Duraluminium (dural) – właściwości, gatunki 2017A i 7075 oraz obróbka CNC stopów konstrukcyjnych aluminium

Duraluminium, nazywane również duralem, jest grupą stopów aluminium przeznaczonych do zastosowań konstrukcyjnych. Dzięki wysokiej wytrzymałości i niewielkiej masie znajduje zastosowanie między innymi w lotnictwie, motoryzacji oraz przemyśle maszynowym. W porównaniu z klasycznym aluminium pozwala projektować lżejsze komponenty bez rezygnacji z odpowiedniej sztywności i trwałości.

Z tego artykułu dowiesz się:

• Czym jest duraluminium i dlaczego przewyższa wytrzymałością czyste aluminium.
• Czym różnią się stopy 2017A (PA6) i 7075 (PA9).
• Jak wygląda obróbka CNC duralu.
• Czy duraluminium nadaje się do anodowania.

Czym jest duraluminium – skład i historia stopów Al-Cu

Duraluminium to stop aluminium, którego głównymi dodatkami stopowymi są miedź, magnez i mangan. Pierwszy stop tego typu został opracowany na początku XX wieku jako materiał dla przemysłu lotniczego, w którym konieczne było połączenie niewielkiej masy z wysoką wytrzymałością mechaniczną.

Obecnie do najczęściej stosowanych stopów konstrukcyjnych należą aluminium 2017A oraz aluminium 7075, które wykorzystywane są do produkcji elementów maszyn, części motoryzacyjnych i komponentów lotniczych.

Dural a czyste aluminium – skąd bierze się wytrzymałość?

Wytrzymałość duralu wynika z dodatku pierwiastków stopowych oraz możliwości obróbki cieplnej. W przeciwieństwie do czystego aluminium stopy Al-Cu mogą osiągać wytrzymałość przekraczającą 500 MPa, zachowując przy tym około trzykrotnie mniejszą masę niż stal.

Gatunki duraluminium stosowane w przemyśle

Największą popularnością cieszą się dwa gatunki duralu, które różnią się właściwościami mechanicznymi oraz zakresem zastosowań: 2017A oraz 7075:

• Aluminium 2017A (PA6) – to uniwersalny stop konstrukcyjny o dobrej skrawalności i wytrzymałości. Jest często wykorzystywany do produkcji części maszyn, uchwytów, korpusów oraz elementów wymagających dalszej obróbka aluminium;
• Aluminium 7075 (PA9) – jeden z najmocniejszych stopów aluminium. Osiąga wytrzymałość na poziomie wielu stali konstrukcyjnych przy około trzykrotnie niższej masie, dlatego znajduje zastosowanie w lotnictwie, motorsporcie oraz wysoko obciążonych elementach konstrukcyjnych.

2017A vs 7075 vs 6061/6082 – tabela właściwości

Oprócz stopów 2017A i 7075 w przemyśle powszechnie stosuje się również aluminium 6061 i 6082. Choć nie należą one do klasycznych durali, często stanowią dla nich alternatywę. Poniżej przedstawiamy krótkie porównanie najważniejszych właściwości tych stopów.

Obróbka CNC duraluminium – skrawalność i parametry

Duraluminium należy do materiałów dobrze obrabialnych, jednak podczas frezowania i toczenia zawsze należy uwzględnić jego specyficzne właściwości. Aby uzyskać wysoką jakość powierzchni i dokładność wymiarową, zwracamy uwagę na:

• ryzyko powstawania narostu na ostrzu przy nieprawidłowo dobranych parametrach,
• możliwość odkształcania cienkościennych elementów podczas obróbki,
• konieczność skutecznego odprowadzania wiórów przy obróbce wysokowydajnej,
• odpowiedni dobór narzędzi przeznaczonych do stopów aluminium.

Wykończenie powierzchni duralu – czy dural można anodować?

Tak, jednak możliwość anodowania zależy od składu konkretnego stopu aluminium. Najlepsze efekty uzyskuje się dla stopów zawierających niewielkie ilości miedzi, natomiast klasyczne durale, takie jak 2017A czy 7075, mogą po anodowaniu uzyskiwać mniej jednorodną barwę lub ciemniejsze przebarwienia.

Nie oznacza to jednak, że anodowanie aluminium nie jest możliwe. Proces nadal skutecznie zwiększa odporność na korozję oraz ścieranie, choć w przypadku stopów Al-Cu musimy też uwzględniać ich specyfikę estetyczną. Jeżeli priorytetem jest wygląd powierzchni dekoracyjnej, alternatywą mogą być między innymi malowanie proszkowe, szkiełkowanie lub inne procesy wykończeniowe.

Zastosowania części z duraluminium – lotnictwo, automatyka, motoryzacja i sprzęt sportowy

Duraluminium znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie istotne znaczenie ma połączenie wysokiej wytrzymałości z niewielką masą komponentu. Najczęściej wykonuje się z niego:

• elementy lotnicze – wsporniki, uchwyty, części konstrukcji i wyposażenia samolotów;
• komponenty automatyki przemysłowej – korpusy, płyty montażowe, elementy manipulatorów i robotów;
• części dla branży motoryzacyjnej – elementy zawieszenia, mocowania, obudowy oraz komponenty wykorzystywane w projektach CNC automotive;
• sprzęt sportowy – części rowerów, elementy wspinaczkowe, komponenty wykorzystywane w sportach motorowych i lotniczych.

Odpowiedni dobór gatunku stopu aluminium pozwala zoptymalizować masę gotowego produktu bez utraty jego wytrzymałości. Dlatego już na etapie projektowania uwzględniamy zarówno właściwości materiału, jak i wymagania dotyczące późniejszej obróbki CNC oraz wykończenia powierzchni.

FAQ

Czym różni się dural od zwykłego aluminium?

Duraluminium zawiera dodatki stopowe, przede wszystkim miedź, magnez i mangan, dzięki czemu jest znacznie wytrzymalsze od czystego aluminium. Jednocześnie zachowuje niewielką masę i dobrą skrawalność.

Czy duraluminium rdzewieje?

Nie. Duraluminium jest odporne na korozję, jednak ze względu na zawartość miedzi jego odporność jest niższa niż w przypadku innych stopów. W celu zwiększenia trwałości elementów często stosuje się anodowanie lub inne powłoki ochronne.

Który stop wybrać na części maszyn: 2017A czy 7075?

Aluminium 2017A sprawdzi się w większości standardowych zastosowań konstrukcyjnych, w których liczy się dobra skrawalność i korzystny stosunek ceny do parametrów. Aluminium 7075 warto wybrać wtedy, gdy kluczowe znaczenie ma maksymalna wytrzymałość przy możliwie niskiej masie elementu.