Hliníková slitina 7020T6 — Materiály — Duratec

Použité materiály

Hliníková slitina 7020T6

Rozhodnutí - Na úplném začátku myšlenky stavět rámy jízdních kol bylo nutné vybrat materiál vhodný k jejich konstrukci. Stěžejní rozhodnutí pro Milana Duchka, jehož volba byla správná, dokonce ta nejlepší možná – hliníková slitina AlZn4,5Mg mezinárodně označována jako 7020 T6. Připomeňme jen, že na začátku vzniku společnosti Duratec (r. 1997) nebyly kompozitní materiály v cyklistice obvyklým konstrukčním materiálem a hliníková slitina byla ve stavbě kol novinkou.

Charakteristika 7020T6 - slitina používaná ke stavbě všech hliníkových modelů zn. Duratec. Pro tento materiál je charakteristická vysoká pevnost a zároveň vysoká mez kluzu, což je hranice, při které dochází k trvalé deformaci rámu. Tato je z konstrukčního hlediska samozřejmě nepřijatelná. Užitné vlastnosti rámu však nezávisí pouze na použitém materiálu, ale především na jeho následném zpracování. Tepelné zpracování se  provádí pro zvýšení pevnostních hodnot a rozměrové zpracování pro optimalizaci profilu v konkrétním místě namáhání. Využívá se zejména konusování, ovalizace a proměnná tloušťka stěny. Podle těchto parametrů lze posuzovat kvalitu rámu.

Obecný pohled - V současné době se hliníkové rámy jízdních kol vyrábějí převážně ze dvou druhů hliníkové slitiny a to ze slitiny 6061 T6 a ze slitiny 7020T6 vyráběné v Evropě nebo její taiwanské obdoby nepatrně se odlišující chemickým složením - ze slitiny 7005 T6. Velmi často probíhají na diskusních serverech dialogy, která slitina je pro stavbu kol lepší a proč.

Porovnání slitin

1. porovnání meze pevnosti a meze kluzu: Při porovnání materiálů vycházíme z platných z evropských norem stěžejních pro výrobce slitin. Materiál musí vykazovat předepsané chemické složení a pevnostní hodnoty garantované výrobcem. Jedná se o mez pevnosti Rm (MPa) a mez kluzu Rp0,2 (MPa). Z přiložené tabulky je zřejmé, že slitina 7020 T6 dosahuje mnohem vyšších pevnostních hodnot.

mez pevnosti Rm: napětí, při kterém ještě není porušena celistvost materiálu; za touto hodnotou dochází k destrukci materiálu

mez kluzu Rp0,2: napětí, po jehož překročení nastává trvalá deformace materiálu; do této hodnoty napětí jsou všechny deformace elastické s návratností na původní délku v nezatíženém stavu. 

2. porovnání tepelného zpracování: Trubky vyrobené ze slitiny 7020T6 je nutné po výrobě tažením tepelně upravit a to rozpouštěcím žíháním pro uvolnění vnitřního pnutí  a přirozeným stárnutím (dvoustupňové žíhání). Přirozené stárnutí je proces vytvrzování slitiny 7020T6, která je pro stavbu kol velmi důležitá a především probíhá za pokojové teploty. Jedná se o návratnost původních mechanických vlastností garantovaných normou po tepelném zásahu (svaření). Při svařování dochází k tepelnému ohřevu základního materiálu tj. trubek a po svaření tento materiál získává své původní mechanické vlastnosti procesem přirozeného stárnutí - během prvních 7 dnů po svaření materiál nabude 90% pevnosti, zbylých 10% do 2-3 týdnů od svaření a to při teplotě okolí. Toto nese výhody nejen při výrobě rámu, ale i při následném pozáručním servisu v případě oprav.

Slitina 6061T6 nabývá původních mechanických vlastností po svaření umělým stárnutím, kdy je proces návratu na původní mechanické vlastnosti nutno dosáhnout ohřevem. Svařenec je nutné  při předepsané teplotě a času (např. 195°C po dobu 3hod) nechat uměle zestárnout, aby bylo zpět dosaženo požadované meze pevnosti Rm a meze kluzu Rp0,2. Proces umělého stárnutí je enegeticky  i časově náročný a je nutné dbát předepsaných hodnot a časů. Tato vlastnost slitiny 6061T6 následně omezuje i opravy rámů z důvodu nedosažitelnosti zařízení pro proces umělého stárnutí.