6063-T5 срещу 6061-T6 алуминий: якост и отклонение

6063-T5 срещу 6061-T6 алуминиеви екструзии: Коя от тях е подходяща за вашата рамка?

Две оборудвани рамки могат да изглеждат почти идентични, но в един чертеж е посочен сплав 6063-T5, а в друг – 6061-T6. По-силната сплав може да изглежда като по-безопасен избор. Но ще намали ли тя огъването на дълга напречна греда? Ще направи ли крайната рамка по-точна?

6061-T6 предлага по-висока якост. 6063-T5 често е подходяща за сложни екструдирани профили и видими повърхности на рамките. Когато дълга греда се огъва под товар, обикновено трябва да се обърне внимание преди всичко на нейното напречно сечение и разстоянието между опорите, а не на означението на сплавта.

Разграничаването на якост, твърдост и изисквания към производството прави избора значително по-лесен.

Започнете със сплавта и термичната обработка

6063 и 6061 са алуминиеви сплави от серия 6xxx, като основните им легиращи елементи са магнезий и кремний. Цифрите идентифицират сплавите, а T5 и T6 – техните термични обработки.[1][2]

T5 означава, че материала е охладен от процес на формоване при висока температура и след това изкуствено стареен. T6 означава, че е подложен на термична обработка с разтворяване и след това изкуствено стареен. Сравнението на 6063-T5 с 6061-T6 следователно променя както сплавта, така и термичната обработка. Неправилно е да се приписват всички разлики само на номера на сплавта или да се описват T5 и T6 просто като „охлаждани на въздух“ и „охлаждани с вода“. [1][2][3]

Колко по-здрав е 6061-T6?

За сравнение при еднакви условия таблицата по-долу използва данни за екструзия от Hydro за Северна Америка за дебелина на сечението 2 mm . Това са публикуваните минимални стойности за посоченото състояние. [1][2]

Имот	6063-T5	6061-T6
Гранична здравина при опън, Rm	≥150 MPa	≥260 MPa
релативна здравина при 0,2 % деформация, Rp0.2	≥110 MPa	≥240 MPa
Опън при късване	≥8%	≥8%

Тези стойности са взети от техническите листове на посочения производител. Те не представляват резултати от изпитвания на партиди, типични стойности или универсални граници за приемане според китайски национален стандарт. Стойностите за удължение са определени според конвенцията за разстоянието между опорните точки, посочена в източниковите данни: 2 инча или четири пъти диаметърът на пробата. Укажете приложимия стандарт и размерите на продукта в поръчката.

Пределната здравина на опън описва максималното напрежение при опън, достигнато по време на изпитване на опън. Здравината при 0,2 % остатъчно удължение е по-полезна, когато основната загриженост е за възникване на постоянно деформиране под товар.

Според тези минимални стойности 6061-T6 има около 1,73 пъти по-висока здравина на опън и 2,18 пъти по-висока здравина при 0,2 % остатъчно удължение в сравнение с 6063-T5. Това може да има значение, когато ограниченията по място определят максималния размер на напречното сечение, а здравината на материала е определящият фактор.

То прави не това не означава, че цяла рамка от 6061-T6 ще поеме 1,73 или 2,18 пъти по-голям товар. Първоначално решаващи за цялата конструкция могат да бъдат връзките, локалните товари около прорезите, изпъкването (бъклането) и деформацията.

По-високата здравина не задължително означава по-малка деформация

Якостта и твърдостта отговарят на различни въпроси. Модул на упругостта влияе върху това колко много се огъва елементът, докато остава в еластичния диапазон. В Ръководството за алуминиеви профили е посочен модул на еластичност от около 69 GPa за 6061 и 6063.[3]

При еднакво напречно сечение, разстояние между опорите, натоварване и условия на подпиране изчисленията показват, че еластичното огъване на греда от 6061-T6 и греда от 6063-T5 е почти еднакво.

Разгледайте греда с просто подпиране, с разстояние между опорите 1000 мм и натоварване 500 N в центъра ѝ. Нека вторият момент на инерция е I = 100 000 mm⁴, а модулът на еластичност е E = 69 000 MPa. Ако пренебрегнем собствената тежест, деформацията поради срязване и движението във възлите, формулата за малки огъвания дава:[4]

Огъване в центъра = FL³/(48EI) ≈ 1,51 mm.

Промяна	Изчислено огъване в центъра
Оригинален профил от 6063-T5	Около 1,51 mm
Същият профил от 6061-T6	Около 1,51 mm
Удвоете I, като оставите E неизменено	Около 0,75 мм

Тук I представлява устойчивостта на напречното сечение на огъване. По-високо сечение в посоката на огъване или по-добро разпределение на стените и вътрешните кухини може да увеличи I. Намаляването на неподдържания разпон също намалява деформацията.

Ако работната повърхност се провисва или контролният шаблон се премества прекалено много под товар, първо проверете напречното сечение, разпона и стивостта на връзките. Ако елементът остава огънат след премахване на товара, проверете нивото на напрежение и дали е необходим материал с по-висока якост. Този опростен пример показва връзката; той не е сертифицирана товарна способност за конкретен профил.

Където 6063-T5 е подходящ

Промишлените рамкови екструзии често комбинират множество пазове, относително тънки стени и вътрешни кухини. 6063 се екструдира добре в такива форми и може да осигури добро повърхностно качество. Тези качества обясняват използването му в видими рамки и архитектурни или декоративни профили.[1][3]

6063 също често се предпочита, когато има значение декоративният анодизиран вид. 6061 също може да се анодизира, включително и твърдо анодизиране, но постигането на последователен вид може да изисква по-внимателно отношение към материала и процеса. В техническия документ на Hydro за 6061 се насочва внимание към 6063, когато декоративният вид е особено важен.[1][2]

За видима машинна защита със сложни прорези 6063-T5 е разумен избор, ако конструкцията вече отговаря на изискванията за якост и деформация. По-високата якост сама по себе си не е основание за смяна на сплавта.

Където 6061-T6 заслужава по-внимателно разглеждане

За носещи връзки или машинни части, които изискват значително фрезоване, свредене или нарязване на вътрешна резба, 6061-T6 предлага привлекателно съчетание от якост и обработваемост. Обаче обработваемостта сама по себе си не гарантира по-точен готов продукт. Фиксирането, инструментите, отвеждането на стружките и остатъчните напрежения също влияят върху размерите и деформациите.[2][5]

сплавът 6063-T5 също може да се реже, свърта и нарезва за обичайното производство на рамки.

Заварните шевове изискват отделна проверка. И двете сплави могат да се заваряват с подходящи процедури, но при фузионното заваряване на топлообработваем алуминий зоната, засегната от топлината, може да се омекне. Оценявайте заварена конструкция въз основа на характеристиките на заварния възел, а не чрез предположение, че стойностите за базовия метал T5 или T6 все още са валидни за тази зона.[6]

Практически списък за избор

Работни маси, корпуси на оборудване и предпазни огради: Проверете реалните натоварвания, напречното сечение, разстоянието между опорите и връзките. Ако както якостта, така и деформацията са приемливи, първо оценете 6063-T5, особено когато са важни съвместимостта с пазове и видимата повърхност.

Натоварени части с ограничено пространство: Когато допустимият размер на напречното сечение е ограничен и изчисленията показват, че якостта на материала е недостатъчна, оценете 6061-T6. Проверете също връзките и локалната устойчивост.

Дълги напречни греди и приспособления за инспекция: Изчислете деформацията. Сравнете по-голям втори момент на инерция, по-къса разстояние между опорите или допълнителна опора. Само смяната на сплавта на 6061-T6 няма да осигури същия ефект.

Укажете пълната сплав и термообработка в чертежа, например 6061-T6 , и се уверете, че сертификатите за материала съответстват на доставената партида. Шублерите проверяват размерите; външният вид показва качеството на повърхността. Нито един от тези методи не установява сплавта или термообработката. Идентификацията на материала изисква доказателства за химичния състав и механичните свойства.

Полезното въпрос е какво ограничава проекта: устойчивостта към постоянната деформация, контролът на еластичната деформация или пригодността за екструзия, машинна обработка и довършителни операции. Когато това стане ясно, можете да решите дали да изразходвате бюджета си за различна сплав, по-добър профил или различно оформление на рамката.