Inhoudsmenu
● Inzicht in 7075 aluminiumlegering
>> Belangrijkste eigenschappen van 7075 aluminium
● Het aluminium extrusieproces
● Voordelen van 7075 aluminium extrusie
● Toepassingen van 7075 aluminium extrusies
● Door schuifkracht ondersteunde verwerking en extrusie (ShAPE)
● De rol van 7075 aluminium in elektrische voertuigen (EV’s)
● Uitdagingen overwinnen met 7075 aluminium extrusie
● De toekomst van aluminiumextrusie
● Vergelijkende analyse met andere legeringen
● Kosteneffectiviteit van 7075 aluminium
● Toepassingen in verschillende sectoren
● Conclusie
● Veelgestelde vragen
>> 1. Wat is het belangrijkste voordeel van het gebruik van 7075 aluminium?
>> 2. Welke invloed heeft het extrusieproces op de eigenschappen van aluminium?
>> 3. Is 7075 aluminium bestand tegen corrosie?
>> 4. Kan 7075 aluminium worden gelast?
>> 5. In welke industrieën wordt 7075 aluminium vaak gebruikt?
● Citaties:
Aluminium is een van de meest gebruikte materialen in verschillende industrieën vanwege het lichte gewicht, de corrosieweerstand en de uitstekende mechanische eigenschappen. Van de verschillende aluminiumlegeringen valt '7075 aluminium' op door zijn opmerkelijke sterkte en duurzaamheid. Dit artikel gaat dieper in op hoe '7075 aluminium extrusie verbetert de duurzaamheid van het product en onderzoekt de eigenschappen, toepassingen en voordelen ervan ten opzichte van andere materialen.
Inzicht in 7075 aluminiumlegering
7075 aluminium is een zeer sterke legering die voornamelijk bestaat uit zink, met kleinere hoeveelheden magnesium, koper en andere elementen. De unieke samenstelling geeft het uitzonderlijke mechanische eigenschappen, waardoor het geschikt is voor toepassingen die een hoge sterkte en weerstand tegen spanning vereisen.
Belangrijkste eigenschappen van 7075 aluminium
- Hoge sterkte-gewichtsverhouding: 7075 aluminium biedt een sterkte-gewichtsverhouding die aanzienlijk hoger is dan die van veel andere aluminiumlegeringen en zelfs sommige staalsoorten[2]. Dit maakt het ideaal voor toepassingen waarbij gewichtsbesparing van cruciaal belang is zonder dat dit ten koste gaat van de sterkte.
- Treksterkte: De treksterkte van 7075-T6 aluminium kan oplopen tot 83.000 psi (ongeveer 572 MPa), waardoor het een van de sterkste aluminiumlegeringen is die beschikbaar zijn[5].
- Vermoeidheidsweerstand: Het vertoont een uitstekende weerstand tegen vermoeidheid, waardoor het zonder problemen cyclische belastingen kan weerstaan[5].
- Corrosiebestendigheid: Hoewel 7075 niet zo corrosiebestendig is als sommige andere legeringen, kan het worden behandeld (bijvoorbeeld geanodiseerd) om de weerstand tegen corrosie te verbeteren[2].
Het aluminium extrusieproces
Aluminiumextrusie is een productieproces waarbij aluminiumlegeringen in de gewenste vormen worden omgezet door deze door een matrijs te persen. Het proces omvat verschillende stappen:
1. Voorbereiding van de matrijs: De extrusiematrijs wordt voorverwarmd om een optimale metaalstroom te garanderen.
2. Voorverwarmen van de aluminium knuppel: De knuppel wordt verwarmd om hem voldoende kneedbaar te maken voor extrusie.
3. Extrusie: De verwarmde knuppel wordt onder hoge druk door de matrijs geduwd om de gewenste vorm te vormen.
4. Koelen en snijden: het geëxtrudeerde materiaal wordt gekoeld en in gespecificeerde lengtes gesneden.
Voordelen van 7075 aluminium extrusie
Het extrusieproces verbetert de eigenschappen van 7075 aluminium op verschillende manieren:
- Uniformiteit in structuur: Extrusie resulteert in een uniformere korrelstructuur vergeleken met andere vormprocessen. Deze uniformiteit draagt bij aan verbeterde mechanische eigenschappen en duurzaamheid.
- Verbeterde sterkte: het extrusieproces lijnt de korrelstructuur uit in de stromingsrichting, waardoor de sterkte van het geëxtrudeerde product aanzienlijk wordt verbeterd.
- Veelzijdige vormen: de mogelijkheid om complexe vormen te creëren maakt innovatieve ontwerpen mogelijk die de productprestaties kunnen verbeteren en het gewicht kunnen verminderen[2].
Toepassingen van 7075 aluminium extrusies
Vanwege de superieure eigenschappen worden 7075 aluminium extrusies gebruikt in verschillende veeleisende toepassingen:
- Lucht- en ruimtevaartcomponenten: gebruikt in vliegtuigconstructies waar lichtgewicht en hoge sterkte van cruciaal belang zijn[2]. Het wordt ook gebruikt in vliegtuigaccessoires en bevestigingsmiddelen[2].
- Auto-onderdelen: Ideaal voor krachtige voertuigen die duurzame en toch lichtgewicht componenten nodig hebben[2]. Het wordt gebruikt in chassiscomponenten, ophangingssystemen en motorcomponenten[2].
- Sportuitrusting: vaak aangetroffen in fietsen, klimuitrusting en andere uitrusting waarbij kracht en gewicht cruciale factoren zijn.
- Maritieme industrie: gebruikt voor de constructie van scheepsrompen, masten en andere structurele componenten [2].
- Bouwsector: gebruikt in steigers, raamkozijnen en andere architectonische elementen[2].
Door schuifkracht ondersteunde verwerking en extrusie (ShAPE)
Conventionele extrusie van 7075 aluminium wordt beperkt door de lage snelheid, doorgaans ongeveer 2 meter per minuut. Deze beperking is te wijten aan factoren zoals scheuren en barsten in het oppervlak veroorzaakt door het smelten van fasen met een laag smeltpunt (LMP), abnormale korrelgroei en problemen met de materiaalstroom[6]. Om deze problemen te bestrijden is een nieuwe methode ontwikkeld, genaamd Shear Assisted Processing and Extrusie (ShAPE).
ShAPE biedt verschillende voordelen ten opzichte van conventionele extrusie:
- Verhoogde extrusiesnelheid: ShAPE kan extrusiesnelheden tot 12,2 meter per minuut bereiken, aanzienlijk sneller dan conventionele methoden[3][6].
- Minder thermische behandelingen: ShAPE elimineert de noodzaak van knuppelhomogenisatie en voorverwarmen, en kan ook een warmtebehandeling na extrusie elimineren[3].
- Verbeterde mechanische eigenschappen: 7075 aluminium geëxtrudeerd met ShAPE vertoont een uitstekende vloeigrens, treksterkte en rek[3].
De hogere snelheid die door ShAPE wordt bereikt, wordt toegeschreven aan uitgebreidere schuifvervorming, wat resulteert in een hoge dichtheid van korrelgrenzen met een lage hoek die voortdurende vervorming vergemakkelijken en het begin van oppervlaktescheuren vertragen [6].
De rol van 7075 aluminium in elektrische voertuigen (EV’s)
Verwacht wordt dat de markt voor elektrische voertuigen (EV) de groei in de aluminium-extrusiesector zal stimuleren, waardoor hoogwaardige extrusies van aluminiumlegeringen nodig zijn[1]. 7075 aluminium kan worden gebruikt voor de productie van structurele componenten voor elektrische voertuigen, zoals batterijbakken[1]. De hoge sterkte-gewichtsverhouding van 7075 aluminium maakt het een ideaal materiaal voor deze toepassingen, omdat het kan helpen het totale gewicht van het voertuig te verminderen en de energie-efficiëntie en prestaties te verbeteren[2].
Uitdagingen overwinnen met 7075 aluminium extrusie
Ondanks de voordelen brengt het extruderen van 7075 aluminium verschillende uitdagingen met zich mee:
- Langzame extrusiesnelheid: Zoals eerder vermeld is 7075 aluminium moeilijk te extruderen bij hoge snelheden vanwege het risico op scheuren en barsten in het oppervlak[6]. ShAPE is een methode om dit aan te pakken[3][6].
- Hoge kosten: De productieprocessen voor 7075-aluminiumextrusies kunnen duurder zijn dan die voor andere legeringen[6].
- Lasbaarheid: 7075 aluminium is niet gemakkelijk lasbaar in vergelijking met andere legeringen zoals 6061 vanwege de gevoeligheid voor spanningscorrosiescheuren[6].
Om deze uitdagingen het hoofd te bieden, onderzoeken onderzoekers en fabrikanten nieuwe extrusiemethoden en nabewerkingstechnieken. Deze verbeteringen zijn bedoeld om de extrudeerbaarheid van 7075 aluminium te verbeteren, de productiekosten te verlagen en de lasbaarheid en corrosieweerstand te verbeteren.
De toekomst van aluminiumextrusie
De aluminiumextrusiesector evolueert voortdurend, waarbij nieuwe en verbeterde aluminiumlegeringen worden ontwikkeld om aan de eisen van verschillende industrieën te voldoen[4]. De opkomst van zeer sterke aluminiumlegeringen zoals 7075 en 7050 zorgt voor een revolutie in de toepassingen van aluminiumprofielen in veeleisende sectoren zoals de lucht- en ruimtevaart, het leger en de automobielsector[4].
Terwijl industrieën blijven zoeken naar innovatieve oplossingen voor lichtgewicht en het verbeteren van de productprestaties, zal het gebruik van 7075 aluminium extrusies waarschijnlijk verder toenemen. Met voortdurende onderzoeks- en ontwikkelingsinspanningen worden de uitdagingen die gepaard gaan met het extruderen van deze zeer sterke legering aangepakt, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor een bredere toepassing ervan in verschillende toepassingen.
Vergelijkende analyse met andere legeringen
Wanneer je 7075 aluminium vergelijkt met andere populaire legeringen zoals 6061, is het duidelijk dat 7075 superieure sterkte en duurzaamheid biedt[5]:
| Eigenschap |
6061 Aluminium |
7075 Aluminium |
| Treksterkte |
Tot 310 MPa |
Tot 572 MPa |
| Opbrengststerkte |
Tot 276 MPa |
Tot 480 MPa |
| Vermoeidheid Sterkte |
Gematigd |
Hoog |
| Corrosiebestendigheid |
Goed |
Gematigd |
Kosteneffectiviteit van 7075 aluminium
Hoewel 7075-aluminium misschien duurder is dan sommige andere materialen, kunnen de duurzaamheid en prestaties ervan op de lange termijn tot kostenbesparingen leiden[2]. De verminderde behoefte aan onderhoud en vervanging kan, samen met de verbeterde efficiëntie, de initiële investering compenseren[2]. Bovendien draagt de lange levensduur van producten gemaakt van 7075 aluminium bij aan de algehele kosteneffectiviteit[2].
Toepassingen in verschillende sectoren
Luchtvaartindustrie:
De lucht- en ruimtevaartindustrie is sterk afhankelijk van 7075 aluminium extrusies vanwege de cruciale behoefte aan lichtgewicht en sterke materialen bij het ontwerp en de productie van vliegtuigen[2]. Componenten zoals vliegtuigframes, vleugelconstructies en landingsgestellen maken vaak gebruik van 7075-aluminium vanwege de hoge sterkte en weerstand tegen vermoeidheid[2]. De lucht- en ruimtevaartsector vraagt om materialen die extreme omstandigheden kunnen doorstaan, en 7075 aluminium voldoet effectief aan deze eisen[2].
Auto-industrie:
In de automobielsector wordt 7075 aluminium gebruikt in hoogwaardige voertuigen, vooral in race- en sportwagens[2]. De legering wordt gebruikt in onderdelen zoals chassiscomponenten, ophangingssystemen en motorcomponenten waarbij gewichtsvermindering van cruciaal belang is voor de prestaties[2]. De auto-industrie waardeert 7075 vanwege zijn vermogen om hoge spanningen te weerstaan en tegelijkertijd een lichtgewicht profiel te behouden[2].
Maritieme industrie:
In de maritieme industrie wordt 7075 aluminium gebruikt voor de constructie van scheepsrompen, masten en andere structurele componenten[2]. De weerstand van de legering tegen corrosie, vooral wanneer deze geanodiseerd is, maakt deze geschikt voor maritieme omgevingen[2]. Bovendien helpt het lichte karakter van 7075 aluminium de snelheid en het brandstofverbruik van boten te verbeteren[2]. Maritieme toepassingen vereisen vaak materialen die bestand zijn tegen zware zoutwateromstandigheden, en 7075 aluminium voldoet effectief aan deze eisen[2]. De sterkte ervan maakt de bouw mogelijk van robuuste schepen die ruwe zeeën aankunnen en tegelijkertijd hun prestaties behouden[2].
Bouwsector:
De bouwsector profiteert ook van het gebruik van 7075 aluminium extrusies, vooral in toepassingen die lichtgewicht structurele componenten vereisen[2]. Deze legering wordt gebruikt in steigers, raamkozijnen en andere architectonische elementen waarbij sterkte en gewicht kritische factoren zijn[2]. Dankzij de mogelijkheid om 7075-aluminium in verschillende vormen te extruderen, kunnen architecten en bouwers innovatieve ontwerpen creëren die zowel functioneel als esthetisch aantrekkelijk zijn[2].
Conclusie
Samenvattend verbetert het gebruik van 7075 aluminium extrusie de duurzaamheid van het product aanzienlijk vanwege de uitzonderlijke mechanische eigenschappen, de uniforme structuur van het extrusieproces en de veelzijdigheid in ontwerp[2][5]. De komst van ShAPE-technologie vergroot het potentieel ervan verder door de extrusiesnelheden te verhogen en thermische behandelingen te verminderen[3][6]. De toepassingen ervan in verschillende industrieën benadrukken het belang ervan als materiaal dat sterkte combineert met lichtgewichteigenschappen[2]. Naarmate de technologie vordert, kan het potentieel voor verdere verbeteringen in verwerkingstechnieken leiden tot nog bredere toepassingen voor deze opmerkelijke legering[4]. De voortdurende onderzoeks- en ontwikkelingsinspanningen gericht op het aanpakken van de uitdagingen die gepaard gaan met het extruderen van 7075-aluminium beloven een toekomst waarin deze zeer sterke legering op grotere schaal wordt toegepast en gebruikt in diverse sectoren[6].
Veelgestelde vragen
1. Wat is het belangrijkste voordeel van het gebruik van 7075 aluminium?
Het belangrijkste voordeel van het gebruik van 7075 aluminium is de hoge sterkte-gewichtsverhouding, waardoor het ideaal is voor toepassingen die lichtgewicht maar toch duurzame materialen vereisen.
2. Welke invloed heeft het extrusieproces op de eigenschappen van aluminium?
Het extrusieproces verbetert de uniformiteit van de korrelstructuur en lijnt deze uit langs de stromingsrichting, wat resulteert in verbeterde mechanische eigenschappen zoals sterkte en weerstand tegen vermoeidheid.
3. Is 7075 aluminium bestand tegen corrosie?
Hoewel 7075 aluminium een matige corrosieweerstand heeft in vergelijking met andere legeringen, kan het worden behandeld (bijvoorbeeld geanodiseerd) om de weerstand tegen corrosieve omgevingen te verbeteren[2].
4. Kan 7075 aluminium worden gelast?
Het lassen van 7075 aluminium is een uitdaging vanwege de gevoeligheid voor spanningscorrosie; het kan echter worden samengevoegd met behulp van specifieke methoden zoals weerstandslassen[6].
5. In welke industrieën wordt 7075 aluminium vaak gebruikt?
7075-aluminium wordt vaak gebruikt in de lucht- en ruimtevaart-, automobiel-, sportuitrusting-, scheepvaart- en bouwsector, en elke toepassing die materialen met een hoge sterkte vereist[2].
Citaties:
[1] https://www.pnnl.gov/main/publications/external/technical_reports/PNNL-32387.pdf
[2] https://www.yjing-exlusion.com/what-industries-most-commonly-utilize-7075-aluminum-exlusions.html
[3] https://www.osti.gov/servlets/purl/1843596
[4] https://www.fortune-alu.com/info-detail/trends-shaping-the-future-of-aluminium-extrusie
[5] https://www.wellste.com/6061-vs-7075welke-is-beter-voor-uw-aluminium-extrusie-profielen/
[6] https://www.osti.gov/servlets/purl/1829474
[7] https://www.nrel.gov/docs/fy22osti/80038.pdf
[8] https://www.chaluminium.com/common-aluminium-extrude-defects-causes-and-solutions
[9] https://www.researchgate.net/publication/223842777_Exlusion_of_7075_aluminium_alloy_through_double-pocket_dies_to_manufacture_a_complex_profile
[10] https://hplmachining.com/blog/wat-zijn-de-problemen-met-aluminium-extrusie/
[11] https://www.mdpi.com/1996-1944/17/5/1210
[12] https://www.howardprecision.com/benefits-of-7075-aluminum-for-various-industries/
[13] https://www.researchgate.net/publication/348246953_Improving_both_Strength_and_Ductility_of_Al-7075_by_combining_Dual_Equal_Channel_Lateral_Exlusion_with_Aging_Heat_Treatment
[14] https://www.linkedin.com/pulse/7075-aluminum-market-report-in- Depth-wb2nf/
[15] https://redstonemanufacturing.com/properties-of-alumunium-7075/
[16] https://www.researchgate.net/publication/257516704_Case_studies_on_virtual_exlusion_of_aluminium_alloys_in_real_size
[17] https://www.zetwerk.com/resources/knowledge-base/aluminum-exlusions/6061-vs-7075-aluminum-the-ultimate-comparison-guide/
[18] https://www.researchgate.net/publication/225607252_Exlusion_tests_of_7075_aluminium_alloy_at_high_solid_fraction
[19] https://profileprecisionexlusions.com/lead-time-for-7075-and-2024-aluminum-alloy-exlusions-is-over-1-year/
[20] https://www.zetwerk.com/aluminium-extrusies/
