Anyagmérnöki megjegyzések, Ipari keretezési sorozat
A 480 Celsius fok körüli hőmérsékleten extrudált és csendes levegőn hűtött 6063-T5 rúd folyáshatára közel 145 MPa, miközben tömege mindössze 2,70 g/cm3, ami körülbelül egyharmada az acél sűrűségének. Ez a két szám magyarázza a legtöbb döntést az ipari keretezési projektekben, beleértve a gépbázisokat, az őrzést, a munkaállomásokat és a szállítószalag-szerkezeteket. Az alumíniumötvözet tulajdonságai azonban soha nem egyetlen szám az adatlapon. Ezek a szilárdság, a súly, a korrózióállóság, a vezetőképesség és a gyárthatóság közötti kompromisszumok halmaza, és a rossz egyensúly gyorsan megjelenik terhelés alatt elhajló keretként vagy nedves műhelyben foltos felületként. A Shanghai Huishuo Aluminium Industry Technology Co., Ltd.-nél a profilválasztási beszélgetések ezekből a tulajdonságokból indulnak ki, mert a szerszámszakaszban választott ötvözet és temperáció mindent eldönt a következőről: falvastagság opciók, terhelési osztály, felületminőség és végső költség. Ez az útmutató meghatározza a lényeges tulajdonságokat, összehasonlítja az elterjedt ötvözetcsaládokat valós számokkal, és ezeket a számadatokat praktikus rendelési ellenőrzőlistává alakítja.
Mit jelentenek az alumíniumötvözet tulajdonságai az ipari profilokat vásárlók számára?
Az alumíniumötvözet tulajdonságai egy adott ötvözet mérhető jellemzői, beleértve a sűrűséget, szilárdságot, korrózióállóságot, vezetőképességet és megmunkálhatóságot, amelyek eldöntik, hogy túléli-e az adott alkalmazást.
A tiszta alumínium puha és képlékeny, ideális fóliához és vezetőkábelekhez, de szinte használhatatlan teherhordó kerethez. Az ötvözés ezen változtat. A magnézium, a szilícium, a réz, a mangán vagy a cink szabályozott adagolása a megfelelő megmunkálással és hőkezeléssel kombinálva a szakítószilárdságot a kereskedelmi tisztaságú 1100-as durván 90 MPa-ról körülbelül 570 MPa-ra emeli a 7075-T6-ban, miközben a sűrűség szinte a teljes tartományban 2,70 g/cm3 közelében marad.
Meghatározás. Az alumíniumötvözet egy vagy több elem, leggyakrabban magnézium, szilícium, réz, mangán vagy cink ellenőrzött hozzáadásával kombinált alumínium, hogy javítsa a szilárdságot, az alakíthatóságot és a korrózióállóságot, mint amit a tiszta alumínium nyújt.
- Sűrűség és szilárdság-tömeg arány. A legtöbb kovácsolt ötvözet 2,68 és 2,81 g/cm3 között van, ezért az alumíniumváz tömege körülbelül egyharmada az egyenértékű acélszerkezetnek.
- Mechanikai szilárdság. A folyáshatár durván 35 MPa a lágyított 1100-tól 500 MPa-ig a 7075-T6 esetében, a hőkezelhető 6xxx minőségekkel, amelyek lefedik a 145-270 MPa sávot, amelyre a legtöbb keretezési projektnek szüksége van.
- Korrózióállóság. A mindössze néhány nanométer vastag természetes oxidfilm egy karcolás után perceken belül újraképződik, így az alumínium jellegzetes tartósságát adja nedves és kültéri használat során.
- Hő- és elektromos vezetőképesség. A tipikus 6xxx ötvözetek körülbelül 200 W/mK hőt adnak át, és körülbelül 55 százalékos IACS-t hordoznak, ami elegendő hűtőbordákhoz, gyűjtősínekhez és a zárt elektronikához.
- Megmunkálhatóság. A fémekkel foglalkozó kézikönyvek, például az ASM International kézikönyvei az alumíniumot a legkönnyebben extrudálható, formázható és megmunkálható fémek közé sorolják, ezért a bonyolult T-horony keresztmetszetek gazdaságosak maradnak.
- Felületkezelésre adott válasz. Az eloxálás a természetes fóliát 5-25 mikrométeres tervezett réteggé növeszti, kopásállóságot, színválasztékot és stabil felületet biztosítva gyári környezetben.
2,70 g/cm3
A 6xxx profilok tipikus sűrűsége
570 MPa
Csúcs szakítószilárdság, 7075-T6
55%
IACS vezetőképessége 6063-T5
Alumíniumötvözet tulajdonságai összehasonlítva: 6063 vs 6061 vs 7075
Ipari T-hornyos keretezésnél a gyakorlati döntés a 6063-ra esik le a szabványos profilok és a 6061-re, ahol nagyobb terhelésről vagy nehéz CNC-megmunkálásról van szó.
A négy számjegyű jelölés a fő ötvözőelemet jelenti: 1xxx kereskedelmi tisztaságú, 2xxx réz, 3xxx mangán, 5xxx magnézium, 6xxx magnézium plusz szilícium és 7xxx cink. Mindegyik család kiszámítható módon kereskedik az extrudálhatósággal az erősséggel, és az alábbi táblázat a tipikus szobahőmérséklet értékeket gyűjti össze.
Hozzávetőleges tipikus szobahőmérséklet értékek a közönséges kovácsolt ötvözetek esetében; a pontos határértékek a szabványtól, a termék formájától és a szelvény vastagságától függenek | Ötvözet és temperálás | Fő ötvözőelemek | Szakítószilárdság | Termőerő | Sűrűség | Tipikus használat |
| 1100-O | 99,0 százalék Al minimum | 90-130 MPa | 35 MPa | 2,71 g/cm3 | Fólia, vegyi és élelmiszeripari berendezések |
| 5052-H32 | 2,5% Mg | 230 MPa | 195 MPa | 2,68 g/cm3 | Lemez, tengeri és szállítási alkatrészek |
| 6063-T5 | Mg 0,45-0,9, Si 0,2-0,6 | 185 MPa | 145 MPa | 2,70 g/cm3 | T-hornyos profilok, építészeti keretezés |
| 6061-T6 | Mg 0,8-1,2, Si 0,4-0,8 | 310 MPa | 270 MPa | 2,70 g/cm3 | Szerkezeti alkatrészek, CNC megmunkált alkatrészek |
| 7075-T6 | Zn 5,1-6,1, Mg 2,1-2,9, Cu 1,2-2,0 | 570 MPa | 500 MPa | 2,81 g/cm3 | Repülési és nagy igénybevételű szerszámok |
Amikor egy projekt a két 6-os sorozatú munkaló között helyezkedik el, a döntő tényezők a nyomás-kioltás reakciója és a megmunkálási mennyiség. Ezeket részletesen összehasonlítjuk a mi 6061 versus 6063 műszaki kiválasztási útmutató .
Tipikus végső szakítószilárdság ötvözettel és temperálással
Tipikus középkategóriás adatok nyilvános ötvözet adatlapokról
Elvihető
Az erősség az ötvözőtartalmat, az extrudálhatóság a tisztaságot követi. A 7075-T6 nagyjából háromszor akkora szakítószilárdságot nyújt, mint a 6063-T5, de cink- és réztartalma kizárja a T-hornyos matricák vékony, bonyolult bordáit, 2,81 g/cm3-es sűrűsége pedig csendben visszaadja a súlyelőny egy részét.
Miért dominálnak a hőkezelhető 6-os sorozatú ötvözetek az ipari extrudálásban?
A 6xxx család uralja az ipari extrudálást, mivel a magnézium és a szilícium formájú Mg2Si kicsapódik, ami reagál a hőkezelésre, így az ötvözet valódi szilárdságot nyer, miközben elég puha marad ahhoz, hogy 450-500 Celsius fokon átnyomja a komplex szerszámokat.
A fém puhán hagyja a szerszámot, és ami a következő órákban történik, meghatározza az alumíniumötvözet végső tulajdonságait. A T5 temperben a profilt a présnél kényszerlevegővel hűtik, majd öregítik, ami alacsonyan tartja a torzítást a hosszú, karcsú keretelemeken. A T6 temperben a profilt vízzel hűtötték és mesterségesen öregítik nagyjából 180 Celsius fokon, ami növeli a szilárdságot, de egyúttal nagyobb maradó feszültséget is rögzít, ami vékony falaknál igazi szempont.
6063-T5
- Kényszerhűtés a préskijáratnál
- Természetes vagy egylépcsős mesterséges öregítés
- Kb. 185 MPa szakító, 145 MPa hozam
- Alacsony torzítás, standard választás a T-hornyos profilokhoz
6063-T6
- Vízhűtés, majd öregítés 180 Celsius fok közelében
- Kb. 240 MPa szakító, 215 MPa hozam
- Nagyjából 20-30 százalékkal erősebb, mint a T5
- Előnyös nagy terhelésű keretekhez és megmunkált alkatrészekhez
Ez az oka annak, hogy a standard tartomány a ipari alumínium extrudált profilok szakmalomból szinte teljes egészében 6063-ra épül, 6061-et nehéz szerkezeti elemeknek és CNC-megmunkált lemezeknek tartanak fenn.
Az indulat nem lábjegyzet a megrendelésen. A T5 és a T6 ugyanabból a tuskóból és ugyanabból a szerszámból indul ki, és a hűtési út önmagában akár 30 százalékkal is növeli a folyáshatárt.
Az alumíniumötvözet tulajdonságainak a falvastagsághoz és a terhelési osztályhoz való illeszkedése
Miután az ötvözet és az edzettség rögzített, a falvastagság és a sorozatméret praktikus karokká válnak a teherbírás, a merevség és a költségek beállításához.
Két azonos külső méretű 4040-es profil falvastagsága több mint 60 százalékkal eltérhet, a 2,0 mm-es gazdaságos faltól a 3,2 mm-es nagy szilárdságú falig. Az elhajlást a keresztmetszet tehetetlenségi nyomatéka szabályozza, így a vastagabb fal ugyanazon terhelés mellett érezhetően tovább tartja az egyenletet.
HS-8-4040F Gazdaságos 4040 T-nyílású alumínium profil 2,0 mm-es falakkal 40x40 mm-es keresztmetszetével, 2,0 mm-es falával és 8,2 mm-es résével ez a gazdaságos profil költségérzékeny építményekhez is megfelel. Ellentéte a közelben tárgyalt vastagabb falú 4040-es változatokkal, így pénztárcabarát megoldást kínál a könnyű keretekhez. Termék megtekintése → 
HS-8-4040D nagy szilárdságú 4040 profil 3,2 mm-es vastagságú falakkal Ez a 3,2 mm-es falú 4040-es profil 1,88 kg/m súlyú, és ellenáll a nagy terhelés alatti elhajlásnak, ami közvetlenül illusztrálja a vastagabb fal fent leírt előnyét. Furat nélküli kialakítása rugalmas fúrást tesz lehetővé az egyedi nagy teherbírású keretekhez. Termék megtekintése → A rés szélessége is számít: a 10,2 mm széles rés nehezebb t-anyákat és csavarokat hordoz, mint a 6 mm-es rés, ezért a 45-ös és 50-es sorozatú profilok rögzítik a legtöbb nagy fesztávú és rendkívül nagy teherbírású szerkezetet. A skála másik végén a laboratóriumok és a könnyű szekrények a súlyt és a tiszta kezelhetőséget részesítik előnyben a nyers kapacitással szemben, ahol a vékonyfalú 3030-as változatok kapják meg a helyüket.
HS-8-3030QL Könnyű 3030 T-hornyos profil laboratóriumi szerkezetekhez A mindössze 0,58 kg/m súlyú, 1,4 mm-es fal mellett ez a 30x30 mm-es profil illeszkedik a közelben említett könnyű laboratóriumi és szekrényes alkalmazásokhoz, ahol a súlycsökkentés és a tiszta kezelhetőség többet jelent, mint a maximális teherbírás. Termék megtekintése → 60%
A falvastagság szétosztása ugyanazon 4040-es külső profil gazdaságos és nagy szilárdságú változatai között, és a leggyorsabb módja a terhelési tartalék növelésének sorozatváltás nélkül.
- A katalógus megnyitása előtt határozza meg a terhelést, a tartományt és a működési környezetet.
- Alapértelmezés szerint a 6063-T5 szabványos keretezéshez; feljebb léphet a T6 vagy 6061-T6 szintre, ha a terhelés vagy a megmunkálási igény nő.
- Válassza ki a sorozatot a nyílásszélesség és a terhelési osztály szerint, ne csak a külső mérete alapján.
- Válassza ki a sorozat legkönnyebb falvastagságát, amely még mindig megfelel az eltérítési célnak.
- A profillal egyidejűleg adja meg az eloxált ezüstöt vagy feketét, mivel a késői befejezési döntések az utómunkálatok gyakori okai.
Gyakran ismételt kérdések az alumíniumötvözetek tulajdonságairól
Melyek az alumíniumötvözetek fő tulajdonságai?
A fejléc jellemzői az alacsony sűrűség (körülbelül 2,70 g/cm3), a szakítószilárdság nagyjából 90 és 570 MPa között, sorozattól és tempótól függően, erős korrózióállóság az önjavító oxidfilmből, magas hő- és elektromos vezetőképesség, valamint kiváló extrudálhatóság és megmunkálhatóság.
Melyik alumíniumötvözet a legjobb az ipari T-hornyos profilokhoz?
A 6063 a T5 vagy T6 temperálásban az iparág alapértelmezett, mert tisztán extrudál vékony, precíz résekbe, és egyenletesen eloxál. A 6061-T6 a továbbfejlesztett választás nagy terhelésű keretekhez és alkatrészekhez, amelyek jelentős CNC-megmunkálást igényelnek.
Mi a különbség a 6063-T5 és a 6063-T6 között?
Mindkettő ugyanazzal az extrudálással kezdődik. A T5 préseléskor levegőhűtéses és öregített, körülbelül 185 MPa szakítószilárdságú, míg a T6 vízhűtéses és mesterségesen öregített, körülbelül 240 MPa-ig. A kompromisszum valamivel nagyobb torzítási kockázat a T6-nál vékony szakaszokon.
Az eloxálás megváltoztatja az alumínium mechanikai tulajdonságait?
Nem. Az eloxálás a felületet 5-25 mikrométeres oxidréteggé alakítja, amely javítja a korrózióállóságot és a felületi keménységet, de nem változtatja meg a profil térfogati szilárdságát.
Bottom Line
A számokkal történő megadás működik: 2,70 g/cm3 sűrűség, 145-270 MPa folyási sáv a 6xxx családban, és egy 5-25 mikrométeres anódfilm lefedi az ipari keretezési döntések többségét.
