Anillo de aluminio de aluminio 5052 de gran diámetro

El anillo de aleación de aluminio de gran diámetro 5052 es una aleación de magnesio de aluminio de fuerza moderada y de fuerza moderada, conocida por su excelente resistencia a la corrosión (especialmente en entornos marinos e industriales), la formabilidad superior, la buena soldadura y la resistencia moderada . aunque su intensidad es inferior a la de 5083 Alloy, 5052 ofrece una mejor formabilidad y una mayor resistencia {. strength/endurance limit. Through precise forging, particularly for large diameter rings, its internal microstructure is optimized, with grain flow aligned along the ring's geometry, making this material an ideal choice for applications requiring high corrosion resistance, formability, weldability, moderate strength, and performance in large structural components, such as marine parts, pressure vessels, electronic equipment enclosures, and storage tanques .

Elementos de aleación primarios:

Magnesio (mg): 2.2-2.8% (elemento de fortalecimiento primario, proporciona resistencia y buena soldabilidad)

Cromo (cr): 0.15-0.35% (inhibe la recristalización, mejora la resistencia a la corrosión del estrés, refina el grano)

Material base:

Aluminio (AL): Balance

Impurezas controladas:

Hierro (Fe): 0.40% máximo

Silicon (SI): 0.25% máx.

Cobre (cu): 0.10% máximo

Manganeso (MN): 0.10% máximo

Zinc (Zn): 0.10% máximo

Otros elementos: 0.05% máximo cada uno, 0.15% máximo

Proceso de forja premium (para anillos de gran diámetro): La producción de anillos forjados de aleación de aluminio de gran diámetro 5052, a pesar de su resistencia relativamente menor, exige un control preciso de manera similar sobre el proceso de forja para garantizar la calidad interna, el flujo de grano y la estabilidad dimensional:

Preparación de fusión:

Aluminio primario de alta pureza (99.7% mínimo)

Control preciso del contenido de elementos de aleación, especialmente magnesio y cromo, con una tolerancia de ± 0.03%

Filtración avanzada y tratamientos de desgasificación (e . g ., disperso de gas inerte, 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 de chill (DC) especialmente diseñado para producir lingotes de gran tamaño con alta calidad interna .

Homogeneización:

Homogeneización de múltiples etapas en 400-430 grado para 10-24 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 (ajustado a AMS 2630 Clase A1 o ASTM E2375 Nivel 2) .

Precalecimiento: 350-380 grado, con un control preciso de uniformidad de temperatura para garantizar la ductilidad antes de la deformación .

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

Molesto: múltiples pasos molestos de lingotes grandes en 350-380 grado para descomponer la estructura de talla y formar un 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 los granos .

Rolling del anillo: el proceso crítico de rodamiento del anillo en máquinas de rodillo de anillo de gran diámetro . a través de la reducción axial y radial, el flujo de grano está alineado altamente circunferencialmente a lo largo del anillo, eliminando los vacíos internos y la porosidad, mejorando la densidad y las propiedades circunferenciales .}} El anillo se realiza típicamente realizado en múltiples pases a las transferencias de deformación y deficiencia y deficiencia circunferencial {{}}}}

Temperatura de forja: 320-370 grado (controlado con precisión) para evitar el crecimiento excesivo de grano y agrietamiento .

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

Relación de reducción mínima: 3: 1 a 5: 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 menor y mejorar la ductilidad .

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

H32: deformación endurecida a un cuarto de temperamento duro, logrado por trabajo en frío controlado .

H34: deformación endurecida a medio temperamento, mayor dureza que H 32.

H321: temperamento H32 estabilizado, proporcionando una excelente resistencia a la corrosión del estrés (aunque 5052 en sí tiene una baja susceptibilidad de SCC) .

H112: se aplanó solo después de forjar, reteniendo la condición talfa, adecuada para su posterior procesamiento antes de mecanizar .

Todas las etapas de producción están sujetas a un control de calidad estricto, 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:

Radial vs . Propiedades tangenciales: anillos forjados de gran diámetro, a través del rodamiento del anillo, tienen un flujo de grano alineado circunferencialmente a lo largo del anillo, proporcionando una excelente 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 de la aleación 5052 es relativamente menos sensible al grosor de la pared, pero en anillos de paredes gruesas de gran diámetro, el proceso de forjado asegura la uniformidad de las propiedades del núcleo y la superficie .

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

Estrés residual: el temperamento H112 retiene cierto estrés residual de la forja . 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 .

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 el cromo (Cr) inhiben efectivamente el crecimiento y la recristalización del grano, manteniendo el refinamiento de grano .

Tamaño de grano ASTM 7-10 (32-11 μm), o granos más finos .

Distribución de precipitados:

Fase mg₂al₃: fina y uniformemente dispersa, actuando como la fase de fortalecimiento primaria, pero con menor cantidad de precipitación y tendencia en comparación con la aleación 5083, por lo tanto, un riesgo de sensibilización más bajo a altas temperaturas .

Los precipitados límite de grano se controlan efectivamente para garantizar una excelente resistencia a la corrosión .

Pequeñas cantidades de compuestos intermetálicos primarios formados por impurezas como Fe y Si 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 de alta calidad, minimizando los defectos de inclusión no metálicos a través de tecnologías avanzadas de fusión y fundición .

Formularios estándar disponibles:

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

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

Disponible en varios temperaturas endurecidas por el trabajo, como O, H112, H32, H34, H 321.

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 de Forged, y se requiere un procesamiento adicional .

H32/H34: cuando se desea una mayor fuerza a través del trabajo en frío, al tiempo que mantiene un grado de formabilidad .

H321: cuando se requiere una mayor resistencia a la corrosión, y una mayor reducción del estrés residual es beneficiosa .

Guía de fabricación:

Calificación de maquinabilidad: 85% (1100 aluminio=100%), buena maquinabilidad, superior a 5083, 2xxx y 7xxx aleaciones, pero más bajas que las aleaciones de la serie 6xxx .

Formación de chips: los chips 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: vida de herramienta baja y larga .

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; Por lo general, no se necesita tratamiento térmico post-soldado .

Trabajo en frío: excelente formabilidad en o temperamento, bueno en los temperaturas H32/H34 .

Trabajo en caliente: rango de temperatura recomendado 300-370 Grado, con control estricto sobre la cantidad y velocidad de deformación .

Cracking de corrosión del estrés: la aleación 5052 en sí no es susceptible a SCC; El temperamento H321 mejora aún más la resistencia SCC .

Propiedades criogénicas: la resistencia y la tenacidad están bien mantenidas en entornos de baja temperatura .

Opciones de protección de la superficie:

Anodizante:

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

Tipo III (duro): 25-75 μm de espesor, aumenta la resistencia y la dureza del desgaste (aunque los efectos pueden ser menos pronunciados que en las aleaciones más duras) .

Recubrimientos de conversión:

Recubrimientos de conversión de cromato (Mil-Dtl -5541): excelente base para pinturas o adhesivos .

Alternativas sin cromo: compatible con el medio ambiente .

Sistemas de pintura:

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

Consideraciones de diseño:

Rango de temperatura de funcionamiento: -200 grado a +80 grado (el uso a largo plazo por encima de 80 grados reducirá gradualmente la fuerza) .

Rendimiento criogénico: la fuerza y la tenacidad están bien mantenidas en entornos de temperatura extremadamente baja, por lo que es un excelente material estructural criogénico .

Propiedades magnéticas: no magnético .

Reciclabilidad: 100% reciclable con alto valor de desecho .

Formabilidad: Excelente formabilidad en temperamento O talado, bueno en H32/H34 Tempers .

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

Relación de resistencia a peso: ventaja significativa en grandes componentes estructurales que requieren una buena resistencia a la corrosión, soldabilidad, formabilidad y resistencia moderada .

Procedimientos de prueba estándar:

Composición química:

Espectroscopía de emisión óptica

Análisis de fluorescencia de rayos X

Verificación de todos los elementos principales y contenido de impurezas

Prueba mecánica:

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

Prueba de dureza (Brinell, múltiples ubicaciones)

Prueba de fatiga (según sea necesario)

Pruebas no destructivas:

Inspección ultrasónica (100% volumétrica, especialmente para la calidad interna de las paredes gruesas de gran diámetro, conformando con 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)

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 (Foras), GB/T 3880 (estándar chino), en aw -5052 y otros estándares de la industria .

Aplicaciones principales:

Industria marina:

Componentes estructurales de barco y yate (mazos, mamparos, tuberías de agua de mar, tanques, anillos de soporte de componentes)

Componentes estructurales que no portan carga para plataformas en alta mar

Recipientes a presión y tanques de almacenamiento:

Conchas, cabezas y anillos de brida para tanques de almacenamiento y recipientes de presión baja a media

Chasis y recintos de equipos electrónicos, disipadores de calor

Transporte:

Tanques de combustible automotriz y de camiones, tanques de gasolina

Componentes estructurales que no son carga para vehículos ferroviarios

Construcción y decoración:

Paredes de cortina arquitectónica, elementos decorativos, anillos de soporte estructural

Industria general:

Varias estructuras anulares de uso general que requieren buena formabilidad, resistencia a la corrosión y resistencia moderada

Ventajas de diseño:

Excelente resistencia a la corrosión, especialmente en entornos marinos e industriales .

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

Excelente formabilidad y maquinabilidad en frío, fácil de fabricar .

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

Buena fuerza y dureza moderadas, suficiente para la mayoría de los requisitos estructurales generales .

Rentabilidad: en comparación con las aleaciones de alta resistencia, 5052 ofrece una ventaja de costo al tiempo que garantiza un buen rendimiento .

Ligero, contribuyendo a la reducción de ahorro de energía y emisión .

Limitaciones de diseño:

Menor resistencia que las aleaciones de alta resistencia a la serie 5083, 6xxx y 7xxx; No es adecuado para aplicaciones que requieren una capacidad de carga extremadamente alta .

No se puede fortalecer mediante tratamiento térmico; La fuerza solo se puede aumentar a través del trabajo en frío (hegores H) .

El uso a largo plazo a temperaturas superiores a 80 grados reducirá gradualmente la fuerza .

Consideraciones económicas:

Material más competitivo y costos de procesamiento en comparación con las aleaciones de aluminio de alta resistencia .

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

Buena soldabilidad y formabilidad reducen la dificultad de fabricación y el costo de estructuras grandes complejas .

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 5052 anillos forjados de gran diámetro cuando se requieran una buena resistencia a la corrosión (especialmente al agua de mar), una excelente soldadura, formabilidad superior y resistencia moderada para las grandes estructuras anulares .

Adecuado para aplicaciones sensibles a los costos que no requieren resistencia extrema, como embarcaciones marinas, tanques de almacenamiento y recintos de equipos electrónicos .

Para aplicaciones que requieren mayor resistencia junto con una excelente resistencia a la corrosión, la aleación 5083 puede considerarse .

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