7003 je svařitelná slitina pro výrobu výlisků ze skupiny 7xxx. Byla vyvinuta tak, aby svarový spoj po dobu životnosti získal zpět většinu své pevnosti stárnutím za provozu, místo aby byl odepsán v tepelně ovlivněné zóně — což je problém, který vylučuje 7075 z konstrukcí určených ke svařování.
Toho dosahuje tím, že se vzdává mědi. Měď je to, co zvyšuje pevnost 7075 a 7001 na jejich maximální úroveň, a je také to, co je činí nesvařitelnými a náchylnými ke koroznímu praskání za napětí; 7003 ji omezuje na 0,20% a místo toho se opírá o zinek, hořčík a zirkonium. Jeho pevnostní třída se nachází pod 7075 a nad 6061 — smyslem tohoto kompromisu je, že spoj přežije.
Co je hliníková slitina 7003?
7003 je vytvrditelná slitina ze série 7000. Zinek je hlavním legujícím prvkem a hořčík tvoří zpevňující fázi MgZn₂, přičemž měď je udržována na dostatečně nízké úrovni, aby slitina mohla být svařována konvenčními postupy.
Zirkonium je určujícím přídavkem. Při 0,05–0,25% zvyšuje teplotu rekrystalizace a udržuje jemnou strukturu zrn během vytlačování, což potlačuje vznik horkých trhlin v tavné lázni svaru a pomáhá výliskům udržet pevnost po stárnutí. Žádná měď plus řízená struktura zrn je to, co odlišuje 7003 od jakostí 7xxx obsahujících měď.
| Prvek | Rozsah (% hmotnostní) | Role |
| Zinek (Zn) | 5.0–6.5 | Primární zpevňující prvek |
| Hořčík (Mg) | 0.5–1.0 | Tvoří zpevňující fázi MgZn₂ |
| Zirkonium (Zr) | 0.05–0.25 | Zjemnění zrn; odolnost vůči vzniku horkých trhlin ve svaru |
| Chrom (Cr) | ≤0,20 | Řízení struktury zrn |
| Mangan (Mn) | ≤0,30 | Kontrola stopových prvků |
| Měď (Cu) | ≤0,20 | Udržováno na nízké úrovni kvůli svařitelnosti a korozní odolnosti |
| Železo (Fe) | ≤0,35 | Limit nečistot |
| Křemík (Si) | ≤0,30 | Limit nečistot |
| Titan (Ti) | ≤0,20 | Zjemňovač zrna |
| Ostatní (každý / celkem) | ≤0,05 / ≤0,15 | Stopová množství |
| Hliník (Al) | Bilance | Nobelmetal |
Rozsahy se řídí EN 573-3 a registrací AA — EN AW-7003, chemické označení AlZn6Mg0,8Zr, UNS A97003. Hustota je přibližně 2,78 g/cm³.
Především je důležité zmínit jednu věc o formě: 7003 je především slitina pro vytlačování. Tyče, trubky a profily jsou standardním sortimentem podle ASTM B221 a EN 755-2 a nejedná se o běžné označení pro válcované ploché výrobky. Plechy a tenké plechy spadají pod jinou specifikaci, proto při poptávce uveďte formu a příslušnou normu — a pokud profil nebo rozměr spadá mimo standardní rozsah, vyrábí se podle výkresu.
Stavy a typické mechanické vlastnosti
Stav materiálu mění dodávaný díl více než volba slitiny.
- T5 — ochlazeno z vytlačovacího lisu a poté uměle stárnuto. Toto je obvyklý a nejekonomičtější stav pro profily z 7003.
- T6 — rozpouštěcí žíhání, kalení a umělé stárnutí. Jeden procesní krok navíc přináší vyšší pevnost; kalení v lisu toho může dosáhnout u vhodných profilů.
- T651 — stárnuto a poté odstraněno vnitřní pnutí tažením. Nachází se na straně ASTM pro díly, které budou obráběny na těsné tolerance.
| Temperament | Pevnost v tahu, Rm (MPa) | Mez kluzu, Rp0,2 (MPa) | Prodloužení (%) | Základ |
| T5 | ~350 typicky / 310 min | ~300 typicky / 260 min | 10 (A50) | Minimální hodnoty podle EN 755-2; typické hodnoty výrobce |
| T6 | ~370–390 | ~300–320 | 8–12 | Údaje výrobce; ověřte proti příslušné normě |
| T651 | ~370–390 | ~300–320 | 8–12 | Údaje výrobce; stav na straně ASTM |
Pro návrh čtěte sloupec s minimálními hodnotami a pro plánování sloupec s typickými hodnotami. EN 755-2 stanovuje spodní hranici pro T5 na 260 MPa meze kluzu a 310 MPa pevnosti v tahu, tabelováno podle třídy tloušťky stěny, a typický vytlačovaný materiál při zkouškách výrazně překračuje tuto spodní hranici. Hodnoty, které kupující může zapsat do výkresu, jsou minimální hodnoty pro příslušnou třídu tloušťky, potvrzené na MTC.
7003 vs. 6061, 7005 a 7075
| Slitina / stav | Pevnost v tahu, Rm (MPa) | Mez kluzu, Rp0,2 (MPa) | Svařitelnost | Koroze | Nejvhodnější použití |
| 6061-T6 | ~310 | ~276 | Vynikající | Dobrý | Obecné konstrukční práce; snadné tváření a eloxování |
| 7003-T5 | ~350 | ~300 | Dobré; po svařování znovu stárne | Střední; citlivé na korozní praskání za napětí | Vytlačované svařované rámy a profily |
| 7005-T5 | ~345 | ~290 | Vynikající | Mírná | Svařované vysoce pevné rámy |
| 7075-T6 | ~572 | ~503 | Špatný | Omezené | Letecké a jiné díly s maximální pevností |
Nejprve si položte jednu otázku: bude díl svařován? Pokud ano, 7075 vypadává ze hry, protože v praxi není tavně svařitelná, a volba se zužuje na 7003, 7005 nebo 6061.
Mezi dvěma možnostmi ze série 7000 se typické hodnoty meze kluzu ve stavu T5 liší přibližně o 15 MPa, takže rozhodujícím faktorem je proces, nikoli pevnost. 7003 se snadněji vytlačuje do tenkých, složitých profilů a lépe si tam udržuje strukturu zrn; 7005 obsahuje mangan a je častější volbou tam, kde svařovaný rám vyžaduje nejvyšší pevnost spoje. Pokud je díl obráběn a nikdy není svařován, 6061-T6 zůstává levnější, snáze se tváří a je mnohem dostupnější.
Práce s 7003
Svařování
7003 se svařuje přídavným drátem 5xxx. ER5356 (EN ISO 18273 AlMg5Cr(A)) je výchozí volbou, ER5183 (AlMg4,5Mn0,7(A)) se hodí pro spoje vyžadující vyšší pevnost ve stavu po svařování a ER5556 (AlMg4,5MnZr) se objevuje u těžších konstrukčních prací. Měď je udržována na nízké úrovni právě proto, aby se tyto přídavné materiály chovaly správně.
Svařování stále změkčuje tepelně ovlivněnou zónu, ale 7003 z ní získává zpět více než jakost 7xxx obsahující měď. Publikované údaje o slitině 7003 uvádějí, že spoje se vracejí až na přibližně 90% vlastností základního materiálu, jakmile svařenec zestárne — přirozeným stárnutím v čase nebo dodatečným umělým stárnutím. Navrhujte spoj na těchto zestárlých hodnotách ve stavu po svařování, nikoli na sloupci T6 základního materiálu.
Obrábění
7003 se obrábí obtížněji než 6061, takže očekávejte větší opotřebení nástroje a počítejte s ostrým nástrojem s velkým úhlem čela a tuhým upnutím. T5 a T6 dosahují čistšího povrchu než měkčí stavy. Zbytkové pnutí ve vytlačovaném polotovaru se může projevit jako pohyb během obrábění nebo později během svařování, proto udržujte rovnoměrný úběr materiálu po celém průřezu. Tyto stavy jsou také citlivé na vruby, což znamená, že díl tvarujte před stárnutím a tepelně zpracujte až poté — ne naopak.
Meze korozní odolnosti a odolnosti proti koroznímu praskání za napětí
Obecná odolnost proti atmosférické korozi je u jakosti 7xxx dobrá: výrazně před 7075 obsahující měď, za rodinou 6xxx. Mořské prostředí je slabým místem a údaje o slitině 7003 hodnotí odolnost v mořském prostředí špatně, takže holé ponoření do slané vody nebo chloridového roztoku není její úlohou. Eloxování, nátěr nebo ochranný film pokrývají většinu venkovního a pobřežního prostředí.
Korozní praskání za napětí vyžaduje samostatnou pozornost. 7003 je náchylná k SCC při trvalém tahovém napětí ve vlhkém prostředí nebo prostředí obsahujícím chloridy, proto ji berte jako návrhové omezení, nikoli jako okrajový případ: udržujte trvalé napětí v rozsahu, který údaje vašeho dodavatele povolují pro daný stav a průřez, a chraňte povrch všude, kde je přítomna vlhkost.
Provozní teplota
Berte 7003 jako konstrukční slitinu pro pokojovou teplotu. Jako každá jakost vytvrzovaná precipitací přestárne a ztrácí pevnost s rostoucí provozní teplotou, proto u každé horké aplikace ověřte údaje proti návrhovým datům specifickým pro daný stav, místo abyste předpokládali, že hodnoty při pokojové teplotě platí.
Aplikace
- Komponenty lešení, montážních plošin a přístupových platforem
- Mobilní jeřáby, zdvihací zařízení a další svařované nosné konstrukce
- Skříně železničních a metropolitních vozů a konstrukční prvky
- Rámy jízdních kol a motocyklů a sportovní vybavení
- Letecké nákladní kontejnery, rámy nákladních automobilů a přívěsů
- Rámy bateriových packů pro elektromobily a lehké konstrukční výlisky
Kritéria použití / nepoužití
Zvolte — specifikujte 7003, když:
- Díl potřebuje vyšší pevnost, než poskytuje 6061-T6, a bude svařován, protože 7003 znovu stárne směrem k hodnotám základního materiálu tam, kde 7075 nelze vůbec svařovat.
- Díl je vytlačovaný profil nebo trubka a průřez je tenký nebo složitý, kde se chování 7003 při vytlačování vyplatí.
- Provoz je v interiéru, nebo povrch bude eloxován, natřen nebo opatřen filmem.
- Trvalé napětí zůstává v mezích SCC, které údaje vašeho dodavatele povolují pro daný stav a průřez.
No-Go — hledejte jinde, když:
- Je požadována špičková letecká pevnost nad přibližně 500 MPa meze kluzu. To je doména 7075 nebo 7055.
- Očekává se holé ponoření do slané vody nebo chloridového roztoku bez povlaku. Použijte 5083 nebo jakost 6xxx.
- Díl je obráběn a nikdy není svařován. 6061-T6 je levnější, snáze se tváří a je dostupnější.
- Je plánováno těžké tváření za studena po stárnutí. Díl nejprve tvarujte, poté tepelně zpracujte.
- Výkres požaduje 7003 jako válcovaný plech podle normy pro válcované ploché výrobky. Před nabídkou ověřte formu a její specifikaci.
Poznámky k zásobování: Co potvrdit před objednávkou
7003 je v první řadě extruzní slitina. Tyče, trubky a profily dle ASTM B221 nebo EN 755-2 tvoří standardní rozsah a ploché válcované výrobky 7003 spadají pod jinou specifikaci — proto v poptávce uveďte formu a její řídící normu. Tvar není omezením: nestandardní průřezy, rozměry a tvary výrobků se vyrábějí podle vašeho výkresu.
Čtyři řádky v poptávce odvedou většinu práce:
- Řídicí norma — ASTM B221 nebo EN 755-2.
- Temperament — T5, T6 nebo T651, plus způsob stárnutí pro každý svařovaný celek.
- Rozhodující tloušťka stěny — minimální mechanické hodnoty v EN 755-2 jsou tabelovány podle třídy tloušťky.
- Úroveň dokumentace — MTC jako standard; EN 10204 3.1 nebo zprávy SGS tam, kde projekt vyžaduje nezávislé ověření.
K dokumentům: MTC, které je přiloženo ke každé objednávce, obsahuje chemické a mechanické výsledky pro danou šarži. Úrovně certifikátů je vhodné mít správně: EN 10204 3.1 je podepsán vlastním autorizovaným inspekčním zástupcem výrobce, zatímco 3.2 přidává nezávislou třetí stranu, jako je zástupce zákazníka nebo orgán jako TÜV, BV, SGS či DNV.
Závěr
7003 hliník vám poskytne většinu pevnostní výhody řady 7xxx ve formě, která se čistě extruuje a lze ji skutečně svařovat, ale kompromisy jsou reálné: korozní odolnost je střední, napěťová korozní praskavost je skutečným konstrukčním limitem a ploché válcované formy spadají pod jinou specifikaci než extruzní rozsah.
Dodáváme 7003 v extrudovaném profilu, tyčích a trubkách a vyrábíme zakázkové tvary, rozměry a stavy podle vašeho výkresu prostřednictvím výroby s nízkým MOQ s dodacími lhůtami 10–60 dní. Ke každé objednávce je přiloženo MTC.
Pošlete nám výkres s stavem a způsobem svařování pro ověření formy, stavu a dostupnosti.
Často kladené otázky
Jaké je minimální objednací množství a dodací lhůta pro 7003?
Standardní stavy a rozměry se dodávají ze skladu. Nestandardní stavy a zakázkové rozměry se vyrábějí jako výroba s nízkým MOQ, obvykle 10–60 dní, v závislosti na slitině, rozměru a zpracování. Pošlete výkres a množství, aby obojí mohlo být potvrzeno.
Jaké dokumenty doprovázejí objednávku 7003?
Certifikát zkoušky z výroby (mill test certificate) uvádějící chemické a mechanické výsledky pro danou šarži, přiložený ke každé objednávce. Chemické, mechanické nebo ultrazvukové zprávy SGS jsou k dispozici na vyžádání za příplatek a EN 10204 3.2 přidává nezávislý spolupodpis.
Můžete dodat 7003 řezané na délku nebo obrobené podle výkresu?
Ano. Extrudované tyče, trubky a profily se řežou na konečné délky a vlastní CNC obrábění zahrnuje vrtané, závitované a frézované prvky. Zašlete výkres s povrchovými úpravami a tolerancemi, aby bylo možné materiál a zpracování nacenit společně.
Může 7003 nahradit 6061 ve svařovaném rámu?
Může, a přináší pevnost, nikoli úsporu nákladů. 7003 se svařuje s přídavným materiálem řady 5xxx a následně se přestárne směrem k hodnotám základního materiálu, zatímco 6061 ztrácí pevnost v tepelně ovlivněné zóně trvale. Tam, kde rám nepotřebuje vyšší pevnost, zůstává 6061 levnější cestou.
