آیا آلومینیوم 7075 برای جوشکاری مناسب است؟ متالورژی، جایگزین ها و محدودیت ها

7075 چیست و چرا در برابر جوش مقاومت می کند

آلیاژ 7075 یک آلیاژ Al-Zn-Mg-مس فرفورژه در سری 7xxx است، با محدودیت ترکیبات ثبت شده روی 5.1 تا 6.1 درصد، منیزیم 2.1 تا 2.9 درصد، مس 1.2 تا 2.0 درصد و chrom 1.2 تا 2.0 درصد و chrom. این ترکیب به شدت به عملیات حرارتی محلول و پیری پاسخ می‌دهد و استحکامی در حد کشش 572 مگاپاسکال و بازدهی 503 مگاپاسکال در دمای T6 با چگالی حدود 2.81 گرم بر سانتی‌متر مکعب می‌دهد، با اتصالات ساختاری هواپیما، ابزارآلات و اجزای ورزشی{19} با بار بالا به عنوان کاربردهای معمولی. ورق و صفحه تحت ASTM B209/B209M، اکستروژن تحت ASTM B221، و میله و میله تحت ASTM B211 عرضه می شود.

همان شیمی که این استحکام را ارائه می دهد، جوش پذیری را از بین می برد. دو مکانیسم با هم کار می کنند. اول، دامنه انجماد گسترده حوضچه جوش در آلیاژهای مس- و روی{{3} دارای یاتاقان 7xxx باعث ایجاد ترک داغ می‌شود، زیرا یوتکتیک ذوب پایین در مرزهای دانه‌ها مایع باقی می‌ماند در حالی که فلز اطراف قبلاً منقبض شده است، بنابراین مرزها در طول سرد شدن پاره می‌شوند. ثانیاً، گرمای جوشکاری بیش از حد فلز اصلی را در ناحیه تحت تأثیر گرما-زیر می‌کند و رسوبات تقویت‌کننده را حل می‌کند. قدرت HAZ اندازه گیری شده در 7075 جوش داده شده معمولاً به نصف فلز پایه T6 می رسد. نتیجه اتصالی است که تولید آن سخت و در سرویس ضعیف است، به همین دلیل است که 7075 برای جوشکاری قوس الکتریکی یا گازی در عمل جوشکاری آلومینیوم و در AWS D1.2/D1.2M به عنوان توصیه نشده طبقه بندی می شود.

7075 در مقایسه با 6061

خلاصه عملی این است که 7075 یک تصمیم قدرت و 6061 یک تصمیم ساختگی است. طرحی که باید جوش داده شود، باید در 6061، 5083 یا 6082 مجدداً-بررسی شود تا اینکه به 7075 وادار شود، مگر اینکه یکی از مسیرهای اتصال حالت جامد زیر موجود باشد.

پیوستن به مسیرها برای 7075

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی.این یک فرآیند حالت جامد-است که بدون ذوب شدن به مواد می‌پیوندد، بنابراین مکانیسم ترک خوردگی یوتکتیک داغ حذف می‌شود. این روش تولید پذیرفته‌شده برای سازه‌های 7xxx با استحکام بالا است و برای کارهای هوافضا تحت AWS D17.3 مشخص شده است، با راندمان مشترک در محدوده حدود 70 درصد و بالاتر برای رویه‌های توسعه‌یافته گزارش شده است. پارامترهای فرآیند، طراحی ابزار و سفتی فیکسچر همگی باید برای آلیاژ و ضخامت خاص واجد شرایط باشند.

بست مکانیکی.پرچین، پیچ و مهره و بست های رزوه ای روش اتصال غالب برای سازه های 7075 باقی مانده است. اگر مواد بست متفاوت است، طراحی باید اثرات گالوانیکی را در نظر بگیرد، و کیفیت سوراخ مهم است زیرا 7075 تحمل شکاف محدودی دارد.

اتصال چسب.اپوکسی‌های ساختاری زمانی که سطح به درستی آماده شده باشد، 7075 را به خوبی می‌چسبانند و اتصالات متصل شده هم از نرم شدن HAZ و هم از سوراخ شدن جلوگیری می‌کنند. استحکام برشی لبه با روش های آزمایشی مانند ASTM D1002 ارزیابی می شود. دوام به آماده سازی سطح کنترل شده نیاز دارد - معمولاً یک پوشش تبدیل شیمیایی یا سطح آندایز شده و پرایم شده - و آزمایش قرار گرفتن در معرض محیطی مجموعه پیوند شده.

جوشکاری نقطه ای مقاومتی.این گرمای مجموع کمتری نسبت به جوش قوس الکتریکی ایجاد می‌کند و ناحیه آسیب‌دیده کوچک‌تری تولید می‌کند، بنابراین در برخی از کاربردهای گیج نازک-استفاده می‌شود، اما استحکام اتصال محدود است و این فرآیند جایگزینی برای جوشکاری ذوبی در مواردی که عملکرد ساختاری مورد نیاز است نیست.

دمای سرویس، خوردگی و انتخاب دما

قدرت 7075 به رسوبات باقی مانده بستگی دارد، بنابراین قرار گرفتن در معرض دما اهمیت دارد. دستورالعمل طراحی عموماً سرویس مداوم را به کمتر از 100 درجه سانتیگراد محدود می کند، زیرا استحکام تسلیم به سرعت بالاتر از این سطح کاهش می یابد و آلیاژ برای قطعات با تنش بالا در دمای بالا نامناسب می شود. بنابراین گرما به جای اینکه در طراحی گنجانده شود از پاکت خدمات حذف می شود.

سرویس برودتی مورد مخالف است. آلیاژهای آلومینیوم در دمای پایین مقاومت را حفظ می‌کنند و به طور کلی افزایش می‌دهند و در عین حال شکل‌پذیری مفیدی را حفظ می‌کنند، بنابراین 7075 در برنامه‌های برودتی و محیطی سرد{2}}با طراحی مبتنی بر دمای مجاز مناسب-به جای داده‌های دمای اتاق- استفاده می‌شود.

خوردگی محدودیت دیگر است. مزاج T6 مستعد ترک خوردگی تنشی در محیط‌های دارای{2}کلرید است و راه حل استاندارد این است که مزاج بیش از حد را مشخص کنید. 7075-T73 و T7351 حدود ده درصد از استحکام کششی را نسبت به T6 قربانی می‌کنند، با مقادیر معمولی حدود 505 مگا پاسکال و 435 مگا پاسکال بهبود می‌یابد. مقاومت در برابر ترک خوردگی تنشی حساسیت با روش‌های آزمایشی مانند ASTM G47 و ASTM G44 برای خوردگی تنشی و ASTM G34 برای لایه‌برداری تأیید می‌شود و آنودایز به ISO 7599 یا یک پوشش تبدیلی بدون تغییر در عملکرد مزاج زیربنایی، محافظت مانع اضافی را فراهم می‌کند.

سوالات متداول

Q:آیا می توان آلومینیوم 7075 را جوش داد؟
پاسخ: نه با جوشکاری ذوبی معمولی. جوشکاری قوس الکتریکی و گازی باعث ایجاد ترک داغ در فلز جوش می شود و استحکام ناحیه تحت تأثیر حرارت را تقریباً به نصف کاهش می دهد. جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، بست مکانیکی و چسباندن ساختاری جایگزین های پذیرفته شده هستند.

Q:آیا 7075 از فولاد قوی تر است؟
پاسخ: نه به صورت مطلق. 7075-کشش T6 در حدود 572 مگاپاسکال از بسیاری از فولادهای ملایم و کم{3}}کربن قوی تر است، اما فولادهای کربنی و فولادهای آلیاژی{4} با استحکام بالا به طور قابل توجهی استحکام بیشتری دارند. مزیت آن استحکام در واحد وزن، در حدود 2.81 گرم بر سانتی متر مکعب است.

Q:اگر قطعه باید جوش داده شود به جای 7075 از کدام آلیاژ استفاده شود؟
پاسخ: 6061 جایگزین معمولی است که در آن به استحکام متوسط ​​و جوشکاری هر دو نیاز است، با 5083 یا 6082 برای سازه‌های جوشی با استحکام بالاتر انتخاب شده است. هر سه با پرکننده ER4043 یا ER5356 به AWS A5.10 جوش داده شده اند.

Q:حداکثر دمای سرویس 7075 چقدر است؟
A: سرویس مداوم به طور کلی به کمتر از 100 درجه سانتیگراد محدود می شود. استحکام به شدت بالاتر از آن است، بنابراین آلیاژ برای قطعات با فشار زیاد در دمای بالا مشخص نمی شود.

Q:چگونه 7075 در برابر ترک خوردگی ناشی از استرس محافظت می شود؟
A: با مشخص کردن دمای بیش از حد T73 یا T7351 به جای T6، و با اعمال آنودایز یا پوشش تبدیل. حساسیت با آزمایش ASTM G47، ASTM G44 یا ASTM G34 تأیید می شود.

Q:آیا 7075 برای کاربردهای برودتی مناسب است؟
ج: بله. آلیاژهای آلومینیوم در دمای پایین حفظ می‌شوند و معمولاً استحکام پیدا می‌کنند، بنابراین 7075 در خدمات برودتی با طراحی مبتنی بر-دمای مجاز پایین به جای ویژگی‌های دمای اتاق- استفاده می‌شود.