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2024 Aluminum Bar
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2024 barra de aluminio

2024 La varilla cuadrada de aluminio a menudo se usa como material elástico para sensores de pesaje de rango medio y pequeño . Su característica de módulo elástico bajo permite que el sensor produzca una deformación suficiente cuando se somete a la fuerza, medir y transmitir con precisión las señales de fuerza o presión .

1. Composición de material y proceso de fabricación

 

Aleación de aluminio 2024 (AMS 4120, ASTM B211) es una aleación de aluminio de aluminio de alta resistencia a la aluminio de alta resistencia a su excelente relación de resistencia / peso, maquinabilidad superior y un buen rendimiento de fatiga . La configuración de stock de barras ofrece propiedades optimizadas para componentes estructurales críticos:

Elementos de aleación primarios:

Cobre (cu): 3.8-4.9% (elemento de fortalecimiento primario)

Magnesio (mg): 1.2-1.8% (endurecimiento por precipitación)

Manganeso (mn): 0.3-0.9% (control de estructura de grano)

Silicon (SI): menor o igual al 0.5% (mejora la capacidad de fundición)

Material base:

Aluminio (AL): mayor o igual al 90.7% (saldo)

Impurezas controladas:

Hierro (Fe): menor o igual al 0.5% máximo

Zinc (zn): menor o igual a 0.25% max

Titanio (Ti): menor o igual a 0.15% máx.

Cromo (CR): menor o igual al 0.10% máximo

Otros elementos: menos de o igual a 0.05% cada uno, menor o igual a 0.15% en total

Proceso de fabricación premium:

Preparación de palanquillas:

Aluminio primario de alta pureza (99.7% mínimo)

Adiciones de elementos de aleación precisos

Filtración a través de filtros de espuma de cerámica

Tratamiento de desgasificación (hidrógeno <0.15 ml/100 g)

Casting semi-continuo directo

Homogeneización:

480-500 grado para 12-24 horas

Control de temperatura uniforme: ± 5 grados

Equilibrio microestructural

Disolución de fase rica en cus

Extrusión:

Precalentamiento a 370-400 grado

Optimización de lubricación

Monitoreo de la fuerza de extrusión computarizada

Control de temperatura de salida: 450-480 grado

Optimización de la velocidad de enfriamiento para el desarrollo de la propiedad

Enderezado dentro de 4 mm/m

Tratamiento térmico de la solución:

490-500 grado durante 1 hora (dependiente del diámetro)

Uniformidad de temperatura: ± 3 grados

Transferencia rápida al medio de enfriamiento

Temple:

Agua fría (5-30 grado)

Agitación por enfriamiento uniforme

Tiempo de transferencia máximo: 15 segundos

Velocidad de enfriamiento mínimo: 100 grados /seg en la superficie

Enderezado en frío:

Enderezado de prensa hidráulica

Máximo 1-2% trabajo en frío

Minimización de estrés residual

Envejecimiento artificial:

T3: Envejecimiento natural a temperatura ambiente

T351: Alivio del estrés + Envejecimiento natural

T4: Solución tratada con calor + envejecimiento natural

T6: Envejecimiento artificial en 190 grados durante 12 horas

Traceabilidad del proceso completo con documentación de calidad específica de lote .

 

 

2. Propiedades mecánicas de la barra de aluminio 2024

 

Propiedad

T351 (min)

T351 (típico)

T6 (min)

T6 (típico)

Método de prueba

Resistencia a la tracción definitiva

425 MPA

440-470 MPA

440 MPA

460-490 MPA

ASTM E8

Resistencia al rendimiento (0.2%)

290 MPA

310-345 MPA

345 MPA

360-400 MPA

ASTM E8

Alargamiento (2 pulgadas)

10%

12-17%

5%

6-10%

ASTM E8

Dureza (Brinell)

110 HB

115-125 HB

120 HB

125-135 HB

ASTM E10

Fuerza de fatiga (5 × 10⁸)

130 MPa

140-150 MPA

120 MPa

125-140 MPA

ASTM E466

Resistencia al corte

270 MPa

285-300 MPA

280 MPA

290-310 MPA

ASTM B769

Hardedad de la fractura (K₁C)

26 MPA√m

28-32 mpa√m

20 MPA√m

22-25 mpa√m

ASTM E399

Módulo de elasticidad

73.1 GPA

73.1 GPA

73.1 GPA

73.1 GPA

ASTM E111

Distribución de propiedades:

Relación de propiedad longitudinal a transversal: 1.00: 0.85-0.90

Variación a través del diámetro:<5% for bars up to 100mm

Variación del núcleo a la dureza de la superficie:<8 HB

Retención de la propiedad después de la exposición térmica: excelente inferior a 100 grados

 

 

3. Características microestructurales

 

Características microestructurales clave:

Estructura de grano:

Granos alargados en dirección de extrusión

Tamaño de grano ASTM 5-7 (50-70 μm)

Relación de aspecto: 2: 1 a 5: 1

Desarrollo de subgrain en temperamento T351

Distribución de precipitados:

Al₂cu (θ/θ ') Fortalecimiento precipitado: 5-50 nm

Al₂cumg (S-fase) precipita

Disipsoides al₁₂mn₃si: 50-200 nm

Al₇cu₂fe intermetálicos: tamaño y distribución controlados

Desarrollo de la textura:

Fuerte<111>y<100>texturas de fibra

Textura de deformación retenida después del tratamiento térmico

Intensidad de textura: 3-8 × aleatoria

Características especiales:

Recristalización controlada por disipnoides MN

El envejecimiento natural implica la formación de la zona GP

T6 temperamento: θ '(al₂cu) precipitan dominio

Zonas libres de precipitados cerca de los límites de grano:<50nm

 

 

4. Especificaciones y tolerancias dimensionales

 

Parámetro

Rango estándar

Tolerancia de precisión

Tolerancia comercial

Método de prueba

Diámetro (redondo)

10-300 mm

± 0.15 mm hasta 30 mm

± 0.25 mm hasta 30 mm

Micrómetro

   

± 0.5% por encima de 30 mm

± 1.0% por encima de 30 mm

 

Ancho (rectángulo)

10-250 mm

± 0.20 mm hasta 50 mm

± 0.30 mm hasta 50 mm

Calibrar

   

± 0.4% por encima de 50 mm

± 0.8% por encima de 50 mm

 

Longitud

2000-6000 mm

± 3 mm

± 6 mm

Cinta medida

Rectitud

N/A

0.5 mm/m

1.0 mm/m

Recto

Twist (rectangular)

N/A

2 grados máx por metro

4 grados máx por metro

Transportador

Aspereza de la superficie

N/A

3.2 μm de ra max

6.3 μm de ra max

Perfilómetro

Formularios estándar disponibles:

Barra redonda: diámetros 10-300 mm

Barra hexagonal: a través de pisos 10-100 mm

Barra cuadrada: dimensiones laterales 10-150 mm

Barra rectangular: ancho de hasta 250 mm, espesor de 10 mm

Servicio de corte a la longitud disponible

 

 

5. designaciones de temperamento y opciones de tratamiento térmico

 

Código de temperamento

Descripción del proceso

Aplicaciones óptimas

Características clave

T351

Solución tratada con calor, estrés aliviado por estiramiento (1-3%), envejecido naturalmente

Componentes estructurales aeroespaciales, piezas mecanizadas

Excelente maquinabilidad, buen equilibrio de fuerza de fuerza

T4/T451

Solución tratada con calor, envejecida naturalmente

Piezas que requieren la máxima formabilidad

Mejor formabilidad, fuerza moderada

T6/T651

Solución tratada con calor, envejecida artificialmente

Aplicaciones de resistencia máxima

La mayor resistencia, reducción de la ductilidad

T861

Solución tratada con calor, trabajado en frío, envejecido artificialmente

Componentes altamente estresados

Alta resistencia con buena resistencia SCC

T3

Solución tratada con calor, trabajado en frío, envejecido naturalmente

Aplicaciones de propósito general

Buen equilibrio de propiedades

 

Guía de selección de temperatura:

T351: óptimo para piezas mecanizadas desde el stock de barras

T6: Cuando se requiere fuerza máxima

T4: cuando se necesitan operaciones posteriores a la formación

T 861: para componentes expuestos a alto estrés en entornos corrosivos

 

 

6. Características de mecanizado y fabricación

 

Operación

Material de herramienta

Parámetros recomendados

Comentario

Torneado

Carburo, PCD

VC =300-600 m/min, f =0.1-0.3 mm/rev

Excelente roto de chips

Perforación

HSS-Co, Carburo

VC =70-120 m/min, f =0.2-0.4 mm/rev

Buena calidad de agujeros

Molienda

Carburo, PCD

VC =300-700 m/min, fz =0.1-0.3 mm

Preferido de fresado

Ritmo

HSS-E, recubierto de estaño

VC =15-25 m/min

Excelente calidad de hilo

Repente

Carburo, PCD

VC =40-80 m/min, f =0.2-0.5 mm/rev

Tolerancia h7 lograble

Perforación profunda

Carburo, HSS-Co

VC =60-90 m/min, ciclo de picoteo

Excelente evacuación de chips

 

Guía de fabricación:

Calificación de maquinabilidad: 70% (1100 aluminio=100%)

Acabado superficial: excelente (ra 0.8-3.2 μm alcanzable)

Formación de chips: chips cortos a medianos

Refrigerante: emulsión soluble en agua preferida (8-10% concentración)

Desgaste de la herramienta: moderado con parámetros adecuados

Formación de rebabas: mínimo con herramientas afiladas

Trabajo en frío: buena formabilidad en la condición T4

Trabajo en caliente: 350-450 Grado Rango de temperatura recomendado

Soldabilidad: limitado (crítica de limpieza previa a la soldado)

 

 

7. Sistemas de resistencia y protección de la corrosión

 

Tipo de entorno

Calificación de resistencia

Método de protección

Rendimiento esperado

Atmósfera industrial

Moderado

Anodizante + pintura

5-10 años con mantenimiento

Ambiente marino

Pobre

Anodizante + cromado + pintura

3-5 años con mantenimiento

Alta humedad

Justo

Anodizante tipo II

2-3 años sin protección adicional

Corrosión por estrés

Pobre en T351, mejor en T 861

Peening + protección

Aplicación específica

Exfoliación

Justo a bueno

Tratamiento térmico adecuado

T7X Tempers preferidos para aplicaciones críticas

 

Opciones de protección de la superficie:

Anodizante:

Tipo II (sulfúrico): 10-25 μm de espesor

Tipo III (duro): 25-75 μm de espesor

Chromic: 2-7 μm (aplicaciones aeroespaciales)

Recubrimientos de conversión:

Cromato por mil-dtl -5541 Clase 1a

Alternativas que no son de cromo disponibles

Sistemas de pintura:

Imprimación epoxi + top -topcoat de poliuretano

Sistemas calificados aeroespaciales disponibles

Protección mecánica:

Peening de disparo para una mejor fatiga y resistencia a SCC

Bruñido para mejorar el acabado superficial

 

 

8. Propiedades físicas para el diseño de ingeniería

 

Propiedad

Valor

Consideración de diseño

Densidad

2.78 g/cm³

Cálculo de peso para componentes

Rango de fusión

502-638 grado

Limitaciones de tratamiento térmico

Conductividad térmica

120-150 W/m·K

Diseño de gestión térmica

Conductividad eléctrica

30-40% IACS

Diseño de aplicaciones eléctricas

Calor específico

875 j/kg · k

Cálculos de masa térmica

Expansión térmica (CTE)

23.2 ×10⁻⁶/K

Análisis de estrés térmico

Módulo de Young

73.1 GPA

Cálculos de deflexión y rigidez

Ratio de Poisson

0.33

Parámetro de análisis estructural

Calificación de maquinabilidad

70% (1100=100%)

Planificación de fabricación

 

Consideraciones de diseño:

Rango de temperatura de funcionamiento: -80 grado a +120 grado

Retención de la propiedad: excelente menos de 100 grados

Conductividad eléctrica: 30% de IAC (T3), 40% de IAC (T6)

Relajación del estrés: mínimo por debajo de 100 grados

Propiedades magnéticas: no magnéticos

Capacidad de amortiguación: baja (típica de las aleaciones de aluminio)

 

 

9. Garantía y prueba de calidad

 

Procedimientos de prueba estándar:

Composición química:

Espectroscopía de emisión óptica

Verificación de todos los elementos e impurezas principales

Prueba mecánica:

Prueba de tracción (longitudinal y transversal)

Prueba de dureza (Brinell o Rockwell)

Conductividad eléctrica para la verificación de temperamento

Inspección dimensional:

Diámetro/dimensiones en múltiples ubicaciones

Verificación de rectitud

Medición de acabado superficial

Inspección visual:

Evaluación de defectos de la superficie

Verificación de calidad de acabado

Pruebas especializadas (cuando sea necesario):

Inspección ultrasónica por AMS-STD -2154

Inspección de penetrantes

Evaluación del flujo de grano

Examen microestructural

Certificaciones estándar:

Informe de prueba de molino (en 10204 3.1)

Certificación de análisis químico

Certificación de propiedades mecánicas

Certificación de tratamiento térmico

Informe de inspección dimensional

 

 

10. Aplicaciones y consideraciones de diseño

 

Aplicaciones principales:

Componentes del tren de aterrizaje de aeronaves

Accesorios y conectores aeroespaciales

Elementos estructurales de alta resistencia

Componentes automotrices críticos

Aplicaciones de la industria de defensa

Piezas de máquina de precisión

Componentes de herramientas de molde

Pernos y sujetadores de alto rendimiento

Componentes del sistema hidráulico

Bielas y ejes de accionamiento

Ventajas de diseño:

Excelente relación de fuerza-peso

Machinabilidad superior para piezas complejas

Buen rendimiento de fatiga

Alta resistencia a la fractura en la condición T351

Estabilidad dimensional después del mecanizado

Adecuado para aplicaciones críticas de carga de carga

Buena resistencia al desgaste con tratamientos superficiales apropiados

Historia probada en aplicaciones aeroespaciales

Propiedades predecibles y consistentes

Ampliamente disponible en varios tamaños y formularios

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