7055ألمنيوم
مقدمة عن ألومنيوم 7055
ألومنيوم 7055 هو سبيكة ألومنيوم-زنك عالية المتانة وقابلة للمعالجة الحرارية، تم تصميمها خصيصًا للتطبيقات الهيكلية في صناعة الطيران والفضاء. تُعد من أعلى سبائك الألومنيوم من حيث القوة المتاحة تجاريًا، وتوفر خصائص ضغط فائقة، ومتانة كسر ممتازة، ومقاومة محسّنة للتشقق الناتج عن تآكل الإجهاد (SCC)—خصوصًا في المقاطع السميكة.
يُختار ألومنيوم 7055 غالبًا لعمليات التشغيل باستخدام ماكينات CNC في هياكل الطائرات، وإطارات جسم الطائرة، والمكونات عالية التحميل في الدفاع ووسائل النقل، حيث يجب أن تحقق وفورات الوزن دون التأثير على الأداء الهيكلي.
الخواص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لألومنيوم 7055
التركيب الكيميائي (النموذجي)
العنصر | نطاق التركيب (٪ بالوزن) | الدور الرئيسي |
|---|---|---|
الألومنيوم (Al) | المتبقي | المعدن الأساسي لبنية خفيفة الوزن ومقاومة للتآكل |
الزنك (Zn) | 7.7–8.4 | العنصر الرئيسي للتقوية عبر التقسية بالترسيب |
المغنيسيوم (Mg) | 1.8–2.3 | يعزز القوة الميكانيكية ومقاومة التعب |
النحاس (Cu) | 2.0–2.6 | يزيد الصلادة ويحسن مقاومة الزحف (Creep) |
الزركونيوم (Zr) | 0.08–0.15 | ينقّي البنية الحبيبية ويحسن مقاومة التآكل |
الكروم (Cr) | ≤0.04 | التحكم بحدود الحبيبات (بنسب أثرية) |
السيليكون (Si) | ≤0.12 | عنصر متبقٍ |
الحديد (Fe) | ≤0.15 | عنصر متبقٍ |
الخواص الفيزيائية
الخاصية | القيمة (النموذجية) | المعيار / شرط الاختبار |
|---|---|---|
الكثافة | 2.83 جم/سم³ | ASTM B311 |
نطاق الانصهار | 475–635°م | ASTM E299 |
الموصلية الحرارية | 130 واط/م·ك عند 25°م | ASTM E1952 |
الموصلية الكهربائية | 37٪ IACS عند 20°م | ASTM B193 |
معامل التمدد الحراري | 23.2 ميكرومتر/م·°م | ASTM E228 |
السعة الحرارية النوعية | 870 جول/كجم·ك | ASTM E1269 |
معامل المرونة | 71 جيجا باسكال | ASTM E111 |
الخواص الميكانيكية (حالة T7751/T7651)
الخاصية | القيمة (النموذجية) | معيار الاختبار |
|---|---|---|
مقاومة الشد | 655–700 ميجا باسكال | ASTM E8/E8M |
مقاومة الخضوع (0.2٪) | 620–655 ميجا باسكال | ASTM E8/E8M |
الاستطالة | ≥7٪ | ASTM E8/E8M |
الصلادة | 170–190 HB | ASTM E10 |
مقاومة التعب | ~240 ميجا باسكال | ASTM E466 |
متانة الكسر | مرتفعة | ASTM E399 |
الخصائص الرئيسية لألومنيوم 7055
قوة فائقة الارتفاع لتصميمات الطيران: يحقق ألومنيوم 7055 واحدة من أعلى قيم مقاومة الخضوع بين سبائك الألومنيوم—حتى 655 ميجا باسكال—وهو مثالي لهياكل جسم الطائرة والأجنحة الحساسة للوزن.
مقاومة ممتازة لتآكل الإجهاد (ASTM G47): بفضل الإضافة المحسّنة للزركونيوم والمعالجة الحرارية المُحسّنة، يوفر 7055 مقاومة ممتازة للتشقق الناتج عن تآكل الإجهاد في المقاطع السميكة، ويتفوق على 7075-T6 التقليدي.
متانة كسر عالية: مقاومة ممتازة لتطور الشقوق تحت الأحمال الدورية تجعلها مناسبة لوصلات وحوامل الطيران عالية الإجهاد وعالية التعب.
قابلية تشغيل متوسطة (تقييم 60٪ مقارنةً بفولاذ B1212): رغم أنها ليست بنفس سهولة تشغيل 6061 أو 2024، إلا أنه يمكن تشغيلها بدقة على CNC عبر معلمات محسّنة وإخلاء رايش فعّال.
قابلة للمعالجة الحرارية ومستقرة أبعاديًا: تُورد عادةً بحالات T7751 أو T7651، لتجمع بين القوة العالية والإجهادات المتبقية المنخفضة—مناسبة للتشغيل الدقيق باستخدام CNC.
تحديات وحلول تشغيل ألومنيوم 7055 باستخدام CNC
تحديات التشغيل
قوة عالية → تآكل أعلى للأداة: تسارع تدهور الأداة دون اختيار أدوات/تبريد مناسبين.
التصاق الرايش وتكوّن التراكم (Build-Up): خصوصًا عند درجات حرارة مرتفعة في التشغيل الجاف أو عند نقص التبريد.
هشاشة في التفاصيل الصغيرة: يلزم الحذر لتجنب اهتزاز الأداة (Chatter) أو التشقق المجهري في المناطق رقيقة الجدار.
استراتيجيات التشغيل المحسّنة
اختيار الأداة
المعيار | التوصية | السبب |
|---|---|---|
مادة الأداة | كربيد مطلي بـ TiAlN أو أدوات PCD | مقاومة للحرارة والتآكل لعمليات القطع الجافة عالية السرعة |
الهندسة | زاوية جرف عالية، وكاسر رايش موجب | يقلل قوى القطع ويحد من التصاق الرايش |
سرعة القطع | 120–220 م/دقيقة | توازن بين الإنتاجية وعمر الأداة |
معدل التغذية | 0.10–0.25 مم/دورة | يمنع التصلب بالتشغيل أو الانحراف |
سائل التبريد | تدفق غامر أو ضغط عالٍ عبر المغزل | يقلل الحمل الحراري ويحسن إزالة الرايش |
معلمات قطع ألومنيوم 7055 (وفق معيار ISO 513)
العملية | السرعة (م/دقيقة) | التغذية (مم/دورة) | عمق القطع (مم) | ضغط سائل التبريد (بار) |
|---|---|---|---|---|
تشغيل خشن | 120–160 | 0.20–0.25 | 2.0–3.0 | 30–50 (تدفق) |
تشغيل نهائي | 180–220 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 50–70 (تدفق/رذاذ) |
المعالجة السطحية لأجزاء ألومنيوم 7055 المشغلة باستخدام CNC
الأكسدة الأنودية: تعزز الأنودة من النوع الثاني مقاومة الأكسدة وجودة التشطيب؛ بينما تحسن الأنودة الصلبة مقاومة التآكل حتى سماكة 50 ميكرومتر.
الطلاء بالمسحوق: يوفر حماية خارجية قوية لأغطية الطيران والفضاء ومكوّنات الإلكترونيات الاستهلاكية.
التلميع الكهروكيميائي: يحسن مقاومة التعب ويعزز مقاومة التشقق الإجهادي في حوامل الطيران.
التخميل: يُستخدم عادة قبل الأنودة لضمان نظافة السطح وتحسين أداء الطبقات اللاحقة.
التفريش: يُطبق على الألواح والقطع المرئية في الطيران والفضاء بتشطيب Ra 1.0–1.6 ميكرومتر.
طلاء ألوداين: يوفر حماية موصلة ومتوافقة مع MIL-DTL-5541 لأجزاء إلكترونيات الطيران والفضاء.
الطلاء بالأشعة فوق البنفسجية: يحسن ثبات اللون ولمعان السطح لأغلفة التحكم أو أغطية الوصول.
الطلاء باللكر: يُستخدم على قطع التشطيب الزخرفية بدرجات طيران وبسماحات دقيقة.
التطبيقات الصناعية لألومنيوم 7055
الطيران والفضاء: أضلاع الأجنحة، والعوارض (Spars)، وإطارات جسم الطائرة، وحواجز الضغط (Bulkheads)، وقضبان المقاعد التي تتطلب أعلى أداء قوة-إلى-وزن.
الدفاع: ألواح تدريع خفيفة الوزن، وهياكل الطائرات بدون طيار، وهياكل الصواريخ، والحوامل التي تتطلب مقاومة صدمات عالية ودقة أبعاد.
النقل (السكك/شحن جوي): هياكل عربات سكك عالية التحميل، وحاويات شحن جوية، وإطارات نقل.
الروبوتات عالية الأداء: أذرع هيكلية ووصلات عالية المتانة في منصات روبوتية متنقلة أو جاهزة للطيران.
هندسة رياضة السيارات: عناصر حاملة للأحمال حرجة تشمل عقد قفص الحماية، ومكوّنات التعليق، وأغلفة التحكم.
استكشف المدونات ذات الصلة
