از 2011 امتیاز), با سرعت متوسط (200-300 متر/i) و ابزار کاربید.

7075 آلومینیوم

قابلیت جوشکاری: به چالش برانگیز. محتوای بالای روی و مس باعث ایجاد ترک داغ و از دست دادن مزاج می شود.

• روش جوشکاری رایج:جوش زدن اصطکاک (fsw)- ترجیح داده می شود زیرا از ذوب شدن جلوگیری می کند و بیشتر مزاج پایه را حفظ می کند.
• جوش همجوشی: در صورت لزوم, GTAW با 5356 میله قابل استفاده است, اما منطقه متاثر از گرما (خندق) از دست دادن قدرت قابل توجهی را متحمل می شود.
  پس از جوش, بوها T73 یا T76 دوباره پیر می شود برای بازیابی قدرت و کاهش خطر SCC ضروری است.

قابلیت تغییر & تشکیل دهنده:

• قابلیت تغییر: متوسط ​​تا فقیر (40–50 % از 2011 امتیاز), نیاز به تغذیه کندتر (100–200 متر/i) و خنک کننده قوی.
• تشکیل دهنده: شکل پذیری سرد محدود; قطعات اغلب محلول هستند (410 درجه سانتیگراد), به سرعت خاموش شد, سپس گرم کار کرد تا ترک خوردگی کاهش یابد.

7. هزینه, در دسترس بودن & زنجیره تامین

هزینه های نسبی مواد

• 6061: به طور معمول قیمت در حدود $2.50– 3.00 دلار به ازای هر کیلوگرم (بسته به ورق, بشقاب, یا اکستروژن).
• 7075: حدوداً حق بیمه را فرمان می دهد $3.00– 3.80 دلار به ازای هر کیلوگرم, یا 20–30 % بیشتر از 6061, منعکس کننده محتوای آلیاژی بالاتر و پردازش تخصصی آن است.

عوامل شکل & فرم های سهام

• 6061: بسیار همه کاره و به طور گسترده در انبار موجود است ورق (0.5-300 میلی متر), بشقاب, میله, لوله, وت اکستروژن. زمان سرب معمولا است 2-4 هفته برای اندازه ها یا شکل های سفارشی.
• 7075: محدودتر—معمولاً در دسترس است بشقاب (تا 200 میلی متر ضخیم), قذ, وت بشقاب های تخصصی.
  در دسترس بودن اکستروژن کمیاب است, و زمان سررسید می‌تواند به طول بکشد 6-8 هفته برای مقاطع بزرگ.

زمان سرب & روند بازار

• 6061: ظرفیت مازاد جهانی و قابلیت بازیافت فراوان، عرضه پایدار را تضمین می کند, حتی زمانی که تقاضا در بخش های خودروسازی یا ساختمانی افزایش می یابد.
• 7075: نوسانات در تقاضای هوافضا می تواند باعث کمبود متناوب شود - به ویژه برای صفحات بزرگ (> 100 میلی متر) یا خلق و خوی با مشخصات بالا (T6/T73).
  برنامه ریزی سفارشات از قبل توصیه می شود.

8. برنامه های کار 6061 آلومینیوم در مقابل. 7075 آلومینیوم

هنگام مشخص کردن آلومینیوم برای یک کاربرد خاص, مهندسان باید قدرت را متعادل کنند, وزن, مقاومت در برابر خوردگی, و قابلیت تولید.

6061 آلومینیوم (ایالات متحده A96061)

دریایی و قایقرانی

• ریل و پایه قایق: لوله جوش داده شده 6061-T6 در برابر خوردگی آب شور تحت آنودایز نوع II مقاوم است, غالباً 1 ½–2 اینچ. OF.
• مسکن پمپ بیلج: بدنه های دایکاست یا ماشین کاری شده 6061-T651 در برابر غوطه وری مداوم مقاومت می کنند و عملکردی بدون نشتی ارائه می دهند..
• سخت افزار عرشه (گیره, چشم های پد): اتصالات اکسترود شده یا ریخته گری از 6061-T6 برای دوام طولانی مدت استفاده می کنند; آزمایش نمک پاشی نشان می دهد > 1 000 ساعت تا اولین حفره.

معماری و سازه

• قاب پنجره و در: 6061-پروفیل های اکسترود شده T6 (به عنوان مثال, 2 در. × 3 در. بخش ها) در نماهای مرتفع بدون خوردگی باقی می مانند 20+ سال در آب و هوای ساحلی.
• نرده ها و نرده ها: جوش داده شده مجموعه های 6061-T6 با 1 در. پیکت های عمودی و 1 در. نرده ها هر دو قدرت را فراهم می کنند (بازده ≈ 275 MPA) و مقاومت در برابر آب و هوا.
• امضای پست ها و پشتیبانی ها: پانل های ورق فلزی و براکت های جوشی ساخته شده از 6061-T4/T6 پایداری ابعادی را در نوسانات دما از 20- درجه سانتیگراد تا 50 درجه سانتیگراد.

خودرو و حمل و نقل

• اعضای قاب سبک وزن: 6061-اعضای متقاطع اکسترود شده T6 و براکت های ریل صندلی (بازده ≈ 275 MPA) کاهش وزن خودرو تا 15% در مقابل فولاد ملایم بدون فدا کردن قابلیت تصادف.
• زبانه های تریلر و اجزای شاسی: لوله 6061-T651 جوش داده شده (به عنوان مثال, 2 در. × 2 در. بخش های جعبه) از محموله ها پشتیبانی می کند در حالی که در برابر خوردگی جاده و نمک مقاومت می کند.
• کلاه های پایان مبدل حرارتی: کلاهک های 6061-T6 با ماشینکاری CNC تا دمای چرخه ای را تحمل می کنند 120 درجه سانتی گراد و آب بندی محکمی در برابر حلقه های O در رادیاتورها و کندانسورها ایجاد می کند.

الکترونیک مصرفی و غرق گرما

• هیت سینک لپ تاپ و رومیزی: اکسپرس 6061 آرایه های باله ای (300 میلی متر × 100 میلی متر × 10 باله های میلی متری) از هدایت حرارتی 6061 استفاده کنید (~ 167 w/m · k) برای اتلاف 50 تا 100 وات از CPU.
• قاب و شاسی محفظه: پانل های ورق فلزی 6061-T4/T6 (1– ضخامت 3 میلی متر) از لوازم الکترونیکی EMI محافظت کنید و در عین حال یک روکش آنودایز براق را حفظ کنید.

تهویه مطبوع و تجهیزات صنعتی

• محفظه کمپرسور: بدنه های دایکاست یا ریخته گری شن و ماسه 6061-T6 مبرد فشرده را در 100 درجه سانتیگراد, با کرنش خزشی < 0.5% بیش از 10 000 ساعت در 50 MPA.
• تیغه های پروانه پمپ: پره های ماشینکاری شده یا ریخته گری شده 6061-T6 جریان آب مداوم را تحمل می کنند, مقاومت در برابر سایش و فرسایش عالی را نشان می دهد.

7075 آلومینیوم (ایالات متحده A97075)

هوافضا و دفاع

• کلاهک بال و قاب بدنه: بخش نورد یا آهنگری 7075-T6 (به عنوان مثال, 50 میلی متر × 150 سطح مقطع میلی متر) تحمل بارهای خمشی چرخه ای 350 MPa برای > 10⁶ چرخه.
• اتصالات ارابه فرود: 7075-آهنگری T651 (ضخامت صفحه 20-50 میلی متر) ارائه قدرت موضعی > 500 مگاپاسکال و -40 درجه سانتیگراد, برای بارهای تاچ داون با ضربه بالا حیاتی است.
• اجزای ساختاری موشک و موشک: ماشین کاری 7075-T73 (بیش از حد) قطعات در برابر ترک خوردگی تنش در محیط های سکوی پرتاب مرطوب مقاومت می کنند.

خودرو با کارایی بالا & موتوری

• بازوهای تعلیق و لوله قفس رول: لوله 7075-T6 با ماشینکاری CNC یا بدون درز (به عنوان مثال, 40 میلی متر OD, 3 دیوار میلی متری) تنش های پیچشی را تحمل می کند > 1 500 Nm در حالی که جرم فنر نشده را ~ کاهش می دهد 30%.
• چرخ های کمپرسور توربوشارژر: 7075-پروانه های T6 (20- قطر 40 میلی متر) حفظ سرعت نوک تیغه > 100 m/s و در برابر خزش مقاومت کنید 200 درجه سانتیگراد برای > 1 000 سخنرانی.

تجهیزات ورزشی

• قاب و چنگال دوچرخه: 7075-مجموعه های لوله جوش داده شده با TIG T6 (به عنوان مثال, 28 میلی متر OD × 1 دیوار میلی متری) وزن ~ 1.2 کیلوگرم برای یک قاب کامل و تحمل بارهای خستگی از 250 MPa بیش از 106 کیلومتر دوچرخه سواری جاده.
• صفحات صحافی اسنوبرد: صفحات ماشینکاری شده 7075-T6 (150 میلی متر × 100 میلی متر × 5 میلی متر) مقاومت در برابر بارهای ضربه ای > 3 kN در 20- درجه سانتی گراد با حداقل تغییر شکل (< 0.5 میلی متر).

قطعات ماشینکاری دقیق

• وسایل نصب نوری: 7075-صفحات ماشینکاری T73 (300 میلی متر × 200 میلی متر × 10 میلی متر) تراز را روی ± نگه دارید 0.05 میلی متر در دمای عملیاتی 20 تا 40 درجه سانتی گراد بدون خزش.

قطعات ماشین آلات با گشتاور بالا

• بدنه و شفت گیربکس: محفظه های 7075-T6 با ماشینکاری CNC (ضخامت 15-30 میلی متر) مقاومت در برابر استرس های موضعی > 600 MPA, امکان طراحی های فشرده تر برای انتقال با کارایی بالا.
• چنگال کلاچ و پیروان بادامک: سخت شده, t6 7075 درج های پشت فولادی در بدنه های 7075-T651 مقاومت در برابر سایش را در زیر ارائه می دهند 500 درجه سانتی گراد و فشار تماس چرخه ای > 800 MPA.

9. ملاحظات طراحی & دستورالعمل های انتخاب آلیاژ

مبادله قدرت به وزن

• انتخاب کردن 7075 اگر طراحی شما به بالاترین مقاومت استاتیکی یا خستگی در واحد جرم نیاز دارد - برای مثال,
  اجزای بال هوافضا یا قاب دوچرخه رقابتی که در آن 15 تا 25 وزن کاهش می یابد % مهمتر از جوش پذیری است.
• انتخاب کردن 6061 هنگامی که قدرت متوسط ​​است (310 MPA کششی) کافی است و زمانی که دوام و سهولت ساخت در اولویت هستند - مانند اجزای ساختاری در کاربردهای دریایی یا خودرویی.

زیست محیطی & عوامل خوردگی

• 6061 در مرطوب رشد می کند, ساحلی, یا تنظیمات اسیدی خفیف - به عنوان مثال., تریم معماری, سخت افزار قایق, قاب های پنل خورشیدی - به دلیل محتوای مس کمتر آن (< 0.40 %) خطر حفره شدن را کاهش می دهد.
• 7075 باید به محیط های کنترل شده یا پوشش داده شده محدود شود. در صورت استفاده در فضای باز, درخواست کردن آنودایز سخت (نوع سوم) و با استات نیکل مهر و موم کنید.
  متناوب, خلق و خوی T73 را برای بهبود مقاومت SCC در نظر بگیرید اما ~ را بپذیرید 10 % مقاومت کمتری.

جوش داده شده در مقابل. ماشینکاری شده در مقابل. اجزای بازیگری

• 6061 برای مجموعه های جوش داده شده ایده آل است: حداقل ترک خوردگی داغ, استحکام پس از جوش قابل پیش بینی (~ 80-90 % از پایه), و سازگاری با سیم های پرکننده رایج.
• 7075 بهترین رزرو برای ماشین شده یا جعلی قطعاتی که در آن جوشکاری حداقل است یا با آن جایگزین شده است جوش زدن اصطکاک. از درزهای جوش بزرگ خودداری کنید, مگر اینکه سن مجدد کامل شود (T73 یا T76) قابل اجرا است.

تجزیه و تحلیل هزینه

• اگر هزینه مواد اولیه یک عامل محرک است, 6061 (≈ 2.50 دلار / کیلوگرم) به طور کلی 20-30 است % ارزان تر از 7075 (≈ 3.00 دلار / کیلوگرم). برای سازه های بزرگ, این حاشیه ترکیبات.
• اگر عملکرد در هر جرم حیاتی است - به عنوان مثال, پس انداز 2 کیلوگرم بر روی یک 50 مونتاژ کیلوگرم - 7075 می تواند حق بیمه خود را توجیه کند.
  هر چند, باید هزینه های بالقوه دوباره کاری را در نظر گرفت: 7075 اغلب مستلزم زمان ماشینکاری اضافی است (20 % نرخ تغذیه کندتر) و در صورت نیاز به جوشکاری، سیکل های عملیات حرارتی پیچیده تر.

10. روند نوظهور & دستورالعمل های آینده

نوآوری های عملیات حرارتی

• 6061: محققان در حال آزمایش هستند RRA (پسرفت و پیری مجدد) برای فشار دادن نقاط قوت T6 به بالا 350 MPA در حالی که شکل پذیری را حفظ می کند.
  نتایج اولیه 5-10 را نشان می دهد % افزایش قدرت با کاهش ناچیز ازدیاد طول.
• 7075: رمان توالی های پیری- به همین ترتیب T76 (120 ° C × 24 h به دنبال آن 160 ° C × 8 سخنرانی)- می تواند حساسیت SCC را با حفظ ≈ سرکوب کند 90 % از T6 570 MPA.
  این فرآیندها در سکوهای هوافضا که در آن حاشیه های ایمنی بیشتر از قدرت خام است، در حال ظهور هستند.

راه حل های ترکیبی و ترکیبی

• ورق های پوشیده شده: با لمینیت 6061 بیش از 7075 هسته, تولید کنندگان پانل هایی را تولید می کنند که قدرت هسته 7075 را با قابلیت جوشکاری 6061 ترکیب می کند., سطح مقاوم در برابر خوردگی.
  آزمایشات نشان می دهد که چنین هسته هایی می توانند پشتیبانی کنند 30 % بارهای بیشتر در ساندویچ پانل ها در حالی که یکپارچگی بیرونی در جوهای خورنده حفظ می شود.
• کامپوزیت های ماتریس فلزی (mmc): جاسازی نانوذرات SiC در یک 6061 یا 7075 ماتریس برای نسل بعدی آلیاژهای هوافضا در دست بررسی است.
  نمونه های اولیه به نمایش گذاشته می شوند 20 % افزایش سفتی با حداقل جریمه چگالی, اما این فناوری به دلیل پیچیدگی پردازش در حال توسعه است.

چشم انداز ساخت افزودنی

• همجوشی پودر: چاپ از 6061 پودر در حال پیشرفت است, دستیابی به نزدیک به 100 % چگالی و مقاومت کششی 280 MPA در قطعات ساخته شده.
  هر چند, 7075 PBF با چالش هایی مواجه است: ترک خوردگی داغ به دلیل انجماد سریع.
  یک مطالعه گزارش شده است که عملیات حرارتی در محل در محفظه ساخت، امیدوار کننده است 200 MPA کششی در ساخت 7075, افزایش به 450 MPA پس از پیری پس از ساخت.
• رسوب انرژی (کبود شدن): بیشتر برای تعمیر استفاده می شود, DED از 7075 پوشش روی فرسوده 7075 آهنگری می تواند تا 90 % از قدرت اصلی.
  تا کنون, کنترل رقت و ریزساختار همچنان یک مانع فنی است.

11. تفاوت بین چیست 6061 وت 7075 آلیاژ آلومینیوم?

در اینجا مختصر است جدول مقایسه خلاصه کردن تفاوت های کلیدی بین 6061 در مقابل. 7075 آلیاژهای آلومینیوم:

12. پایان

در نهایت, انتخاب بین این دو آلیاژهای آلومینیوم به اولویت های برنامه بستگی دارد:

• انتخاب کنید 6061 برای سازه های جوش داده شده, اتصالات دریایی, اکستروژن های معماری, و اجزای همه منظوره که استحکام متوسطی دارند, سهولت ساختگی, و مقاومت دراز مدت در برابر خوردگی بسیار مهم است.
• انتخاب کنید 7075 برای قطعات ساختاری با کارایی بالا در هوافضا, موتوری, و دفاع در کجا هر کیلوگرم ذخیره شده به افزایش عملکرد ملموس تبدیل می شود- مشروط بر اینکه طراحان SCC را کاهش دهند و محدودیت‌های جوشکاری یا ماشینکاری سخت‌تر را بپذیرند.

نگاه کردن, پیشرفت های مداوم در تکنیک های عملیات حرارتی (به عنوان مثال, پسرفت و پیری مجدد برای 6061,

پروتکل های نوین بیش از حد برای 7075) و محلول های مواد هیبریدی (مانند لمینت های روکش دار یا کامپوزیت) قول می دهد که خطوط بین این آلیاژها را بیشتر محو کند.
هر چند, با زمین کردن انتخاب مواد در درک روشنی از هر آلیاژ قدرت, انعطاف پذیری, رفتار خوردگی, و قابلیت تولید,

مهندسان می توانند به ارائه ایمن ادامه دهند, مقرون به صرفه, و طراحی های با کارایی بالا در سراسر طیف کاربردهای آلومینیوم مدرن.

 

LangHe قابل اعتماد را ارائه می دهد, قطعات ساخته شده با کیفیت بالا که مطابق با استانداردهای سختگیرانه بین المللی است.

اینکه آیا پروژه شما نیاز به ماشینکاری دقیق دارد, ریخته گری مقاوم در برابر خوردگی, یا درمان های آلیاژی مهندسی شده, LangHe شریک تولیدی مورد اعتماد شما است.

با ما تماس بگیرید امروز برای بحث در مورد پروژه بعدی خود.