
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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