6063-T5 respecte a 6061-T6 en alumini: resistència i flectió

extrusions d’alumini 6063-T5 i 6061-T6: Quina és la més adequada per al vostre bastidor?

Dos bastidors d’equipament poden semblar gairebé idèntics, però en un pla es demana l’aliatge 6063-T5 i en l’altre s’especifica el 6061-T6. L’aliatge més resistent pot semblar la tria més segura. Però farà que una biga llarga es deformi menys? Farà que el bastidor acabat sigui més precís?

l’aliatge 6061-T6 ofereix una resistència superior. L’aliatge 6063-T5 sovint és una bona opció per a perfils extruïts complexos i superfícies visibles del bastidor. Quan una biga llarga es doblega sota càrrega, normalment cal analitzar-ne la secció transversal i la llargada abans de considerar-ne la designació d’aliatge.

Distingir clarament entre resistència, rigidesa i requisits de fabricació simplifica molt la tria.

Comenceu per l’aliatge i el temple

tant el 6063 com el 6061 són aliatges d’alumini de la sèrie 6xxx, amb magnesi i silici com a elements principals d’aliatge. Els números identifiquen els aliatges; les designacions T5 i T6 indiquen els seus temples.[1][2]

T5 vol dir que el material es refreda des d’un procés de conformació a temperatura elevada i després es envelleix artificialment. T6 vol dir que es tracta tèrmicament en solució i després es envelleix artificialment. Per tant, comparar l’aliatge 6063-T5 amb l’aliatge 6061-T6 canvia tant l’aliatge com el tractament tèrmic. És enganyós atribuir totes les diferències només al número d’aliatge o descriure T5 i T6 simplement com a «refredats a l’aire» i «refredats a l’aigua».[1][2][3]

Quant és més resistent el 6061-T6?

Per a una referència equivalent, la taula següent fa servir les dades d’extrusió nord-americanes d’Hydro per a una gruix de secció de 2 mm . Aquestes són les exemples de valors mínims publicats per a l’estat indicat.[1][2]

Propietat	6063-T5	6061-T6
Resistència mecànica a la tracció, Rm	≥150 MPa	≥260 MPa
resistència al límit elàstic (0,2 %), Rp0.2	≥110 MPa	≥240 MPa
Allargament després de la fractura	≥8%	≥8%

Aquests valors provenen de les fulles de dades del fabricant citat. No són resultats d’assajos per lots, valors típics ni límits d’acceptació universals segons cap norma nacional xinesa. Els valors d’allargament fan servir la convenció de longitud de referència indicada a les dades originals: 2 polzades o quatre vegades el diàmetre de la proveta. Especificar la norma aplicable i les dimensions del producte a l’ordre de compra.

La resistència a la tracció màxima descriu la tensió de tracció màxima assolida durant un assaig de tracció. La resistència al límit elàstic (0,2 %) és més útil quan la preocupació és la deformació permanent sota càrrega.

Amb aquests valors mínims, l’aliatge 6061-T6 té aproximadament 1,73 vegades la resistència a la tracció i 2,18 vegades la resistència al límit elàstic (0,2 %) de l’aliatge 6063-T5. Això pot ser rellevant quan l’espai limita la mida de la secció i la resistència del material és el factor determinant.

Sí que ho fa nono vol dir que un bastidor complet de 6061-T6 suporti 1,73 o 2,18 vegades més càrrega. Els unions, les càrregues locals al voltant de les ranures, el pandeig i la fletxa poden ser els factors que governin l’estructura abans que la resistència del material.

Una resistència més elevada no implica necessàriament una menor deformació

La resistència i la rigidesa responen a preguntes diferents. Mòdul d'elasticitat influeix en la quantitat de flexió d’un element mentre roman dins de l’interval elàstic. El Manual d’extrusió d’alumini indica un mòdul d’elasticitat d’aproximadament 69 GPa tant per a l’aliatge 6061 com per a l’aliatge 6063.[3]

Per tant, amb la mateixa secció transversal, llum, càrrega i condicions de suport, una biga de 6061-T6 i una biga de 6063-T5 tenen una deformació elàstica calculada gairebé idèntica.

Considerem una biga simplement recolzada amb una llum de 1.000 mm i una càrrega de 500 N al seu centre. Suposem que el seu segon moment d’àrea és I = 100.000 mm⁴ i el seu mòdul d’elasticitat E = 69.000 MPa. Ignorant el pes propi, la deformació per tall i el moviment als nusos, la fórmula de la biga per petites deformacions dóna:[4]

Deformació al centre = FL³/(48EI) ≈ 1,51 mm.

Canvi	Deformació calculada al centre
Secció original en 6063-T5	Aproximadament 1,51 mm
Mateixa secció en 6061-T6	Aproximadament 1,51 mm
Dobla la I mentre es manté constant l’E	Aproximadament 0,75 mm

Aquí, la I representa la resistència a la flexió de la secció transversal. Una secció més alta en la direcció de la flexió o una millor distribució de les seves parets i cavitats interiors pot incrementar la I. Reduir la llum no suportada també redueix la fletxa.

Si un tauler de treball es corba o una fixació d’inspecció es mou massa sota càrrega, comproveu primer la secció, la llum i la rigidesa de les unions. Si un element roman corbat després de retirar la càrrega, comproveu el nivell de tensió i si cal un material de major resistència. Aquest exemple simplificat mostra la relació; no constitueix una classificació de càrrega per a cap perfil concret.

On té sentit utilitzar el 6063-T5

Les extrusions per a bastidors industrials sovint combinen múltiples ranures, parets relativament primes i cavitats interiors. El 6063 s’extrudeix bé en aquestes formes i pot oferir un bon acabat superficial. Aquestes qualitats ajuden a explicar-ne l’ús en bastidors exposats i perfils arquitectònics o decoratius.[1][3]

l’aliatge 6063 també és sovint preferit quan importa l’aspecte decoratiu de l’anodització. L’aliatge 6061 també es pot anoditzar, incloent-hi l’anodització dura, però aconseguir una aparença uniforme pot requerir una atenció més exhaustiva tant del material com del procés. La fitxa tècnica d’Hydro sobre el 6061 recomana als lectors l’ús del 6063 quan l’aspecte decoratiu és especialment important.[1][2]

Per a una protecció mecànica exposada amb ranures complexes, el 6063-T5 és una opció raonable si el disseny ja compleix els requisits de resistència i fletxa. Un nombre superior de resistència per si sol no constitueix un motiu per canviar d’aliatge.

On cal examinar més atentament el 6061-T6

Per a connectors portants o peces mecàniques que requereixen fresat, perforació o filetatge substancials, el 6061-T6 ofereix una combinació atractiva de resistència i maquinabilitat. Tanmateix, la maquinabilitat per si sola no garanteix una peça acabada més precisa. La fixació, les eines, l’evacuació de cargols i les tensions residuals també afecten les dimensions i la deformació.[2][5]

l’aliatge 6063-T5 també es pot tallar, fer forats i roscar per a la fabricació habitual de bastidors.

Les soldadures requereixen una inspecció separada. Tots dos aliatges es poden soldar amb procediments adequats, però la soldadura per fusió d’alumini tractat tèrmicament pot suavitzar la zona afectada pel calor. Avaluï una estructura soldada fent servir les propietats de la unió soldada, en lloc de suposar que els valors T5 o T6 del metall base encara són aplicables en aquesta zona.[6]

Una Llista de Verificació Pràctica per a la Selecció

Bancs de treball, carcasses d’equipaments i proteccions: Comproveu les càrregues reals, la secció, la llum i les connexions. Si tant la resistència com la fletxa són acceptables, avaluï primer el 6063-T5, especialment quan importen la compatibilitat amb les ranures i l’acabat visible.

Components portants en espais reduïts: Quan la mida màxima permesa de la secció està limitada i el càlcul mostra que la resistència del material és insuficient, avaluï el 6061-T6. Comproveu també les unions i l’estabilitat local.

Travesses llargues i dispositius d’inspecció: Calculeu la fletxa. Compareu un segon moment d’àrea més elevat, una llum més curta o un suport addicional. Canviar només a l’aliatge 6061-T6 no proporcionarà el mateix benefici.

Especifiqueu l’aliatge i el temple complets al plànol, com per exemple 6061-T6 , i assegureu-vos que els certificats de material coincideixin amb el lot rebut. Els peu de rei verifiquen les dimensions; l’aspecte us informa sobre la superfície. Cap dels dos determina l’aliatge ni el temple. La identificació del material requereix proves rellevants de composició química i de propietats mecàniques.

La pregunta útil és què limita el projecte: la resistència a la deformació permanent, el control de la fletxa elàstica o l’adäquació per a l’extrusió, el mecanitzat i l’acabat. Un cop això queda clar, podeu decidir si invertiu el pressupost en un aliatge diferent, una secció millor o una distribució de bastidor diferent.