5083 Anillo de falsificación de aleación de aluminio de gran diámetro

El anillo de forja de aleación de aluminio de gran diámetro 5083 es una aleación de aluminio-magnesio de aluminio de alta resistencia, no tratable, en el aluminio de aluminio (serie AL-MG) reconocida por su excepcional resistencia a la corrosión (especialmente en entornos marinos e industriales), excelente soldadura, buena fuerza moderada y dureza criogénica excepcional. A través de la forja precisa, particularmente para anillos de gran diámetro, su microestructura interna está optimizada, con flujo de grano alineado a lo largo de la geometría del anillo, lo que hace que este material sea una opción ideal para aplicaciones que exigen una confiabilidad extrema, resistencia a la corrosión, soldabilidad y rendimiento en grandes componentes estructurales, como la construcción navideña, la ingeniería de la ingeniería criogénica, los tanques de almacenamiento criogénico, los buques de presión de la presión, el transporte de riel y las industrias militares, como la construcción naval, como la nave nave, como la nave nave, como los tanques de almacenamiento criogénico, los tanques de almacenamiento criogénico, los buques de presión de la presión y el transporte de riel y los componentes militar

Elementos de aleación primarios:

Magnesio (mg): 4. 0-4. 9% (elemento de fortalecimiento primario, proporciona resistencia y buena soldabilidad)

Manganeso (mn): {{0}}. 4-1. 0% (mejora más la fuerza y refina el grano)

Cromo (cr): 0. 05-0. 25% (inhibe la recristalización, mejora la resistencia a la corrosión del estrés)

Titanium (ti): 0. 15% max (refinamiento de grano)

Material base:

Aluminio (AL): Balance

Impurezas controladas:

Hierro (fe): 0. 40% max

Silicon (Si): 0. 40% max

Cobre (cu): 0. 10% max

Zinc (zn): 0. 25% max

Otros elementos: {{0}}. 05% máximo cada uno, 0.15% máximo en total

Proceso de forja premium (para anillos de gran diámetro):

Preparación de fusión:

Aluminio primario de alta pureza (99.7% mínimo)

Control preciso de elementos de aleación con ± 0. 03% de tolerancia

Los tratamientos avanzados de filtración y desgasificación (p. Ej., Gas inertes, SNIF, desgasificación de vacío) aseguran la limpieza de fusión ultra alta, minimizando las inclusiones

Refinamiento de grano (típicamente con aleación maestra Al-Ti-B) para obtener una estructura uniforme y fina como la fundición

Sistemas de fundición directa (CC) especialmente diseñados para producir lingotes de gran tamaño con alta calidad interna, posiblemente utilizando tecnología de agitación electromagnética (EMC) para mejorar la calidad del lingote

Homogeneización:

Homogeneización de múltiples etapas en 450-480 grado para 16-36 horas (dependiendo del tamaño del lingote)

Control de temperatura uniforme: ± 3 grados, asegurando una distribución uniforme de elementos de aleación, eliminación de la macro segregación y ductilidad mejorada

Preparación de palanquillas:

Acondicionamiento de la superficie de lingoteo (escala o fresado) para eliminar los defectos de la superficie

Inspección 100% ultrasónica para garantizar la imperfección interna (conforme a AMS 2630 Clase A1 o ASTM E2375 Nivel 2)

Precalecimiento: 380-420 grado, con un control preciso de la uniformidad de temperatura para garantizar la ductilidad antes de la deformación

Secuencia de forja (parlotes de anillo de gran diámetro):

Mastoramiento: múltiples pasos de altura de lingotes grandes en 380-420 grado para romper la estructura de talla y formar una preforma en forma de panqueque o disco

Piercing: Crear un orificio central en grandes prensas hidráulicas usando troqueles o mandreles, formando gradualmente el orificio anular y comprimiendo la pared del anillo, refinando aún más granos.

Rolling del anillo: el proceso crítico de rodillo del anillo en máquinas de rodillo de anillo de gran diámetro. A través de la reducción axial y radial, el flujo de grano está altamente alineado circunferencialmente a lo largo del anillo, eliminando los vacíos internos y la porosidad, mejorando la densidad y las propiedades circunferenciales. El rodamiento del anillo generalmente se realiza en múltiples pases para garantizar una deformación uniforme y evitar defectos.

Acabado de forjado de die (opcional): para los anillos que requieren una precisión de dimensiones extremadamente alta, la configuración final se puede realizar en grandes prensas de forjado para garantizar la precisión geométrica y la calidad de la superficie.

Temperatura de forja: 350-400 grado (controlado con precisión) para evitar el crecimiento excesivo de grano y agrietamiento

Presión de forja: decenas de miles a cientos de miles de toneladas utilizando grandes prensas hidráulicas y máquinas de rodillos de anillo para garantizar una deformación suficiente de billets grandes

Relación de reducción mínima: 4: 1 a 6: 1, asegurando una estructura interna densa y uniforme, eliminación completa de la estructura de talla como el flujo de grano optimizado

Recocido (opcional):

Si se requiere un procesamiento adicional o si la sensibilidad al estrés residual es una preocupación, el recocido (o temperamento) se puede realizar después de forjar una dureza y mejorar la ductilidad.

Tratamientos de endurecimiento y estabilización de trabajo posterior (para formar h temperatura):

H111: la tensión moderada endurecida después del recocido completo, adecuado para estructuras generales.

H112: se aplanó solo después de la forja, reteniendo la condición talfa, adecuada para su posterior procesamiento antes del mecanizado.

H321: temperamento H32 estabilizado, proporcionando una excelente resistencia a la corrosión del estrés.

Todas las etapas de producción están sujetas a un control estricto de calidad, pruebas no destructivas y un manejo de la trazabilidad, especialmente para el control de calidad interno de los anillos de gran diámetro.

Distribución de propiedades:

Propiedades radiales versus tangenciales: los anillos forjados de gran diámetro exhiben una excelente anisotropía. El rodamiento del anillo alinea altamente el flujo de grano circunferencialmente a lo largo del anillo, proporcionando una mayor resistencia tangencial, resistencia a la fatiga y resistencia a la fractura. Las propiedades radiales y axiales pueden ser ligeramente más bajas, pero la diferencia está controlada.

Efecto del espesor de la pared en las propiedades: la resistencia puede aumentar ligeramente en las secciones de pared más delgadas. Para anillos de paredes gruesas de gran diámetro, la uniformidad de las propiedades del núcleo y la superficie es crucial, lo que está garantizado por el proceso de forja.

Variación de dureza de núcleo a superficie: menos de 5 hb.

Estrés residual: el temperamento H112 retiene cierto estrés residual de la falsificación. El temperamento H321 reduce significativamente el estrés residual a través del tratamiento de estabilización y mejora la resistencia a la corrosión del estrés.

Rendimiento de fatiga: el flujo de grano optimizado y la microestructura densa formada por el proceso de forja mejoran significativamente la vida de fatiga del material y la resistencia a la propagación de grietas por fatiga, que es particularmente crítica en grandes componentes estructurales.

Rendimiento criogénico: la fuerza y la tenacidad incluso mejoran en entornos de temperatura extremadamente baja, sin transición frágil, por lo que es un excelente material estructural criogénico.

Características microestructurales clave:

Estructura de grano:

Estructura mixta fina y uniforme de granos recristalizados y granos alargados no recristalizados alineados tangencialmente

Flujo de grano altamente coincidente con la geometría del anillo, distribuido uniformemente tangencialmente, maximizando el rendimiento del material

Los dispersoides finos formados por manganeso (MN), cromo (CR) y titanio (TI) inhiben efectivamente el crecimiento y la recristalización del grano

Tamaño de grano ASTM 6-9 (45-16 μm), o granos más finos (ASTM 8-10)

Distribución de precipitados:

Fase mg₂al₃: fina y uniformemente dispersa, actuando como la fase de fortalecimiento primaria

La precipitación continua de mg₂al₃ en los límites de grano se controla efectivamente para evitar la sensibilidad a la corrosión del estrés

Pequeñas cantidades de compuestos intermetálicos primarios como Alfemn se descomponen y se dispersan efectivamente, con tamaño y cantidad controlados

Desarrollo de la textura:

El proceso de forja crea una textura específica beneficiosa para las propiedades tangenciales, optimización de resistencia, tenacidad y resistencia a la fatiga

Características especiales:

Limpieza metalúrgica ultra alta, minimización de defectos de inclusión no metálicos a través de tecnologías avanzadas de fusión y fundición

La morfología y la distribución de los precipitados límite de grano continuo (fase beta) se controlan con precisión para maximizar la resistencia a la corrosión del estrés

Formularios estándar disponibles:

Anillos forjados: diámetro exterior de hasta 4000 mm+, espesor de la pared hasta 600 mm+

Dimensiones y geometrías personalizadas disponibles de acuerdo con los dibujos y requisitos de los clientes, ofreciendo varias condiciones, desde espacios en blanco tal vez hasta estados mecanizados en ásperas o acabados.

Disponible en varios temperaturas de tratamiento térmico, como O, H112, H321

Guía de selección de temperatura:

O: Cuando se requieren operaciones complejas de formación en frío para anillos de gran diámetro, o como estado inicial para el procesamiento posterior.

H112: al utilizar la microestructura y las propiedades del forraje, y se requiere un procesamiento adicional.

H321: cuando están presentes requisitos extremadamente altos para la resistencia a la corrosión (especialmente el agrietamiento por corrosión por estrés), junto con mayores demandas de resistencia, comúnmente utilizados en estructuras de paredes gruesas de gran diámetro.

H116: cuando existen los requisitos más estrictos para la resistencia a la corrosión SCC y la exfoliación, típicamente utilizados para estructuras de paredes delgadas en ambientes marinos, pero no adecuados para secciones gruesas debido a limitaciones de tratamiento de estabilización. Para anillos forjados con paredes gruesas de gran diámetro, H321 es una opción más práctica y excelente.

Guía de fabricación:

Calificación de maquinabilidad: 70% (1100 aluminio=100%), buena maquinabilidad, más baja que las aleaciones 2xxx y 7xxx, pero más alta que el aluminio puro

Formación de chips: los chips de goma, tienden a envolver herramientas, requieren buenos interruptores de chips y refrigerante de alto flujo

Refrigerante: fluido de corte soluble en agua (8-12% concentración), enfriamiento de velocidad de flujo alto

Desgaste de la herramienta: necesaria inspección de herramientas regular moderada

Soldabilidad: Excelente con soldadura TIG y MIG, una de las mejores aleaciones de aluminio soldables, con alta resistencia a la soldadura, adecuada para el ensamblaje de estructuras complejas grandes

Trabajo en frío: buena formabilidad en el temperamento O, moderado en temperamento H112, pobre en temperamento H321

Trabajo en caliente: rango de temperatura recomendado 300-400 grado, con control estricto sobre la cantidad y tasa de deformación

Cracking de corrosión del estrés: los temperaturas H321 y H116 tienen una excelente resistencia al agrietamiento de la corrosión del estrés

Propiedades criogénicas: retiene o mejora la resistencia y la tenacidad a temperaturas extremadamente bajas, sin transición frágil

Opciones de protección de la superficie:

Anodizante:

Tipo II (sulfúrico): 10-25 μm de espesor, proporciona protección adicional y estética

Tipo III (duro): 25-75 μm de espesor, aumenta la resistencia al desgaste y la dureza

Recubrimientos de conversión:

Recubrimientos de conversión de cromato (MIL-DTL -5541): excelente base para pinturas o adhesivos

Alternativas sin cromo: compatibles con el medio ambiente

Sistemas de pintura:

Epoxy Primer + Polyuretane TopCoat: proporciona una excelente protección a largo plazo, especialmente para aplicaciones marinas y en alta mar

Consideraciones de diseño:

Rango de temperatura de funcionamiento: -270 grado a +80 grado (el uso a largo plazo por encima de 65 grados puede conducir a la sensibilización, lo que afecta la sensibilidad SCC)

Rendimiento criogénico: mantiene o mejora la fuerza y la tenacidad a temperaturas extremadamente bajas, sin transición frágil, ideal para materiales estructurales criogénicos, ampliamente utilizados en tanques de GNL

Propiedades magnéticas: no magnéticos

Reciclabilidad: 100% reciclable con alto valor de desecho

Formability: Bien en el temperamento, moderado en temperamento H112, pobre en temperamento H321

Estabilidad dimensional: buena estabilidad dimensional después del tratamiento de forja y estabilización

Relación de resistencia a peso: ventaja significativa en aplicaciones que requieren alta resistencia, resistencia a la corrosión y grandes componentes estructurales

Procedimientos de prueba estándar:

Composición química:

Espectroscopía de emisión óptica

Análisis de fluorescencia de rayos X

Fusión de gas inerte (contenido de hidrógeno)

Verificación de todos los elementos principales y contenido de impurezas

Prueba mecánica:

Prueba de tracción (radial, tangencial, axial, particularmente para anillos de paredes gruesas, muestras necesarias a diferentes profundidades)

Prueba de dureza (Brinell, múltiples ubicaciones)

Pruebas de impacto (Charpy V-Notch, especialmente para aplicaciones criogénicas, probadas a temperaturas especificadas)

Prueba de fatiga (según sea necesario)

Prueba de agrietamiento por corrosión por estrés (SCC, por ASTM G44, G47, particularmente para los temperatura H116/H321)

Pruebas no destructivas:

Inspección ultrasónica (100% volumétrica, con especial atención a la calidad interna de las paredes gruesas de gran diámetro, ajustados a AMS 2630 Clase A1/AA o ASTM E2375 Nivel 2)

Prueba de corriente de Eddy (defectos superficiales y cercanos a la superficie)

Inspección de penetrantes (defectos de la superficie)

Prueba radiográfica (defectos macroscópicos internos, para áreas críticas)

Análisis microestructural:

Determinación del tamaño de grano

Precipitar e evaluación de compuestos intermetálicos

Verificación del patrón de flujo de grano

Evaluación de grado de recristalización

Inspección dimensional:

CMM (máquina de medición de coordenadas)

Diámetro exterior, diámetro interno, espesor de la pared, altura, planitud, concentricidad, etc., con control dimensional geométrico integral para anillos grandes

Certificaciones estándar:

Informe de prueba de molino (en 10204 3. 1 o 3.2)

Certificación de análisis químico

Certificación de propiedades mecánicas

Certificación de tratamiento térmico/forjado

Certificación de pruebas no destructivas

Conformidad con ASTM B247 (perdidas), GB/T 3880 (estándar chino), en aw -5083, DNV GL, Lloyd's Register, ABS y otras sociedades de clasificación.

Aplicaciones principales:

Industria marina:

Grandes componentes estructurales de barcos y yates (mazos, mamparos, anillos de conexión de casco)

Plataformas de perforación en alta mar, estructuras de la unidad de almacenamiento y descarga de producción flotante (FPSO)

Componentes grandes para equipos de desalinización del agua de mar

Ingeniería criogénica:

Componentes estructurales clave para grandes tanques de almacenamiento y portadores de almacenamiento de gas natural licuado (GNL), como vigas de anillo, soportes de falda, etc.

Tanques de almacenamiento de combustible de cohetes líquidos

Veselas a presión:

Bridas, cabezas y secciones de conchas para vasos a presión grandes en centrales nucleares, reactores químicos, etc.

Tránsito ferroviario:

Componentes estructurales del cuerpo de tren de alta velocidad, cubos de ruedas, etc.

Militar:

Estructuras de embarcaciones navales, componentes de vehículos blindados, tubos de lanzamiento de misiles, etc.

Ventajas de diseño:

Excelente resistencia a la corrosión, especialmente en ambientes marinos e industriales, con muy alta resistencia a la corrosión del agua de mar

Soldabilidad superior, con alta resistencia a la soldadura y buena ductilidad, adecuada para el ensamblaje de estructuras complejas grandes

Hardidad criogénica excepcional, con propiedades mantenidas o mejoradas a temperaturas extremadamente bajas, sin transición frágil

Buena resistencia moderada y excelente ductilidad, adecuada para grandes componentes estructurales

El proceso de forja optimiza el flujo de grano y la calidad interna, mejorando la resistencia a la fatiga y la dureza de la fractura

Excelente resistencia a la corrosión de la corrosión del estrés y la corrosión de exfoliación (temperatura H321/H116)

Ligero, contribuyendo al ahorro de energía y la reducción de emisiones

No magnético

Limitaciones de diseño:

No se puede fortalecer mediante tratamiento térmico; El límite de resistencia es inferior a las aleaciones de alta resistencia de la serie 2xxx y 7xxx

El uso a largo plazo por encima de 65 grados puede conducir a la sensibilización (debido a la precipitación continua de la fase Mg₂al₃), aumentando la susceptibilidad a la corrosión del estrés. La temperatura de funcionamiento debe controlarse o el temperamento H321 elegido.

El nivel de resistencia es más bajo que las aleaciones aeroespaciales como 7075, pero su resistencia a la corrosión y su soldabilidad son superiores.

La dificultad para forjar y el aumento de los costos con el tamaño.

Consideraciones económicas:

El costo de fabricación de anillos forjados de gran diámetro es alto, pero su rendimiento y confiabilidad excepcionales en grandes estructuras críticas proporcionan un valor irremplazable

La excelente resistencia a la corrosión reduce las necesidades de mantenimiento y reemplazo a largo plazo, reduciendo los costos totales del ciclo de vida

La buena soldadura reduce la dificultad y el costo de la fabricación de estructuras grandes complejas

Las propiedades livianas ayudan a reducir los costos de combustible para el transporte, especialmente en la construcción naval y el tránsito ferroviario

Aspectos de sostenibilidad:

Tasa de reciclaje de recursos 100% reciclable, de alta reciclaje, que se ajustan a los conceptos de fabricación verde

El consumo de energía y las emisiones de carbono en los procesos de producción de aluminio se optimizan continuamente

La vida útil larga del producto y la alta fiabilidad reducen la generación de residuos

Guía de selección de materiales:

Elija 5083 anillos forjados de gran diámetro cuando se requiere alta resistencia, resistencia a la corrosión excepcional (especialmente al agua de mar), excelente soldabilidad, tenacidad criogénica y gran estabilidad estructural

Adecuado para estructuras críticas como recipientes marinos, tanques de GNL y grandes vasos a presión, donde las propiedades internas superiores y las propiedades circunferenciales obtenidas a través de la falsificación son esenciales

Para las estructuras que sirven a largo plazo a temperaturas superiores a 65 grados, se debe seleccionar el temperamento H321 y la temperatura de funcionamiento estrictamente controlada.

Cuando se requiere mayor resistencia y buena resistencia a la corrosión, se puede considerar la aleación 5A06.

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