El aluminio 7075 es un material de alta resistencia y tratable térmicamente. aluminio aleación con zinc como elemento principal de aleación (5.1-6.1%), que ofrece propiedades mecánicas excepcionales con una resistencia a la tracción de hasta 83 ksi (572 MPa) en el temple T6. Desarrollado en 1936 por La empresa japonesa Sumitomo Metal, Esta aleación de aluminio de primera calidad combina una excelente relación resistencia-peso con una buena resistencia a la fatiga, lo que la hace ideal para aplicaciones de alto esfuerzo en equipos aeroespaciales, militares y deportivos.
Aunque es más caro que las aleaciones de aluminio comunes y difícil de soldar, 7075 sigue siendo el material de elección cuando se requiere la máxima resistencia y rendimiento. Yijin Hardware se especializa en el mecanizado de precisión de componentes de aluminio 7075.
Principales conclusiones
- El aluminio 7075 es una aleación de alta resistencia tratable térmicamente con zinc como principal elemento de aleación, que ofrece una excepcional relación resistencia-peso que lo hace ideal para aplicaciones de alta tensión en equipos aeroespaciales, militares y deportivos.
- Su composición única y las diversas condiciones de temple, especialmente el temple T6, proporcionan unas propiedades mecánicas extraordinarias que se optimizan mediante técnicas de mecanizado de precisión.
- A pesar de ser más caro y difícil de soldar, el aluminio 7075 se utiliza ampliamente para piezas estructurales críticas, y las mejores prácticas de mecanizado abordan problemas como la vibración, el desgaste de las herramientas y la acumulación de calor.
¿Qué es el aluminio 7075?
El aluminio 7075 es una aleación de alta resistencia cuyo principal elemento de aleación es el zinc. Pertenece a la serie 7000 de aleaciones de aluminio. Este material ofrece una excelente relación resistencia-peso. El aluminio 7075 se utiliza en piezas estructurales sometidas a grandes esfuerzos. Sus propiedades lo hacen ideal para aplicaciones aeroespaciales y de automoción. Según Web de conferencias MATEC, Su resistencia a la compresión es de 629,5-787,52 MPa.
¿Cuál es la composición química del aluminio 7075?
La composición del Aluminio 7075 consiste en aluminio como metal base (87,1-91,4%) con varios elementos de aleación clave que proporcionan sus propiedades distintivas. El zinc es el principal elemento de aleación (5,1-6,1%), seguido del magnesio (2,1-2,9%) y el cobre (1,2-2,0%). Estos tres elementos trabajan en sinergia para crear la excepcional resistencia de la aleación mediante mecanismos de endurecimiento por precipitación.
Aquí está la tabla de composición del aluminio 7075:
| Elemento | Rango porcentual | Papel en Alloy |
|---|---|---|
| Aluminio | 87.1-91.4% | Metal base que proporciona propiedades ligeras |
| Zinc | 5.1-6.1% | Elemento de aleación primario que aumenta la resistencia |
| Magnesio | 2.1-2.9% | Permite el endurecimiento por precipitación |
| Cobre | 1.2-2.0% | Aumenta la resistencia a la tracción y la dureza |
| Cromo | 0.18-0.28% | Controla la estructura del grano y evita la corrosión bajo tensión |
| Hierro | 0-0.5% | Elemento de impureza (reducido al mínimo) |
| Silicio | 0-0.4% | Elemento de impureza (reducido al mínimo) |
| Manganeso | 0-0.3% | Mejora la estructura del grano |
| Titanio | 0-0.2% | Refinería de cereales |
| Otros | 0.05-0.15% | Oligoelementos |
¿Cuáles son las diferentes temperaturas del aluminio 7075?
Los diferentes revenidos del Aluminio 7075 se refieren a condiciones específicas de tratamiento térmico que alteran drásticamente las propiedades mecánicas de la aleación. Cada designación de temple indica una historia de procesamiento particular que modifica la microestructura para lograr características de rendimiento específicas.
Aquí está la tabla comparativa de los diferentes tempers del Aluminio 7075:
| Temple | Descripción | Resistencia a la tracción | Límite elástico | Alargamiento | Aplicaciones |
|---|---|---|---|---|---|
| 7075-O | Recocido | 33 ksi (228 MPa) | 15 ksi (103 MPa) | 16% | Operaciones de conformado que requieren la máxima ductilidad |
| 7075-T6 | Solución tratada térmicamente y envejecida artificialmente | 83 ksi (572 MPa) | 73 ksi (503 MPa) | 11% | Aplicaciones de alta resistencia, estructuras aeronáuticas |
| 7075-T651 | T6 con alivio de la tensión mediante estiramientos | 83 ksi (572 MPa) | 73 ksi (503 MPa) | 11% | Estabilidad dimensional mejorada para piezas de precisión |
| 7075-T73 | Sobreenvejecimiento para mejorar la resistencia a la corrosión bajo tensión | 73 ksi (505 MPa) | 63 ksi (435 MPa) | 5% | Aplicaciones que requieren una mayor resistencia a la corrosión |
| 7075-T7351 | T73 con alivio del estrés mediante estiramientos | 73 ksi (505 MPa) | 63 ksi (435 MPa) | 5% | Componentes aeroespaciales críticos expuestos a la corrosión |
¿Cómo se comparan las propiedades mecánicas del aluminio 7075?
Las propiedades mecánicas del aluminio 7075 se comparan favorablemente con las de la mayoría de las demás aleaciones de aluminio, especialmente en lo que se refiere a las características de resistencia. Estas propiedades varían significativamente en función del estado de revenido, siendo el revenido T6 el que ofrece los valores de resistencia más elevados.
| Propiedad | 7075-T6 | 6061-T6 | 2024-T3 | 5052-H32 | 3003-H14 |
|---|---|---|---|---|---|
| Elemento de aleación primario | Zinc | Magnesio y silicio | Cobre | Magnesio | Manganeso |
| Resistencia a la tracción | 83 ksi (572 MPa) | 45 ksi (310 MPa) | 65 ksi (448 MPa) | 33 ksi (228 MPa) | 22 ksi (152 MPa) |
| Límite elástico | 73 ksi (503 MPa) | 40 ksi (276 MPa) | 47 ksi (324 MPa) | 28 ksi (193 MPa) | 17 ksi (117 MPa) |
| Alargamiento | 11% | 12% | 18% | 12% | 14% |
| Soldabilidad | Pobre | Excelente | Feria | Excelente | Excelente |
| Resistencia a la corrosión | Feria | Bien | Feria | Excelente | Excelente |
| Maquinabilidad | Bien | Excelente | Bien | Bien | Feria |
| Formabilidad | Feria | Bien | Feria | Excelente | Excelente |
| Coste relativo | Alta | Moderado | Alta | Moderado | Bajo |
¿Qué aleación de aluminio elegir?
A la hora de elegir entre 7075 y otras aleaciones de aluminio, tenga en cuenta estos factores clave de decisión:
- Elija 7075 cuando: Se requiere la máxima resistencia, la reducción de peso es crítica y el coste no es la principal preocupación. Ideal para componentes aeroespaciales, piezas estructurales sometidas a grandes esfuerzos y aplicaciones militares.
- Elija 6061 cuando: Se necesita un buen equilibrio de propiedades con mejor soldabilidad, resistencia a la corrosión y menor coste. Adecuado para aplicaciones estructurales generales, herrajes marinos y componentes de automoción.
- Elija 2024 cuando: Se necesita una buena resistencia y una excelente resistencia a la fatiga. Común en estructuras aeronáuticas y otras aplicaciones de alta tensión donde la fatiga es una preocupación.
- Elija 5052 o 3003 cuando: La conformabilidad y la resistencia a la corrosión son más importantes que la resistencia. Mejor para trabajos en chapa metálica, equipos de procesamiento de alimentos y aplicaciones de manipulación de productos químicos.
¿Cuáles son algunos de los retos habituales del aluminio 7075?
Algunos problemas comunes del aluminio 7075 son las vibraciones, el desgaste de las herramientas y la acumulación de calor. Veamos cuáles son exactamente estos problemas y cómo resolverlos.
Charla
- Asunto: Vibraciones en piezas de paredes delgadas
- Solución: Utilice trayectorias de corte optimizadas y ajuste los avances
Desgaste de herramientas
- Asunto: Desgaste más rápido que con aleaciones más blandas
- Solución: Utilice herramientas de metal duro afiladas con recubrimientos resistentes al desgaste
Acumulación de calor
- Asunto: Puede causar imprecisiones dimensionales
- Solución: Aplicar la refrigeración adecuada y optimizar los parámetros de corte
Superar los retos
Para mecanizar con éxito aluminio 7075, es importante utilizar estrategias eficaces. Esto incluye utilizar métodos de fijación adecuados para asegurar la pieza de trabajo y aplicar técnicas de mecanizado adaptables que se ajusten a las propiedades del material. Además, la optimización de las trayectorias de las herramientas ayuda a mantener unas condiciones de corte uniformes. Esto garantiza resultados de alta calidad y minimiza el impacto de las vibraciones, el desgaste de la herramienta y la acumulación de calor.
¿Existen consideraciones de diseño para el aluminio 7075?
El diseño con aluminio 7075 requiere prestar atención a las tolerancias, el espesor de pared y la dirección del grano. Estos factores garantizan una resistencia, estabilidad dimensional y mecanizabilidad óptimas.
Diseño de piezas
Diseñe las piezas con un espesor de pared uniforme siempre que sea posible. Esta práctica ayuda a minimizar la distorsión durante el mecanizado. Tenga en cuenta la dirección del grano al diseñar para obtener la máxima resistencia.
Tolerancias
El aluminio 7075 puede alcanzar tolerancias muy ajustadas. Se pueden conseguir tolerancias de ±0,001” con prácticas de mecanizado adecuadas. Tenga en cuenta los efectos del tratamiento térmico en las dimensiones finales.
Acabado superficial
7075 puede alcanzar excelentes acabados superficiales. Son posibles valores Ra de 0,8 μm o mejores. El anodizado puede producir un tinte amarillento cuando se anodiza transparente.
¿Cuáles son las aplicaciones industriales del aluminio 7075?
El aluminio 7075 se utiliza ampliamente en las industrias aeroespacial, automovilística y militar. Sus propiedades de alta resistencia y ligereza lo hacen adecuado para piezas estructurales sometidas a grandes esfuerzos.
Aeroespacial
El aluminio 7075 se utiliza ampliamente en estructuras aeronáuticas. Común aeroespacial Las aplicaciones incluyen:
- Largueros y largueros de las alas
- Armazones y mamparos del fuselaje
- Componentes del tren de aterrizaje
- Raíles de asiento y herrajes estructurales
- Herrajes y fuelles para aeronaves
Los Boeing 747 y 777 utilizan cantidades significativas de aluminio 7075 en las estructuras de sus alas y otros componentes sometidos a grandes esfuerzos. La NASA también ha empleado 7075 en diversas estructuras de naves espaciales en las que la reducción de peso y la fiabilidad son primordiales.
Aplicaciones militares y de defensa
La industria de defensa confía en el aluminio 7075 para:
- Receptores y componentes de fusiles M16
- Estructuras de aeronaves militares
- Bastidores para equipos tácticos
- Fondo de blindaje
- Componentes de misiles
La adopción por parte del ejército estadounidense del aluminio 7075 para el fusil M16 en la década de 1960 representa una de las aplicaciones más reconocidas, que demuestra la durabilidad de la aleación en las exigentes condiciones de combate.
Otras aplicaciones
El aluminio 7075 se utiliza en:
- Herramientas de moldeo
- Equipamiento deportivo
- Material militar
Su versatilidad lo hace adecuado para diversas aplicaciones de alta tensión.
¿Cuáles son las mejores prácticas importantes en el mecanizado de aluminio 7075?
Unas prácticas de mecanizado adecuadas son esenciales para conseguir precisión con el aluminio 7075, como el uso de las herramientas, los fluidos de corte y la fijación adecuados. Esto minimiza el desgaste de las herramientas y garantiza la calidad.
Fluido de corte
Utilice fluidos de corte solubles en agua cuando mecanice aluminio 7075. Estos fluidos ayudan a gestionar el calor y mejoran la evacuación de la viruta. Una gestión adecuada del refrigerante prolonga la vida útil de la herramienta.
Trayectorias de las herramientas
Optimice las trayectorias de la herramienta para mantener cargas de viruta constantes. Esta práctica ayuda a reducir el desgaste de la herramienta y a mejorar el acabado superficial. Considere el uso de técnicas de mecanizado de alta velocidad para piezas complejas.
Fijación
Utilice fijaciones rígidas para minimizar las vibraciones durante el mecanizado. Este método ayuda a evitar las vibraciones y mejora la calidad de las piezas. Considere el uso de fijaciones de vacío para piezas delgadas.
¿Cómo se procesa y fabrica el aluminio 7075?
El aluminio 7075 se procesa y fabrica mediante técnicas especializadas que se adaptan a sus características metalúrgicas al tiempo que maximizan sus excepcionales propiedades mecánicas. El proceso de transformación suele seguir los siguientes pasos:
- Fundición: La aleación se funde primero en palanquillas o lingotes a partir de aluminio fundido mezclado con cantidades controladas con precisión de zinc, magnesio, cobre y otros elementos de aleación.
- Trabajo en caliente: El material fundido se somete a trabajo en caliente (normalmente a 350-450 °C) mediante procesos como:
- Extrusión - Para crear perfiles y barras
- Forja - Para componentes complejos de alta resistencia
- Laminado - Para producir chapas y planchas
- Trabajo en frío: La conformación posterior puede incluir técnicas de trabajo en frío, como:
- Laminado en frío - Para un control dimensional más estricto
- Trefilado - Para producir alambre y varilla de pequeño diámetro
- Conformado - Para crear formas específicas a partir de chapa
- Tratamiento térmico: El paso crítico que desarrolla la resistencia de la aleación mediante:
- Tratamiento térmico de solución a aproximadamente 480 °C (900 °F)
- Enfriamiento rápido en agua
- Envejecimiento artificial a 120-150 °C (250-300 °F) durante 24 horas (para temple T6)
Consideraciones sobre el mecanizado
El mecanizado de aluminio 7075 requiere enfoques específicos:
- Es esencial disponer de herramientas de corte afiladas y diseñadas adecuadamente
- Velocidades de corte superiores a las del acero pero inferiores a las de otras aleaciones de aluminio
- Avance moderado para evitar el endurecimiento
- Refrigeración adecuada para evitar la acumulación de calor
- Configuraciones rígidas para minimizar las vibraciones y el traqueteo
La alta resistencia de la aleación puede dar lugar a mayores fuerzas de corte y desgaste de la herramienta en comparación con otras aleaciones de aluminio, pero su mecanizabilidad se califica generalmente como buena (70-80% de la mecanizabilidad del aluminio 2011-T3, que se considera mecanizable 100%).
Limitaciones de formación
El 7075 tiene una conformabilidad limitada, en particular en los revenidos de alta resistencia:
- El radio de curvatura mínimo para la chapa T6 suele ser de 6 a 10 veces el grosor del material
- El conformado complejo debe realizarse en estado O (recocido)
- Las piezas formadas en la condición O pueden tratarse térmicamente posteriormente para obtener temperaturas de mayor resistencia.
- El retorno elástico es significativo y debe tenerse en cuenta en el diseño de las herramientas.
Tratamientos superficiales
Los tratamientos superficiales más comunes para el aluminio 7075 incluyen
- Anodizado (Tipo II o Tipo III/anodizado duro)
- Revestimiento de conversión química
- Pintar con imprimaciones adecuadas
- Tratamiento de alodine (conversión de cromato) para la protección contra la corrosión
El proceso de anodizado crea una capa protectora de óxido que mejora la resistencia a la corrosión y proporciona una superficie adecuada para la adherencia de pintura o acabados decorativos.
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Fábrica de mecanizado CNC de aluminio 7075 Preguntas frecuentes
¿Es el 7075 más difícil de mecanizar que el 6061?
El aluminio 7075 es más difícil de mecanizar que el 6061, por lo que requiere técnicas de fresado CNC más avanzadas. La diferencia entre el 6061 y el 7075 se debe a la mayor resistencia y dureza del aluminio 7075-T6. Un maquinista práctico podría tener problemas con el 7075 debido a su dureza, y necesitar fresas y cortadores especializados. Aunque tanto el 6061 como el 7075 son mecanizables, el 7075 es una de las aleaciones más difíciles de mecanizar eficazmente.
¿Qué grado de aluminio es mejor para el mecanizado?
El aluminio 6061 es una de las calidades más utilizadas para el torneado y fresado CNC debido a su versatilidad. Ofrece una excelente maquinabilidad, por lo que es la opción preferida de muchos maquinistas CNC. Para aplicaciones de alta resistencia, se puede considerar el mecanizado CNC de piezas de aluminio 7075, aunque es más difícil de mecanizar. La elección entre 6061 y 7075 depende de los requisitos específicos, como la resistencia o la mecanizabilidad.
¿Por qué no se puede soldar aluminio 7075?
La soldadura del aluminio 7075 puede dar lugar a uniones débiles y quebradizas debido a su alto contenido en zinc y a su resistencia. Las propiedades de la aleación cambian significativamente cuando se expone al calor, especialmente en la zona afectada por el calor. El aluminio 7075-T6 requiere un control preciso del calor y un tratamiento posterior a la soldadura para mantener su resistencia. Muchos proveedores prefieren utilizar 7075 en piezas mecanizadas por CNC en lugar de piezas soldadas para preservar la integridad del material.
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