7055 jest jednym z najwytrzymalszych stopów aluminium do przeróbki plastycznej dostępnych w handlu, opartym na wyższej zawartości cynku i miedzi niż otaczające go gatunki serii 7xxx. Alcoa wprowadziła go w 1991 roku — T7751 dla blach, T77511 dla wyrobów wyciskanych — skierowany wprost na konstrukcje zdominowane przez ściskanie: pokrycia górnych skrzydeł, stateczniki poziome i belki stępkowe.
Decyzja, do której zmusza, jest wąska. 7055 kupuje gwarantowaną wytrzymałość w grubym przekroju, której żaden standardowy 7075 ani produkt 6061 nie osiąga, a w zamian występuje w krótkiej liście form i specyfikacji lotniczych, nie jest stopem do spawania fuzyjnego i nadal wymaga zaprojektowanej ochrony antykorozyjnej. Jeśli część jest spawana lub wyceniana w porównaniu z 7075, 7055 nie jest odpowiedzią.
Co to jest stop aluminium 7055?
7055 to stop Al-Zn-Mg-Cu poddawany obróbce cieplnej, zarejestrowany przez Aluminum Association i wymieniony w systemie UNS jako A97055. Cynk i magnez tworzą wydzielinę wzmacniającą MgZn₂; miedź podnosi wytrzymałość i odporność na pękanie; cyrkon tworzy dyspersoidy Al₃Zr, które przypinają granice ziaren i przeciwdziałają rekrystalizacji podczas obróbki na gorąco.
| Element | Zakres (% mas.) | Rola |
| Cynk (Zn) | 7.6–8.4 | Główny pierwiastek wzmacniający |
| Magnez (Mg) | 1.8–2.3 | Tworzy fazę wzmacniającą MgZn₂ z cynkiem |
| Miedź (Cu) | 2.0–2.6 | Podnosi wytrzymałość i odporność na pękanie; główny czynnik wrażliwości korozyjnej |
| Cyrkon (Zr) | 0.08–0.25 | Rozdrobnienie ziarna; poprawia hartowność w grubych blachach |
| Krzem (Si) | ≤0,10 | Limit zanieczyszczeń |
| Żelazo (Fe) | ≤0,15 | Limit zanieczyszczeń |
| Tytan (Ti) | ≤0,06 | Rafinator ziarna |
| Chrom (Cr) | ≤0,04 | Kontrola struktury ziarna |
| Mangan (Mn) | ≤0,05 | Limit śladowy |
| Inne (każdy / łącznie) | ≤0,05 / ≤0,15 | Limity śladowe |
| Aluminium (Al) | Bilans (85,9–88,5) | Metal nieszlachetny |
Ograniczenia wynikają z rejestracji Aluminum Association. Gęstość wynosi 2,86 g/cm³ (0,103 lb/in³) wobec około 2,81 g/cm³ dla 7075 — stop przenosi gęstszy ładunek cynku i miedzi w zamian za swoją wytrzymałość, dlatego porównania konstrukcyjne prowadzi się na wytrzymałości właściwej, a nie na bezwzględnych MPa.
Dwie kwestie dotyczące formy mają znaczenie przede wszystkim. 7055 nie jest stopem katalogowym, a jego lotnicze specyfikacje materiałowe obejmują tylko dwie rodziny: AMS 4206 dla blach oraz AMS 4324, 4336 i 4337 dla prętów, rur i profili wyciskanych. Wszystko poza tymi sekcjami i wymiarami jest produkowane według rysunku. Należy podać formę i jej obowiązującą specyfikację w zapytaniu, ponieważ sufiks stanu obróbki zmienia się wraz z formą.
Sztywność nie poprawia się wraz ze stopem. Moduł sprężystości wynosi 71,7 GPa (10,4 × 10³ ksi), zasadniczo tyle samo co 6061 przy 68,9 GPa, więc 7055 kupuje wytrzymałość i masę — nigdy sztywność. Część, która ugina się zbyt mocno w 6061, nadal będzie uginać się zbyt mocno w 7055.
Stany obróbki i ścieżki starzenia
7055 nigdy nie jest dostarczany w stanie szczytowego starzenia w swoich specyfikacjach lotniczych. Każdy publikowany stan to obróbka typu T7, a różnica między nimi polega na tym, jak duże przestarzenie stosuje się, aby uzyskać margines korozyjny.
- Typ T74 — dwustopniowe przestarzenie. Największa odporność na pękanie naprężeniowo-korozyjne, najniższa wytrzymałość z trzech.
- Typ T76 — dwustopniowe przestarzenie, łagodniejsze. Wyższa wytrzymałość niż T74, z odpornością na korozję warstwową jako celem konstrukcyjnym.
- Typ T77 — retrogresja i ponowne starzenie (RRA): stop jest starzony do szczytu, krótko poddawany retrogresji w wysokiej temperaturze, a następnie ponownie starzony. Odzyskuje to wytrzymałość bliską szczytowej przy zachowaniu odporności na korozję warstwową klasy T76 i jest to obróbka, która uczyniła 7055 zdolnym do zastosowania na pokrycia skrzydeł.
| Temperament | Formularz | Obowiązująca specyfikacja | Ścieżka starzenia | Minimum konstrukcyjne, Rm / Rp0,2 (L) |
| T7751 | Płyta | AMS 4206 | RRA | 614 / 593 MPa (0,5–1,5 in) |
| T77511 | Wytłaczanie | AMS 4337 | RRA | 648 / 620 MPa (0,5–1,5 in) |
| T76511 | Wytłaczanie | AMS 4336 | Dwustopniowe przestarzenie (T76) | 614 / 586 MPa (≤0,25 in) |
| T74511 | Wytłaczanie | AMS 4324 | Dwustopniowe przestarzenie (T74) | 572 / 524 MPa (≤0,25 in) |
Wybierać według przekroju i środowiska, a nie według kolumny wytrzymałości: stany RRA, T7751 i T77511, są wyborem wytrzymałościowym, a T74511 to specyfikacja tam, gdzie trwałe naprężenie rozciągające w wilgotnym środowisku lub zawierającym chlorki jest dominującym ryzykiem. Każde minimum należy czytać w odniesieniu do kolumny grubości wydrukowanej obok — wartości dla cienkich wyrobów wyciskanych i grubych blach to różne pomiary, a nie ranking stanów obróbki.
Pojedynczy i podwójny sufiks oznacza formę. Zgodnie z ANSI H35.1 obróbka T_51 dotyczy blach walcowanych, a obróbka T_511 dotyczy prętów, sztab, rur i kształtowników wyciskanych, dlatego blacha to T7751, a wyrób wyciskany to T77511. Rysunek, który wymaga “7055-T7451” bez drugiej jedynki, zwykle opisuje wyrób wyciskany; przed wyceną należy potwierdzić, która forma jest zamierzona.
7055-T7751: Minimum konstrukcyjne a wartości typowe
Minima rządzą konstrukcją; wartości typowe mówią, co faktycznie przychodzi. Obie kolumny poniżej dotyczą kierunku L w blasze 7055-T7751.
| Nieruchomość | Minimum konstrukcyjne, AMS 4206 (0,5–1,5 in) | Typowe, Alcoa (25,4 mm) |
| Rozciąganie, Rm | 614 MPa (L i LT) | 669 MPa (L) / 627 MPa (LT) |
| Granica plastyczności, Rp0,2 | 593 MPa (L) / 586 MPa (LT) | 655 MPa (L) / 614 MPa (LT) |
| Granica plastyczności przy ściskaniu, Fcy | 593 MPa (L) / 614 MPa (LT) | 669 MPa (L) |
| Wydłużenie | 7% (L) / 8% (LT) | 11% (L) / 10% (LT) |
Projektować według minimalnych wartości dla kolumny i traktować wartości typowe jako wskazówkę planistyczną: gwarancja obowiązująca dla danej partii to ta wydrukowana na świadectwie badania materiału (mill test certificate), a nie liczba z karty danych producenta. Zwrócić uwagę, gdzie situuje się wartość wytrzymałości na ściskanie — w kierunku LT minimalna granica plastyczności przy ściskaniu jest o 28 MPa wyższa od minimalnej granicy plastyczności przy rozciąganiu, co stanowi właściwość, na której opiera się dobór wymiarów krytycznych ze względu na ściskanie dźwigarów i belek.
7055 vs 7075 vs 6061
| Stop / stan utwardzenia | Typowa granica plastyczności Rp0.2 (MPa) | Typowa wytrzymałość na rozciąganie Rm (MPa) | Spawalność | Odporność korozyjna bez powłoki | Zastosowanie |
| 6061-T6 | ~276 | ~310 | Doskonały | Dobry | Ogólne konstrukcje stalowe i spawane, szeroko dostępne w magazynach |
| 7075-T6 | ~503 | ~572 | Słaby | Ograniczona | Części płatowca o złożonej geometrii; najszerszy wybór dostawców wśród stopów 7xxx |
| 7055-T7751 | ~655 | ~669 | Słaby | Ograniczona, ale lepsza niż typ T6 | Grube płyty i wyciski krytyczne ze względu na ściskanie |
Wartości typowe dotyczą grubości około 25 mm w kierunku L. Na tej podstawie projektowa wartość minimalna 7055-T7751 wynosząca 593 MPa już przewyższa typową granicę plastyczności 7075-T6 wynoszącą około 503 MPa przy podobnej grubości, więc kwestia wytrzymałości jest rozstrzygnięta, a nie bliska. Kompromis przesuwa się na wszystko inne: 7055 jest dostępny w znacznie mniejszej liczbie form i stanów, kosztuje więcej i jest kupowany według specyfikacji lotniczej, a nie pobierany z półki. Publikowane przeglądy rozwoju stopów lotniczych wskazują, że zysk 7055-T77 wynosi około 8–12% w porównaniu z 7150-T77, gatunkiem, którego udoskonalenie było celem jego opracowania.
Jeśli przekrój jest cienki, kształt złożony, a harmonogram krótki, 7075-T6 jest praktycznym rozwiązaniem. Jeśli obciążenie decydujące stanowi ściskanie w grubej płycie, 7055 jest powodem, dla którego ta klasa części istnieje.
Gdzie stosuje się 7055
7055 został opracowany na górne skrzydło Boeinga 777, gdzie jest nadal stosowany jako płyta T7751 i wycisk T77511. Pokrycia górnego skrzydła, statecznik poziomy i belki stępki należą do tej samej rodziny części.
Patrząc poza nazwę samolotu, każda z nich jest tym samym elementem — grubym, obrabianym z płyty lub wycinanym z ciężkiego wycisku, obciążonym głównie ściskaniem lub zginaniem i łączonym za pomocą łączników, a nie spawaniem.
To odczytanie według typu części jest trwałe, ponieważ programy szybko się dezaktualizują: nowsze skrzydła szerokokadłubowe przeszły w dużej mierze na kompozyty. Pytanie warte zadania brzmi, czy dana część jest grubym, metalowym elementem obciążonym ściskaniem. Jeśli tak, 7055 należy do porównania; jeśli nie, premia cenowa nic nie daje.
Praca z 7055
Spawanie i łączenie
7055 nie jest stopem do spawania fuzyjnego. Spawanie łukowe niszczy strukturę wydzieleń w spoinie i strefie wpływu ciepła, a wysoka zawartość miedzi pozostawia te strefy zarówno osłabione, jak i podatne na pękanie naprężeniowo-korozyjne, dlatego specyfikacje lotnicze unikają spoin fuzyjnych w krytycznych komponentach z 7055. Konstrukcję łączy się za pomocą łączników lub klejenia.
Zgrzewanie tarciowe z mieszaniem (friction stir welding) daje dobre złącza 7xxx, gdy stosuje się starzenie po spawaniu, i jest to droga badawcza dla paneli integralnie usztywnionych. Nie jest to proces, który ogólny zakład wytwórczy może wycenić, więc należy traktować go jako decyzję produkcyjną, a nie rozwiązanie zastępcze. Jeśli spawanie jest podstawową metodą łączenia, gatunek jest niewłaściwy: 7003 oraz 7005 spawać z dodatkiem 5xxx i zrezygnować z wytrzymałości, której może się nie potrzebować.
Obróbka skrawaniem i formowanie
7055 dobrze się obrabia w stanach typu T7. Jest twardy i wytwarza krótkie, dobrze łamane wióry, a nie długie smugi, jakie daje miękki gatunek, więc wykończenie powierzchni łatwo utrzymać — pod warunkiem, że mocowanie jest sztywne, narzędzia to ostre węgliki, a chłodziwo dociera do strefy skrawania pod ciśnieniem.
Odkształcenia są rzeczywistym ryzykiem. Grube płyty i ciężkie wyciski noszą naprężenia resztkowe po hartowaniu i rozciąganiu, a materiał usuwany nierównomiernie będzie się przemieszczał. Utrzymywać usuwanie materiału w równowadze na całym przekroju, wykonywać przejścia wykańczające z małym naddatkiem i liczyć się z obróbką części, która musi pozostać płaska w dwóch zamocowaniach, a nie w jednym.
Formowanie jest ograniczone. Stany typu T7 nie mają wystarczającej ciągliwości do ciasnych gięć, więc część z detalami formowanymi jest zwykle obrabiana z płyty. Projektować geometrię pod kątem obróbki skrawaniem od samego początku.
Ograniczenia dotyczące korozji i korozji naprężeniowej
Odporność korozyjna bez powłoki jest ograniczona. Przy zawartości miedzi 2,0–2,6%, 7055 należy do tej samej rodziny co 7075 i wymaga anodowania, podkładu i farby lub uszczelniaczy w każdym wilgotnym środowisku lub zawierającym chlorki, a także izolacji wszędzie tam, gdzie jest przykręcany do metalu odmiennego rodzaju.
To, co dają stany typu T7, jest jednak realne. MIL-HDBK-5 odnotowuje, że stan typu T77 ma odporność na korozję warstwową porównywalną ze stanami typu T76 innych gatunków 7xxx, więc 7055-T7751 wypada pod tym względem lepiej niż 7075-T6 — czego tabela wytrzymałości nie pokazuje.
Pękanie naprężeniowo-korozyjne pozostaje ograniczeniem projektowym, a nie przypadkiem brzegowym. Utrzymywać trwałe naprężenie rozciągające w granicach dopuszczalnych dla stanu i przekroju, który jest kupowany, i określić środowisko eksploatacji w zapytaniu, aby zalecenie dotyczące stanu było z nim zgodne.
Temperatura eksploatacji
Traktować 7055 jako stop konstrukcyjny do pracy w temperaturze pokojowej. Jak każdy gatunek utwardzany wydzieleniowo, ulega przestarzeniu i traci wytrzymałość wraz ze wzrostem temperatury eksploatacji, więc dopuszczalne wartości w temperaturze otoczenia nie są właściwą podstawą dla gorącej części. Gdy temperatura eksploatacji jest podwyższona, pracować na danych dla podwyższonej temperatury dla stosowanego stanu i grubości.
Kryteria kwalifikacji (Go/No-Go)
Wybór — określić 7055, gdy:
- Obciążenie decydujące stanowi ściskanie lub zginanie w grubym przekroju, a część jest obrabiana z płyty lub wycinana z ciężkiego wycisku.
- Obliczenie wytrzymałości jest ograniczone grubością, więc wyższa granica plastyczności przy ściskaniu przekłada się na rzeczywistą redukcję masy konstrukcji.
- Łączenie odbywa się za pomocą łączników lub kleju, a zespół nigdy nie jest poddawany spawaniu fuzyjnemu.
- Ekspozycja korozyjna jest uwzględniona w projekcie, z powłoką, uszczelnieniem i izolacją od metali odmiennych rodzajów wbudowanymi w rysunek.
No-Go — szukaj gdzie indziej, gdy:
- Spawanie jest podstawową metodą łączenia. Zamiast tego stosować 7003, 7005 lub gatunek serii 6000.
- Oczekuje się ekspozycji na gołą wodę morską, strefę rozbryzgu lub środowisko chlorkowe bez powłoki. Stosować 5083 lub chroniony gatunek 6xxx.
- Część jest cienka, geometrycznie złożona lub potrzebna w krótkim terminie — 7075-T6 jest dostępny w znacznie większej liczbie form, stanów i rozmiarów.
- Standardowa wytrzymałość z łatwą obróbką wystarcza. 6061-T6 kosztuje mniej i przetwarza się znacznie łatwiej.
- Rysunek określa stan 7055 poza zakresem AMS dla płyt i wycisków. Potwierdzić specyfikację obowiązującą przed wyceną.
Uwagi dotyczące zaopatrzenia: Co potwierdzić przed złożeniem zamówienia
7055 nie jest materiałem katalogowym w taki sposób jak 7075, więc zapytanie musi zawierać więcej informacji niż zwykle. Płyta 7055 jest dostarczana zgodnie z AMS 4206, a pręty, rury i profile wyciskane zgodnie z AMS 4324, 4336 lub 4337, a sufiks stanu wskazuje, którą formę się kupuje: T7751 to płyta, T77511 to wycisk. Wycena, która po cichu zamienia jedną na drugą, jest wyceną na inną część. Forma nie jest ograniczeniem — przekroje, rozmiary i profile poza zakresem standardowym są produkowane według rysunku zamawiającego.
Cztery pozycje w zapytaniu wykonują większość pracy:
- Specyfikacja obowiązująca i forma — AMS 4206 dla płyt; AMS 4324, 4336 lub 4337 dla wycisków.
- Temperament — T7751 lub T77511 dla wytrzymałości, T74511 lub T76511 tam, gdzie margines SCC decyduje o wyborze.
- Grubość decydująca — publikowane wartości minimalne są zestawione w kolumnach według grubości, a grube przekroje mają niższe wartości.
- Poziom dokumentacji — MTC jako standard, plus niezależne raporty z badań tam, gdzie program ich wymaga.
Jeśli chodzi o dokumenty, MTC dołączane do każdego zamówienia zawiera wyniki chemiczne i mechaniczne dla danej partii, co stanowi dowód, który faktycznie przegląda nabywca z branży lotniczej lub obronnej. Raporty chemiczne, mechaniczne i ultradźwiękowe SGS są dostępne na życzenie za dodatkową opłatą, gdy wymagana jest weryfikacja przez stronę trzecią. Jeśli projekt funkcjonuje na poziomach certyfikatów, EN 10204 3.1 jest podpisywany przez przedstawiciela kontroli własnej producenta, a 3.2 dodaje niezależny kontrasygnat.
Wnioski
Aluminium 7055 to górna granica wytrzymałości aluminium przerabianego plastycznie w grubych przekrojach, a cena tej granicy jest konkretna: krótka lista form i stanów AMS, brak spawania fuzyjnego konstrukcji nośnych oraz ochrona antykorozyjna, którą trzeba zaprojektować, a nie zakładać. To wybór podyktowany obciążeniem ściskającym, a nie uniwersalne ulepszenie.
Dostarczamy płyty 7055 oraz pręty, rury i profile wyciskane zgodnie z Państwa rysunkiem, w tym stany typu T7 i rozmiary niestandardowe wykraczające poza zakres standardowy, z certyfikatem MTC do każdego zamówienia.
Prosimy przesłać nam rysunek ze stanem i przypadkiem obciążenia do przeglądu dopasowania gatunku.
Często zadawane pytania
Czy 7075 jest zamiennikiem 7055 typu „drop-in"?
Nie tam, gdzie o konstrukcji decyduje grubość lub obciążenie ściskające. 7055 zauważalnie podnosi minimalną granicę plastyczności w grubych płytach, więc część zwymiarowana na 7075-T6 może być przewymiarowana, a nie bezpieczna. Przed przejściem w którąkolwiek stronę należy ponownie przeprowadzić kontrolę wytrzymałości i odporności na pękanie dla własnego przekroju.
Ile kosztuje 7055 i jakie jest minimalne zamówienie?
Należy oczekiwać premii klasy lotniczej w stosunku do 7075, dlatego przed porównaniem ofert należy ustalić stan i formę. Rozmiary standardowe są wysyłane z magazynu; stany i wymiary niestandardowe realizowane są jako produkcja na zamówienie przy niskim MOQ, zazwyczaj w ciągu 10–60 dni.
Jakie dokumenty towarzyszą zamówieniu 7055?
Do każdego zamówienia dołączany jest certyfikat badania hutniczego (mill test certificate) zawierający skład chemiczny i wyniki mechaniczne dla danej partii. Raporty chemiczne, mechaniczne i ultradźwiękowe SGS są dostępne na życzenie za dodatkową opłatą, a EN 10204 3.2 dodaje kontrasygnatę strony trzeciej.
Dlaczego 7055 nie można spawać?
Ponieważ poziom miedzi nadający stopowi wytrzymałość to ten sam pierwiastek, który niszczy spoinę fuzyjną. Strefa wpływu ciepła ulega przestarzeniu, traci wytrzymałość i zyskuje ryzyko korozji naprężeniowej, a żadna obróbka po spawaniu tego nie odwróci. Konstrukcję z 7055 należy łączyć mechanicznie lub kleić.
