एल्युमिनियम 7055
एल्यूमिनियम 7055 का परिचय
एल्यूमिनियम 7055 एक उच्च-शक्ति, हीट-ट्रीटेबल एल्यूमिनियम-ज़िंक मिश्रधातु है, जिसे विशेष रूप से एयरोस्पेस स्ट्रक्चरल अनुप्रयोगों के लिए इंजीनियर किया गया है। उपलब्ध सबसे उच्च-शक्ति एल्यूमिनियम मिश्रधातुओं में से एक होने के कारण, यह उत्कृष्ट संपीडन (compressive) गुण, बेहतरीन फ्रैक्चर टफनेस, और बेहतर स्ट्रेस कोरोजन क्रैकिंग (SCC) प्रतिरोध प्रदान करती है—खासकर मोटे सेक्शन (thick-section) पार्ट्स में।
एल्यूमिनियम 7055 को अक्सर CNC मशीनिंग के लिए एयरोस्पेस फ्रेम्स, फ्यूज़लाज संरचनाओं, और डिफेंस व ट्रांसपोर्टेशन के उच्च-लोड-बेयरिंग घटकों में चुना जाता है, जहाँ वजन की बचत करते हुए स्ट्रक्चरल परफॉर्मेंस से समझौता नहीं किया जा सकता।
एल्यूमिनियम 7055 के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
रासायनिक संरचना (सामान्य)
तत्व | संरचना सीमा (wt.%) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
एल्यूमिनियम (Al) | शेष | हल्के वजन और जंग-प्रतिरोधी संरचना के लिए आधार धातु |
जिंक (Zn) | 7.7–8.4 | प्रेसिपिटेशन हार्डनिंग में प्रमुख मजबूती बढ़ाने वाला तत्व |
मैग्नीशियम (Mg) | 1.8–2.3 | यांत्रिक शक्ति और फैटिग प्रतिरोध बढ़ाता है |
कॉपर (Cu) | 2.0–2.6 | कठोरता बढ़ाता है और क्रीप प्रतिरोध में सुधार करता है |
ज़िरकोनियम (Zr) | 0.08–0.15 | ग्रेन संरचना परिष्कृत करता है और जंग प्रतिरोध में सुधार करता है |
क्रोमियम (Cr) | ≤0.04 | ग्रेन बॉउंडरी नियंत्रण (ट्रेस स्तर) |
सिलिकॉन (Si) | ≤0.12 | अवशिष्ट तत्व |
आयरन (Fe) | ≤0.15 | अवशिष्ट तत्व |
भौतिक गुण
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक/स्थिति |
|---|---|---|
घनत्व | 2.83 g/cm³ | ASTM B311 |
गलन तापमान सीमा | 475–635°C | ASTM E299 |
थर्मल चालकता | 25°C पर 130 W/m·K | ASTM E1952 |
विद्युत चालकता | 20°C पर 37% IACS | ASTM B193 |
थर्मल विस्तार गुणांक | 23.2 µm/m·°C | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 870 J/kg·K | ASTM E1269 |
लोच मापांक | 71 GPa | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (T7751/T7651 टेम्पर)
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
तन्य शक्ति | 655–700 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड शक्ति (0.2%) | 620–655 MPa | ASTM E8/E8M |
लंबाई वृद्धि | ≥7% | ASTM E8/E8M |
कठोरता | 170–190 HB | ASTM E10 |
फैटिग शक्ति | ~240 MPa | ASTM E466 |
फ्रैक्चर टफनेस | उच्च | ASTM E399 |
एल्यूमिनियम 7055 की प्रमुख विशेषताएँ
एयरोस्पेस डिज़ाइन के लिए अल्ट्रा-हाई स्ट्रेंथ: एल्यूमिनियम 7055 सभी एल्यूमिनियम मिश्रधातुओं में सबसे उच्च यील्ड स्ट्रेंथ में से एक—655 MPa तक—हासिल करता है, जो वजन-क्रिटिकल फ्यूज़लाज और विंग संरचनाओं के लिए आदर्श है।
उत्कृष्ट स्ट्रेस कोरोजन प्रतिरोध (ASTM G47): ज़िरकोनियम और अनुकूलित हीट ट्रीटमेंट के साथ, 7055 मोटे सेक्शनों में उत्कृष्ट SCC प्रतिरोध प्रदान करता है, और पारंपरिक 7075-T6 से बेहतर प्रदर्शन करता है।
उच्च फ्रैक्चर टफनेस: साइक्लिक लोडिंग के तहत बेहतरीन क्रैक प्रतिरोध इसे हाई-स्ट्रेस और हाई-फैटिग एयरोस्पेस जॉइंट्स और ब्रैकेट्स के लिए उपयुक्त बनाता है।
मध्यम मशीनबिलिटी (B1212 स्टील की तुलना में 60% रेटिंग): हालांकि 6061 या 2024 जितनी मशीनबिलिटी नहीं, फिर भी अनुकूलित पैरामीटर्स और उचित चिप इवैक्यूएशन के साथ इसे सटीक CNC मशीन किया जा सकता है।
हीट-ट्रीटेबल और आयामी रूप से स्थिर: एल्यूमिनियम 7055 आमतौर पर T7751 या T7651 टेम्पर में सप्लाई किया जाता है, जो उच्च शक्ति के साथ कम रेजिडुअल स्ट्रेस को जोड़ता है—CNC प्रिसिजन मशीनिंग के लिए उपयुक्त।
एल्यूमिनियम 7055 के लिए CNC मशीनिंग चुनौतियाँ और समाधान
मशीनिंग चुनौतियाँ
उच्च शक्ति → उच्च टूल वियर: अनुकूलित टूलिंग या कूलिंग के बिना टूल का तेज़ी से घिसना।
चिप एडहेशन और बिल्ड-अप: खासकर सूखी (dry) या अपर्याप्त कूलिंग वाली प्रक्रियाओं में ऊँचे तापमान पर।
छोटी फीचर्स में भंगुरता: पतली दीवारों वाले क्षेत्रों में टूल चैटर या माइक्रो-क्रैकिंग से बचने के लिए सावधानी आवश्यक है।
अनुकूलित मशीनिंग रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | सिफारिश | कारण |
|---|---|---|
टूल सामग्री | TiAlN-कोटेड कार्बाइड या PCD टूल्स | हाई-स्पीड ड्राय कट्स के लिए हीट और वियर-रेज़िस्टेंट |
ज्यामिति | हाई रेक, पॉज़िटिव चिपब्रैकर | कटिंग फोर्स और चिप एडहेशन कम करता है |
कटिंग स्पीड | 120–220 m/min | उत्पादकता और टूल लाइफ का संतुलन |
फीड रेट | 0.10–0.25 mm/rev | वर्क हार्डनिंग या डिफ्लेक्शन को रोकता है |
कूलेंट | फ्लड या हाई-प्रेशर थ्रू-स्पिंडल | थर्मल लोड कम करता है और चिप रिमूवल बेहतर बनाता है |
एल्यूमिनियम 7055 कटिंग पैरामीटर (ISO 513 अनुपालन)
ऑपरेशन | स्पीड (m/min) | फीड (mm/rev) | कट की गहराई (mm) | कूलेंट प्रेशर (bar) |
|---|---|---|---|---|
रफिंग | 120–160 | 0.20–0.25 | 2.0–3.0 | 30–50 (फ्लड) |
फिनिशिंग | 180–220 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 50–70 (फ्लड/मिस्ट) |
एल्यूमिनियम 7055 CNC पार्ट्स के लिए सतह उपचार
एनोडाइजिंग: टाइप II एनोडाइजिंग ऑक्सीकरण प्रतिरोध और फिनिश क्वालिटी बढ़ाती है; हार्ड एनोडाइजिंग वियर प्रतिरोध को 50 µm तक बढ़ाती है।
पाउडर कोटिंग: एयरोस्पेस कवर और कंज़्यूमर इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए मजबूत बाहरी सुरक्षा जोड़ती है।
इलेक्ट्रोपॉलिशिंग: एयरोस्पेस ब्रैकेट्स में फैटिग शक्ति और स्ट्रेस-क्रैक प्रतिरोध में सुधार करती है।
पैसिवेशन: सतह की स्वच्छता सुनिश्चित करने के लिए आमतौर पर एनोडाइजिंग से पहले उपयोग किया जाता है।
ब्रशिंग: Ra 1.0–1.6 µm के साथ दृश्यमान एयरोस्पेस पैनल्स और ट्रिम पार्ट्स पर लागू।
एलोडाइन कोटिंग: एयरोस्पेस इलेक्ट्रॉनिक पार्ट्स के लिए कंडक्टिव और MIL-DTL-5541-अनुपालक सतह सुरक्षा प्रदान करती है।
UV कोटिंग: कंट्रोल हाउसिंग्स या एक्सेस कवर के लिए रंग स्थिरता और सतह ग्लॉस बढ़ाती है।
लैकर कोटिंग: सटीक टॉलरेंस वाले एयरोस्पेस-ग्रेड डेकोरेटिव ट्रिम पर उपयोग की जाती है।
एल्यूमिनियम 7055 के औद्योगिक अनुप्रयोग
एयरोस्पेस और एविएशन: विंग रिब्स, स्पार्स, फ्यूज़लाज फ्रेम्स, प्रेशर बल्कहेड्स और सीट रेल्स—जिन्हें अधिकतम स्ट्रेंथ-टू-वेट प्रदर्शन चाहिए।
डिफेंस: हल्के आर्मर्ड प्लेट्स, UAV फ्रेम्स, मिसाइल संरचनाएँ और ब्रैकेट्स—जिन्हें बेहतर इम्पैक्ट प्रतिरोध और आयामी सटीकता चाहिए।
परिवहन (रेल/एयर कार्गो): हाई-लोड रेल कार संरचनाएँ, एयरोस्पेस फ्रेट कंटेनर्स और ट्रांसपोर्ट फ्रेम्स।
हाई-परफॉर्मेंस रोबोटिक्स: मोबाइल और फ्लाइट-रेडी रोबोटिक प्लेटफॉर्म्स में स्ट्रक्चरल आर्म्स और हाई-स्ट्रेंथ जॉइंट्स।
मोटरस्पोर्ट इंजीनियरिंग: क्रिटिकल लोड-बेयरिंग एलिमेंट्स में रोल केज नोड्स, सस्पेंशन कंपोनेंट्स और कंट्रोल हाउसिंग्स शामिल हैं।
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