7005 Aluminiumlegierung

7005 Aluminiumlegierung:

• Eine wärmebehandelbare hochfeste Legierung mit hoher Korrosionsbeständigkeit und hoher Schweißbarkeit
• Gut für strukturelle Anwendungen, insbesondere in der Schifffahrt und im Transportwesen.

1 Anwendungen von Aluminiumlegierungen 7005

1.1 Formen von Produkten

• Abbildung 1 geben, für jeden Hauptbereich der Anwendung von Aluminium-Knetprodukten, die Verfügbarkeit von Legierungen 7005. Es handelt sich um gezogene Produkte und extrudierte Produkte.
• Die letzte Spalte gibt an, ob die Legierung den Anforderungen an die chemische Zusammensetzung von Aluminiumknetlegierungen und Aluminiumknetlegierungen entspricht [J oder N (Ja oder Nein)], die für die Herstellung von Materialien und Gegenständen verwendet werden, die für den Kontakt mit Lebensmitteln bestimmt sind.

Die Schlüssel für Tabelle A.7 sind:

Y: Ja
N: Nein
X: Anwendbarer Artikel

Abbildung 1 – Das Fragment der Tabelle A.7 von EN 573-3 für Aluminiumlegierung 7005 [2]

1.2 Typische Anwendungen [1]

• Extrudierte Strukturelemente wie z Fahrradrahmen, Querträger, Comer-Beiträge, Seitenpfosten, und Versteifungen für LKWs, Anhänger, Frachtcontainer, und Schnellbahnwagen.
• Geschweißte oder gelötete Baugruppen, die eine mäßig hohe Festigkeit und hohe Bruchzähigkeit erfordern, wie große Wärmetauscher, insbesondere dort, wo eine Lösungsglühbehandlung nach dem Fügen unpraktisch ist.
• Sportgeräte wie Tennisschläger und Softballschläger.

2 Chemische Zusammensetzung einer Aluminiumlegierung 7005

2.1 Nominale chemische Zusammensetzung [1]

4,6Zn-1,4Mg-0,5Mn-0,1Cr-0,1Zr-0,03Ti

2.2 Chemische Zusammensetzung

Abbildung 2 – Das Fragment von Table 7 von EN 573-3 für Aluminiumlegierung 7005

2.3 Chemische Zusammensetzung nach ASTM B 221 [3]

Abbildung 3 – Das Fragment von Table 1 von ASTM B221 für Aluminiumlegierungen 7005

3 Mechanische Eigenschaften einer Aluminiumlegierung 7005

3.1 Typische mechanische Eigenschaften [1]

Zugfestigkeit:

• O Temperament: 193 MPa
• T53-Temper: 393 MPa
• Verhinderung von Erosionskorrosion, T63, T6351-Stärke: 372 MPa

Streckgrenze:

• O Temperament: 83 MPa;
• T53-Temper: 345 MPa
• Verhinderung von Erosionskorrosion, T63, T6351-Stärke: 317 MPa

Verlängerung

(In 50 mm (2 Zoll) oder 4d wo d ist der Durchmesser der Zugprobe):

• O Temperament: 20%
• T53-Temper: 15%
• Verhinderung von Erosionskorrosion, T63, T6351-Stärke: 12%.

3.2 Mechanische Eigenschaften gemäß EN 755-2 [4]

Abbildung 4 – Tisch 54 von EN 755-2 für Aluminiumlegierung 7005

3.3 Mechanische Eigenschaften nach ASTM B 221 [3]

Abbildung 5 – Das Fragment von Table 2 von ASTM B221 für Aluminiumlegierungen 7005

4 Dichte

2,78 g/cm³

5 Thermische Eigenschaften [1]

• Flüssigkeitstemperatur: 643 ºC
• Solidustemperatur: 604 ºC
• Der Wärmeausdehnungskoeffizient, linear (20 to 100 ºC): 23,1 ∙ 10^-6 m/(m ∙ K)
• Glühtemperatur: 345 ºC
• Lösungstemperatur: 400 ºC

6 Wärmebehandlung einer Aluminiumlegierung 7005

6.1 Härte T53

[1]:

• Pressenabschrecken bei heißer Arbeitstemperatur,
• natürlich altern 72 h bei Raumtemperatur,
• dann zweistufig künstlich altern 8 h bei 100 zu 110 ºC
• Plus 16 h bei 145 zu 155 ºC

Abbildung 6 – Das Fragment von Table 2 von ASTM B 918 für Aluminiumlegierung 7005 die die Rekristallisation hemmen [8]

6.2 Wärmebehandlung mit Extrusionspresslösung

Abbildung 7 – Das Fragment von Table 1 von ASTM B 807 mit Ergänzungen [5]

Abbildung 8 – Das Fragment von Table 3 von ASTM B 807 mit Ergänzungen [5]

7 Schweißen von Aluminiumlegierungen 7005

7.1 Allgemeine Hinweise

Quelle [7]:

• Al-Zn-Mg-Legierungen wie z 7005 widersteht Heißrissen besser und weist eine bessere Verbindungsleistung auf als Al-Zn-Mg-Cu-Legierungen wie z 7075.
• Der Mg-Gehalt in dieser Legierungsgruppe (Al-Zn-Mg) würde normalerweise die Rissempfindlichkeit erhöhen.
• Durch die Zugabe von Zr zur Verfeinerung der Korngröße wird die Rissbildungsneigung effektiv reduziert.
• Diese Legierungsgruppe lässt sich leicht mit Legierungen mit hohem Magnesiumgehalt verschweißen, z 5356, Dadurch wird sichergestellt, dass die Schweißnaht ausreichend Magnesium enthält, um Risse zu vermeiden.
• Die Empfehlung von Zusatzlegierungen auf Siliziumbasis, wie zum Beispiel 4043, Für diese Legierungen ist dies nicht wünschenswert, da der durch die Zusatzlegierung eingebrachte Überschuss an Si zur Bildung übermäßiger Mengen an spröden Mg2Si-Partikeln in der Schweißnaht führen kann.

Quelle [8]:

• Aluminiumlegierung 7005 Als nicht kupferhaltige Legierung mit geringerer Festigkeit ist die Legierung der 7XXX-Serie ziemlich gut schweißbar.
• Ein Teil des Festigkeitsverlustes in der Wärmeeinflusszone kann durch geeignete Wärmebehandlung ausgeglichen werden.
• Die Legierung wird von Natur aus altern, aber das gleicht sich aus 30 Tage, bis die Alterung abgeschlossen ist.
• Der Festigkeitsverlust ist geringer als bei der 6XXX-Serie (z.B.)., Legierung 6061).
• Diese, gepaart mit der natürlichen Alterungseigenschaft, macht diese Legierung zu einer beliebten Wahl für strukturelle Anwendungen, bei denen Reparatur- und Wartungsarbeiten vor Ort erforderlich sein können.

7.2 Wärmeeinflusszone aus geschweißter Aluminiumlegierung 7005

• Der Festigkeits- und Härteverlust im Schweißbereich ist typisch für Aluminium und seine Legierungen, einschließlich Legierung 7005 (Figur 9).
• Die Dehnungswerte steigen zunächst an, fallen dann aber in der Nahtmitte leicht ab, Dieser Herbst wird durch Niederschläge verursacht.

Abbildung 9 – Charakteristische mechanische und technologische Werte
der WEZ von AlMg4,5 Mn (7005) [9]

7.3 Festigkeit von Schweißverbindungen aus Aluminiumlegierung 7005 [9]

• Das schweißbare, selbsthärtende Al-Zn-Mg-Legierungen, Einschließlich 7005, müssen anders gehandhabt werden als die anderen Vergütungslegierungen.
• Der Grund dafür ist der relativ große Lösungsbehandlungsbereich (350). – 500 °C) und der langsame Alterungseffekt bei Raumtemperatur (natürliche Alterung).
• Die Lösungsbehandlung und das Abschrecken erfolgen in viel geringerem Maße als bei den anderen wärmebehandelbaren Legierungen.
• Die volle Festigkeit wird nach einer Alterungszeit bei Raumtemperatur wiederhergestellt 90 Tage (Abbildung 10).
• Dieser Effekt kann bei Al-Mg-Si-Legierungstypen nicht ohne zusätzliche Wärmezufuhr und Abschreckung erreicht werden, wie Legierung 6061. Eine leichte Festigkeitssteigerung kann durch künstliche Alterung erreicht werden (Abbildung 11).

Abbildung 10 – Wärmeeinflusszone in geschweißten Aluminiumverbindungen [9]

Abbildung 11 – Festigkeit von Schweißverbindungen nach Alterung [9]

7.4 Natürliche und künstliche Alterung der Schweißverbindung

• Legierung 7005 haben die Fähigkeit zur Aushärtung in der Wärmeeinflusszone bis zu ca 80 % des Grundmetalls durch natürliche Alterung und kann wiederhergestellt werden 100 % der Festigkeit, wenn nach dem Schweißen künstlich gealtert wird [10]

8 Vorsichtsmaßnahmen bei der Verwendung von Aluminiumlegierungen 7005 [1]

• Zur Vermeidung von Spannungsrisskorrosion, Spannungen in Querrichtung sollten an freiliegenden bearbeiteten oder gesägten Oberflächen vermieden werden.
• Teile sollten im O-Temper kaltumgeformt werden, dann wärmebehandelt; Alternative, Teile können im W-Temper kaltumgeformt werden, gefolgt von künstlicher Alterung.
• In Teilen, die für den Einsatz in aggressiven Elektrolyten wie Meerwasser vorgesehen sind, Ein selektiver Angriff entlang der Wärmeeinflusszone in einer Schweißverbindung oder einer brenngelöteten Baugruppe kann durch Alterung nach dem Schweißen vermieden werden.
• Wenn die Betriebsumgebung galvanische Korrosion begünstigt, 7005 sollten nur mit Aluminiumlegierungskomponenten mit ähnlichen Elektrolytlösungspotentialen gekoppelt oder verbunden werden; Alternative, Verbindungsflächen sollten geschützt bzw. isoliert werden.

Quellen:

1. Aluminium und Aluminiumlegierungen, ed. J. R. Davis – 1996
2. AUF 573-3
3. ASTM B 221
4. AUF 755-2
5. ASTM B 807
6. ASTM B 918
7. Schweißen von Aluminium – Fragen und Antworten – Ein praktischer Leitfaden zur Fehlerbehebung bei Problemen im Zusammenhang mit dem Schweißen von Aluminium / T. Anderson – 2010
8. Das Schweißen von Aluminium und seinen Legierungen / G. Mathers – 2002
9. TALAT 4204
10. J.T. Staley // Aluminiumlegierungen – Zeitgenössische Forschung und Anwendungen – Volumen 31 – Akademische Presse, Inc. – 1989