Aluminium 7075 (EN AW-7075) to jeden z najwytrzymalszych dostępnych stopów aluminium. Jego głównymi dodatkami stopowymi są cynk, magnez i miedź, a po obróbce cieplnej do stanu T6 osiąga wytrzymałość na rozciąganie powyżej 500 MPa – porównywalną z wieloma stalami przy masie mniejszej o około dwie trzecie. Dlatego jest pierwszym wyborem w lotnictwie, sportach motorowych i oprzyrządowaniu precyzyjnym, gdzie wytrzymałość i niska masa są równie ważne.
W tym poradniku omawiamy skład chemiczny, międzynarodowe odpowiedniki oraz właściwości fizyczne i mechaniczne EN AW-7075, a także jego obróbkę skrawaniem, kształtowanie, łączenie i wykończenie powierzchni oraz porównanie ze stopami 6061, 5052 i 2017.
Czym jest aluminium 7075?
EN AW-7075 to stop aluminium do przeróbki plastycznej z serii 7000, w którym głównym dodatkiem stopowym jest cynk. Stop jest utwardzalny wydzieleniowo: podczas przesycania, szybkiego chłodzenia i sztucznego starzenia powstają drobne wydzielenia MgZn₂, które nadają mu wyjątkowo wysoką wytrzymałość. Jego oznaczenie chemiczne to EN AW-AlZn5.5MgCu; znany jest także jako „superdural” lub „Zicral”, a w dawnej polskiej normie odpowiadał mu w przybliżeniu stop PA9.
Stop 7075 zapewnia znakomity stosunek wytrzymałości do masy, wysoką wytrzymałość zmęczeniową i bardzo dobrą skrawalność. W zamian jego odporność na korozję i spawalność są niższe niż w przypadku stopów serii 5000 i 6000.
Skład chemiczny EN AW-7075
Cynk i magnez tworzą wydzielenia umacniające, miedź dodatkowo zwiększa wytrzymałość, a chrom poprawia odporność na pękanie korozyjne naprężeniowe (wg EN 573-3):
| Pierwiastek | Zawartość (%) |
|---|---|
| Cynk (Zn) | 5,1–6,1 |
| Magnez (Mg) | 2,1–2,9 |
| Miedź (Cu) | 1,2–2,0 |
| Chrom (Cr) | 0,18–0,28 |
| Żelazo (Fe) | maks. 0,50 |
| Krzem (Si) | maks. 0,40 |
| Mangan (Mn) | maks. 0,30 |
| Tytan (Ti) | maks. 0,20 |
| Aluminium (Al) | reszta |
Odpowiedniki aluminium 7075
Stop 7075 jest znormalizowany na całym świecie pod różnymi oznaczeniami. Skład chemiczny jest równoważny, choć dopuszczalne zakresy mogą się nieznacznie różnić między normami:
| Norma | Oznaczenie |
|---|---|
| EN (Europa) | EN AW-7075, EN AW-AlZn5.5MgCu |
| Numer materiału (DIN) | 3.4365 (AlZnMgCu1.5) |
| AA / ASTM (USA) | 7075 |
| UNS | A97075 |
| JIS (Japonia) | A7075 |
| GB (Chiny) | 7075 |
Właściwości fizyczne EN AW-7075
| Właściwość | Wartość |
|---|---|
| Gęstość | ok. 2,81 g/cm³ |
| Zakres temperatur topnienia | ok. 477–635 °C |
| Przewodność cieplna (T6) | ok. 130 W/m·K |
| Przewodność elektryczna (T6) | ok. 33% IACS (ok. 19–20 MS/m) |
| Współczynnik rozszerzalności cieplnej | ok. 23,6 × 10⁻⁶ /K (20–100 °C) |
| Moduł Younga | ok. 71–72 GPa |
| Moduł sprężystości poprzecznej (Kirchhoffa) | ok. 26–27 GPa |
| Współczynnik Poissona | ok. 0,33 |
Właściwości mechaniczne: T6, T651 i T73
Właściwości mechaniczne stopu 7075 zależą od stanu utwardzenia:
- T6: przesycony i sztucznie starzony do uzyskania maksymalnej wytrzymałości.
- T651: T6 z dodatkowym odprężeniem przez kontrolowane rozciąganie. Płyty w stanie T651 mniej się odkształcają podczas obróbki skrawaniem i są standardem przy częściach precyzyjnych.
- T73: przestarzony, co zapewnia znacznie lepszą odporność na pękanie korozyjne naprężeniowe przy wytrzymałości niższej o około 10–15%.
| Właściwość (wartości typowe) | T6 / T651 | T73 |
|---|---|---|
| Wytrzymałość na rozciąganie | ok. 510–580 MPa | ok. 470–510 MPa |
| Granica plastyczności (Rp0,2) | ok. 430–500 MPa | ok. 390–440 MPa |
| Wydłużenie przy zerwaniu | ok. 5–12% | ok. 9–13% |
| Twardość Brinella | ok. 150–160 HBW | ok. 130–140 HBW |
Wartości minimalne zależą od postaci wyrobu i grubości i są określone w odpowiednich normach wyrobu, np. w EN 485-2 dla płyt.
Zalety i wady aluminium 7075
- Znakomity stosunek wytrzymałości do masy – najwyższy wśród popularnych stopów aluminium.
- Wysoka wytrzymałość zmęczeniowa.
- Bardzo dobra skrawalność w stanach T6 i T651.
- Dobra stabilność wymiarowa odprężonych płyt T651.
- Nadaje się do anodowania i anodowania twardego.
Wady:
- Jedynie umiarkowana odporność na korozję; w stanie T6 podatność na pękanie korozyjne naprężeniowe.
- Słaba spawalność konwencjonalnymi metodami spawania.
- Niska podatność na kształtowanie plastyczne w stanie T6.
- Wyższa cena niż w przypadku stopów serii 5000 i 6000.
Obróbka skrawaniem, kształtowanie, łączenie i wykończenie stopu 7075
Skrawalność
Stop 7075 bardzo dobrze poddaje się obróbce skrawaniem w stanach T6 i T651. Dzięki wysokiej twardości powstają krótkie, dobrze łamiące się wióry, czyste krawędzie i bardzo dobra jakość powierzchni – lepsza niż w przypadku bardziej miękkich stopów, takich jak 5052, które mają skłonność do mazania się. Najlepsze rezultaty dają ostre narzędzia z węglików spiekanych, wysokie prędkości skrawania i sprawne odprowadzanie wiórów. Przy częściach z dużym naddatkiem do usunięcia stosuj odprężone płyty T651, aby ograniczyć odkształcenia.
Podatność na kształtowanie
W stanie T6 stop 7075 można giąć wyłącznie z dużymi promieniami. Złożone kształty formuje się w stanie wyżarzonym (O) lub świeżo przesyconym (W) albo na ciepło, a następnie poddaje obróbce cieplnej do stanu końcowego.
Spawanie i łączenie
Spawanie konwencjonalne, np. metodą TIG lub MIG, nie jest zalecane: stop 7075 jest podatny na pękanie na gorąco, a strefa wpływu ciepła traci znaczną część wytrzymałości. Dobre rezultaty daje zgrzewanie tarciowe z mieszaniem materiału (FSW). W praktyce części z 7075 łączy się zwykle mechanicznie – śrubami, wkrętami lub nitami – albo klejami konstrukcyjnymi.
Kucie
Stop 7075 bardzo dobrze nadaje się do kucia, zwykle w temperaturze ok. 370–430 °C. Odkuwki mają rozdrobnioną strukturę ziarna i odznaczają się wysoką wytrzymałością, odpornością zmęczeniową i ciągliwością.
Obróbka powierzchniowa
Stop 7075 łatwo poddaje się anodowaniu, które poprawia odporność na korozję i zużycie. Ze względu na wysoką zawartość cynku i miedzi bezbarwne powłoki anodowe mogą mieć lekko żółtawy lub szary odcień. Anodowanie twarde daje bardzo odporne na zużycie powierzchnie, a malowanie natryskowe lub proszkowe zapewnia dodatkową ochronę na zewnątrz. Więcej informacji znajdziesz w naszym poradniku o obróbce powierzchniowej metali.
Zastosowania aluminium 7075
- Konstrukcje lotnicze, takie jak wręgi, żebra i elementy skrzydeł.
- Części do sportów motorowych i wysokowydajnych samochodów.
- Komponenty rowerowe, sprzęt wspinaczkowy i artykuły sportowe.
- Formy do prototypów i krótkich serii w formowaniu wtryskowym.
- Przyrządy, uchwyty obróbkowe i silnie obciążone elementy maszyn.
- Sprzęt obronny i robotyka.
7075 vs 6061 vs 5052 vs 2017
Stop 7075 jest najwytrzymalszym z popularnych stopów aluminium, ale nie zawsze najlepszym wyborem. W tym porównaniu wykorzystano wartości referencyjne meviy dla materiałów obrabianych CNC:
| Właściwość | EN AW-7075 | EN AW-6061 | EN AW-5052 | EN AW-2017 |
|---|---|---|---|---|
| Rodzaj stopu | Al-Zn-Mg-Cu, utwardzalny wydzieleniowo | Al-Mg-Si, utwardzalny wydzieleniowo | Al-Mg, nieutwardzalny wydzieleniowo | Al-Cu, utwardzalny wydzieleniowo |
| Wytrzymałość na rozciąganie | 510–580 MPa | 260–310 MPa | 210–265 MPa | 390–500 MPa |
| Granica plastyczności | 430–500 MPa | 240–270 MPa | 125–190 MPa | 250–350 MPa |
| Gęstość | 2,80 g/cm³ | 2,70 g/cm³ | 2,68 g/cm³ | 2,79 g/cm³ |
| Odporność na korozję | Umiarkowana | Dobra | Doskonała | Niska |
| Spawalność | Słaba | Dobra | Doskonała | Słaba |
| Skrawalność | Bardzo dobra | Dobra | Dostateczna (mazanie się) | Bardzo dobra |
| Cena | Wysoka | Średnia | Niska | Średnia do wysokiej |
| Typowe zastosowania | Lotnictwo, sporty motorowe, formy, części silnie obciążone | Części konstrukcyjne, ramy, budowa maszyn ogólnego przeznaczenia | Części z blachy, obudowy, zbiorniki, przemysł morski | Części obrabiane skrawaniem, elementy złączne, nity |
- Wybierz 7075, gdy kluczowa jest maksymalna wytrzymałość przy niskiej masie, a część jest łączona mechanicznie.
- Wybierz 6061 jako wszechstronny stop o dobrej wytrzymałości, odporności na korozję i spawalności.
- Wybierz 5052 do części odpornych na korozję, łatwo kształtowanych i spawalnych, zwłaszcza z blachy.
- Wybierz 2017 do wytrzymałych, łatwo skrawalnych części pracujących w suchym środowisku, gdzie korozja nie stanowi problemu.
Części z aluminium 7075 obrabiane skrawaniem z meviy
meviy, platforma produkcji na żądanie od MISUMI, wytwarza indywidualnie projektowane części bezpośrednio z Twoich danych 3D CAD – nie części katalogowe ani standardowe. EN AW−7075 equiv. (A7075, T6/T651) jest dostępny do frezowania CNC i toczenia CNC, obok odpowiedników EN AW-6061, 5052 i 2017.
- Wykończenia dla stopu 7075 obejmują anodowanie (bezbarwne, czarne i kolorowe), anodowanie twarde, niklowanie chemiczne (bezprądowe) i chromianowanie – dostępność zależy od opcji dostawy.
- Tolerancje, gwinty i pasowania określasz bezpośrednio w przeglądarce 3D – bez rysunku 2D.
- Natychmiastowa cena i czas realizacji, dzięki czemu w kilka sekund porównasz 7075 z 6061 lub 2017.
Informacje o innych materiałach nieżelaznych znajdziesz w naszym poradniku o stopach miedzi. Dowiedz się więcej o obróbce CNC z meviy.
Najczęściej zadawane pytania o aluminium 7075
Do czego używa się aluminium 7075?
Aluminium 7075 stosuje się tam, gdzie jednocześnie kluczowe są wysoka wytrzymałość i niska masa: w konstrukcjach lotniczych, częściach do sportów motorowych, sprzęcie rowerowym i sportowym, formach, przyrządach, uchwytach obróbkowych i silnie obciążonych elementach maszyn.
Czy 7075 jest wytrzymalszy od 6061?
Tak. 7075-T6 osiąga wytrzymałość na rozciąganie ok. 510–580 MPa, czyli mniej więcej dwukrotnie wyższą niż 6061-T6 z ok. 260–310 MPa. Stop 6061 oferuje jednak lepszą odporność na korozję i spawalność przy niższej cenie.
Czy aluminium 7075 można spawać?
Konwencjonalne spawanie (TIG, MIG) nie jest zalecane, ponieważ stop 7075 jest podatny na pękanie na gorąco i traci wytrzymałość w strefie wpływu ciepła. Dobrze sprawdza się zgrzewanie tarciowe z mieszaniem materiału; w innych przypadkach stosuj śruby, nity lub kleje konstrukcyjne.
Czym różni się 7075-T6 od 7075-T651?
Oba stany mają taką samą wytrzymałość. Stan T651 jest dodatkowo odprężony przez kontrolowane rozciąganie, dzięki czemu płyty znacznie mniej się odkształcają podczas obróbki skrawaniem. Do precyzyjnych części CNC preferowany jest stan T651.
Jaki jest odpowiednik EN AW-7075?
EN AW-7075 odpowiada numerowi materiału 3.4365 (AlZnMgCu1.5), AA 7075 w USA, UNS A97075, JIS A7075 w Japonii oraz 7075 w Chinach (GB).
Podsumowanie
Aluminium 7075 (EN AW-7075) to jeden z najwytrzymalszych stopów aluminium – w stanie T6 osiąga wytrzymałość na rozciąganie powyżej 500 MPa i zapewnia bardzo dobrą skrawalność. To materiał pierwszego wyboru dla lekkich, silnie obciążonych części w lotnictwie, sportach motorowych i oprzyrządowaniu. Jego kompromisy – umiarkowana odporność na korozję, słaba spawalność i wyższa cena – sprawiają, że gdy maksymalna wytrzymałość nie jest wymagana, lepszym wyborem bywają często 6061, 5052 lub 2017.