Vlastnosti hliníkové slitiny: Klíčová data pro výběr průmyslového profilu T-drážky

Poznámky materiálového inženýrství, řada průmyslového rámování

Tyč 6063-T5 vytlačovaná při teplotě přibližně 480 stupňů Celsia a chlazená v klidném vzduchu dosahuje meze kluzu blízko 145 MPa při hmotnosti pouze 2,70 g/cm3, což je asi třetina hustoty oceli. Tato dvě čísla vysvětlují většinu rozhodnutí v projektech průmyslového rámování zahrnujících základny strojů, ochranu, pracovní stanice a konstrukce dopravníků. Vlastnosti hliníkové slitiny však nikdy nejsou jediným číslem v technickém listu. Jsou souborem kompromisů mezi pevností, hmotností, odolností proti korozi, vodivostí a vyrobitelností a špatné vyvážení se rychle projeví jako rám, který se pod zatížením prohýbá, nebo povrch, který ve vlhké dílně zašpiní. Ve společnosti Shanghai Huishuo Aluminium Industry Technology Co., Ltd., rozhovory o výběru profilu začínají od těchto vlastností, protože slitina a temperování zvolené ve fázi lisování rozhodují o všem, co následuje: možnosti tloušťky stěny, třída zatížení, kvalita povrchové úpravy a konečná cena. Tato příručka uvádí vlastnosti, na kterých záleží, porovnává běžné rodiny slitin se skutečnými údaji a převádí tyto údaje do praktického kontrolního seznamu pro objednávání.

Co znamenají vlastnosti hliníkové slitiny pro kupující průmyslových profilů?

Vlastnosti hliníkové slitiny jsou měřitelné charakteristiky dané slitiny, včetně hustoty, pevnosti, odolnosti proti korozi, vodivosti a zpracovatelnosti, které rozhodují o tom, zda přežije konkrétní aplikaci.

Čistý hliník je měkký a tažný, ideální pro fóliové a vodičové kabely, ale téměř nepoužitelný pro nosný rám. Legování to mění. Řízené přidávání hořčíku, křemíku, mědi, manganu nebo zinku v kombinaci se správným zpracováním a tepelným zpracováním zvyšuje konečnou pevnost v tahu ze zhruba 90 MPa v komerční čistotě 1100 na přibližně 570 MPa v 7075-T6, zatímco hustota zůstává blízko 2,70 g/cm3 v téměř celém rozsahu.

Definice. Hliníková slitina je hliník kombinovaný s kontrolovaným přidáváním jednoho nebo více prvků, nejčastěji hořčíku, křemíku, mědi, manganu nebo zinku, pro zlepšení pevnosti, tvárnosti a odolnosti proti korozi nad rámec toho, co poskytuje čistý hliník.

Poměr hustoty a pevnosti k hmotnosti. Většina tvářených slitin má hmotnost mezi 2,68 a 2,81 g/cm3, což je důvod, proč hliníkový rám váží asi jednu třetinu ekvivalentní ocelové konstrukce.
Mechanická pevnost. Mez kluzu je zhruba 35 MPa pro žíhané 1100 až 500 MPa pro 7075-T6, s tepelně zpracovatelnými třídami 6xxx pokrývajícími pásmo 145 až 270 MPa, které většina rámovacích projektů potřebuje.
Odolnost proti korozi. Přírodní oxidový film o tloušťce pouhých několika nanometrů se znovu vytvoří během několika minut po poškrábání, což hliníku dodává jeho charakteristickou odolnost ve vlhkém a venkovním prostředí.
Tepelná a elektrická vodivost. Typické slitiny 6xxx přenášejí asi 200 W/mK tepla a přenášejí kolem 55 procent IACS, což je dostatečné množství pro chladiče, přípojnice a uzavřenou elektroniku.
Zpracovatelnost. Příručky o kovech, jako jsou ty od ASM International, řadí hliník mezi nejsnáze vytlačitelné, tvarovatelné a strojní kovy, což je přesně důvod, proč složité průřezy T-drážek zůstávají ekonomické.
Reakce na povrchovou úpravu. Eloxováním naroste přírodní film do upravené vrstvy o tloušťce 5 až 25 mikrometrů, čímž se přidá odolnost proti opotřebení, barevné možnosti a stabilní povrch pro tovární prostředí.

2,70 g/cm3

Typická hustota profilů 6xxx

570 MPa

Špičková pevnost v tahu, 7075-T6

55 %

IACS vodivost 6063-T5

Porovnané vlastnosti hliníkové slitiny: 6063 vs 6061 vs 7075

Pro průmyslové rámování do T-drážek je praktické rozhodnutí 6063 pro standardní profily a 6061 tam, kde se jedná o vyšší zatížení nebo těžké CNC obrábění.

Čtyřmístné označení oznamuje hlavní legující prvek: 1xxx je komerční čistota, 2xxx měď, 3xxx mangan, 5xxx hořčík, 6xxx hořčík plus křemík a 7xxx zinek. Každá rodina předvídatelným způsobem obchoduje vytlačitelnost s pevností a níže uvedená tabulka shromažďuje typické hodnoty pokojové teploty.

Přibližné typické hodnoty pokojové teploty pro běžné tvářené slitiny; přesné limity závisí na standardu, tvaru produktu a tloušťce průřezu
Slitina a temper	Hlavní legující prvky	Pevnost v tahu	Mez kluzu	Hustota	Typické použití
1100-O	99,0 procenta Al minimálně	90 až 130 MPa	35 MPa	2,71 g/cm3	Fóliové, chemické a potravinářské zařízení
5052-H32	2,5 procenta Mg	230 MPa	195 MPa	2,68 g/cm3	Plechové, námořní a přepravní díly
6063-T5	Mg 0,45 až 0,9, Si 0,2 až 0,6	185 MPa	145 MPa	2,70 g/cm3	T-drážkové profily, architektonické rámování
6061-T6	Mg 0,8 až 1,2, Si 0,4 až 0,8	310 MPa	270 MPa	2,70 g/cm3	Konstrukční díly, CNC obráběné díly
7075-T6	Zn 5,1 až 6,1, Mg 2,1 až 2,9, Cu 1,2 až 2,0	570 MPa	500 MPa	2,81 g/cm3	Letecký a kosmický průmysl a vysoce namáhané nástroje

Když projekt sedí mezi těmito dvěma tažnými koňmi řady 6, rozhodujícími faktory jsou odezva lisování a kalení a objem obrábění. Podrobně je porovnáme v našem Průvodce technickým výběrem 6061 versus 6063 .

Typická konečná pevnost v tahu slitinou a temperováním

1100-O

110 MPa

5052-H32

230 MPa

6063-T5

185 MPa

6061-T6

310 MPa

7075-T6

570 MPa

Typické údaje střední třídy sestavené z veřejných datových listů slitin

Jídlo s sebou

Pevnost závisí na obsahu legování, zatímco vytlačitelnost na čistotě. 7075-T6 poskytuje zhruba trojnásobek pevnosti v tahu než 6063-T5, ale jeho obsah zinku a mědi to vylučuje pro tenká, složitá žebra matrice s T-drážkou a jeho hustota 2,81 g/cm3 tiše vrací část výhody hmotnosti.

Proč tepelně zpracovatelné slitiny řady 6 dominují průmyslovému vytlačování

Rodina 6xxx dominuje průmyslovému vytlačování, protože hořčík a křemík tvoří Mg2Si precipitáty, které reagují na tepelné zpracování, takže slitina získává skutečnou pevnost a přitom zůstává dostatečně měkká, aby protlačila složité matrice při 450 až 500 stupních Celsia.

Kov zanechá matrici měkkou a to, co se stane během několika následujících hodin, určí konečné vlastnosti hliníkové slitiny. Při temperování T5 je profil chlazen na lisu nuceným vzduchem a poté stárnut, což udržuje nízké deformace na dlouhých, štíhlých rámových prvcích. U temperování T6 je profil kalený vodou a uměle zestárnutý při teplotě zhruba 180 stupňů Celsia, což zvyšuje pevnost, ale také blokuje více zbytkového napětí, což je u tenkých stěn skutečný zřetel.

6063-T5

Nucené chlazení vzduchem na výstupu lisu
Přirozené nebo jednostupňové umělé stárnutí
Asi 185 MPa v tahu, výtěžnost 145 MPa
Nízké zkreslení, standardní volba pro profily s T-drážkou

6063-T6

Vodní zchlazení a následné stárnutí při teplotě kolem 180 stupňů Celsia
Tah asi 240 MPa, výtěžnost 215 MPa
Zhruba o 20 až 30 procent silnější než T5
Preferováno pro vysoce zatížené rámy a obráběné díly

To je důvod, proč standardní rozsah průmyslové hliníkové vytlačované profily ze specializovaného závodu je postaven téměř výhradně na 6063, přičemž 6061 je vyhrazen pro těžké konstrukční prvky a CNC obráběné plechy.

Temper není poznámka pod čarou na objednávce. T5 a T6 vycházejí ze stejného sochoru a stejné matrice a samotná chladicí cesta posouvá mez kluzu až o 30 procent.

Přizpůsobení vlastností hliníkové slitiny tloušťce stěny a třídě zatížení

Jakmile jsou slitina a temperování pevné, tloušťka stěny a velikost série se stanou praktickými pákami pro ladění nosnosti, tuhosti a ceny.

Dva profily 4040 se stejnými vnějšími rozměry se mohou lišit o více než 60 procent v tloušťce stěny, od 2,0 mm ekonomické stěny po 3,2 mm vysokopevnostní stěnu. Průhyb se řídí momentem setrvačnosti průřezu, takže silnější stěna při stejném zatížení znatelně déle drží vyrovnání.

HS-8-4040F Ekonomický hliníkový profil 4040 s drážkou T s 2,0 mm stěnou S průřezem 40 x 40 mm, stěnou 2,0 mm a štěrbinou 8,2 mm je tento ekonomický profil vhodný pro budovy, které jsou citlivé na náklady. Kontrastuje s variantami 4040 s tlustšími stěnami, o kterých se hovořilo poblíž, a nabízí cenově výhodnou variantu pro lehké rámy. Zobrazit produkt →

HS-8-4040D vysoce pevný profil 4040 s 3,2 mm zesílenou stěnou Tento 3,2mm stěnový profil 4040 váží 1,88 kg/m a odolává deformaci při velkém zatížení, což přímo ilustruje výše popsanou výhodu silnější stěny. Jeho konstrukce bez děr umožňuje flexibilní vrtání pro vlastní rámy pro velké zatížení. Zobrazit produkt →

Šířka štěrbiny je také důležitá: 10,2 mm široká štěrbina nese těžší t-matice a šrouby než 6mm štěrbina, což je důvod, proč profily řady 45 a 50 ukotvují většinu konstrukcí s velkým rozpětím a mimořádně těžkým zatížením. Na druhém konci žebříčku laboratoře a lehké kryty upřednostňují hmotnost a čistou manipulaci před hrubou kapacitou, kde si své místo získávají tenkostěnné varianty 3030.

HS-8-3030QL Lehký 3030 T-drážkový profil pro laboratorní konstrukce S hmotností pouhých 0,58 kg/m se stěnou o tloušťce 1,4 mm se tento profil o rozměrech 30 x 30 mm hodí pro lehké laboratoře a zastřešení uvedené v okolí, kde na úsporách hmotnosti a čisté manipulaci záleží více než na maximální nosnosti. Zobrazit produkt →

60 %

Rozložení tloušťky stěny mezi ekonomickými a vysokopevnostními verzemi stejného vnějšího profilu 4040 a nejrychlejší způsob, jak přidat rezervu zatížení bez změny série.

Před otevřením katalogu definujte zatížení, rozpětí a provozní prostředí.
Výchozí hodnota je 6063-T5 pro standardní rámování; krok nahoru na T6 nebo 6061-T6, když se zvýší zatížení nebo požadavky na obrábění.
Vybírejte řadu podle šířky drážky a třídy zatížení, nikoli pouze podle vnější velikosti.
Vyberte nejlehčí tloušťku stěny v této sérii, která stále splňuje váš cíl vychýlení.
Současně s profilem zadejte eloxovaný stříbrný nebo černý, protože rozhodnutí o pozdní povrchové úpravě jsou častou příčinou přepracování.

Často kladené otázky o vlastnostech hliníkových slitin

Jaké jsou hlavní vlastnosti hliníkových slitin?

Hlavní vlastnosti jsou nízká hustota při asi 2,70 g/cm3, pevnost v tahu mezi zhruba 90 a 570 MPa v závislosti na sérii a temperaci, silná odolnost proti korozi samoopravitelné oxidové vrstvy, vysoká tepelná a elektrická vodivost a vynikající vytlačitelnost a obrobitelnost.

Která hliníková slitina je nejlepší pro průmyslové profily s T-drážkou?

6063 v temperování T5 nebo T6 je průmyslovým výchozím nastavením, protože se čistě vytlačuje do tenkých, přesných štěrbin a eloxuje rovnoměrně. 6061-T6 je vylepšená volba pro vysoce zatížené rámy a díly, které vyžadují rozsáhlé CNC obrábění.

Jaký je rozdíl mezi 6063-T5 a 6063-T6?

Oba začínají jako stejné vytlačování. T5 je chlazený vzduchem v lisu a zraje, přičemž dosahuje pevnosti v tahu asi 185 MPa, zatímco T6 je kalený vodou a uměle stárnutý, dosahuje asi 240 MPa. Kompromisem je mírně vyšší riziko zkreslení s T6 na tenkých řezech.

Změní eloxování mechanické vlastnosti hliníku?

Ne. Eloxování převádí povrch na vrstvu oxidu o tloušťce 5 až 25 mikrometrů, která zlepšuje odolnost proti korozi a tvrdost povrchu, ale nemění objemovou pevnost profilu.

Sečteno a podtrženo

Specifikace pomocí čísel funguje: hustota 2,70 g/cm3, pásmo výtěžnosti 145 až 270 MPa u řady 6xxx a anodický film o tloušťce 5 až 25 mikrometrů pokrývají většinu rozhodnutí o průmyslovém rámování.