6063-T5 pretī 6061-T6 alumīnijam: izturība un lieces deformācija

6063-T5 pretējumā 6061-T6 alumīnija ekstrūzijām: kura no tām piemērota jūsu rāmim?

Divas aprīkojuma rāmju konstrukcijas var izskatīties gandrīz identiski, tomēr vienā rasējumā norādīts sakausējums 6063-T5, bet otrā — 6061-T6. Spēcīgāks sakausējums var šķist drošāka izvēle. Tomēr vai tas samazinās garas pārseguma sijas izliekumu? Vai tas padarīs pabeigto rāmi precīzāku?

6061-T6 piedāvā augstāku stiprumu. 6063-T5 bieži ir piemērots sarežģītiem ekstrudētiem profiliem un redzamiem rāmja virsmām. Kad gara sija noliekas zem slodzes, tās šķērsgriezums un pārseguma garums parasti ir jāpārbauda pirms tās sakausējuma apzīmējuma.

Stipruma, stingrības un ražošanas prasību atdalīšana ievērojami vienkāršo izvēli.

Sāciet ar sakausējumu un termisko apstrādi

6063 un 6061 ir abas 6xxx sērijas alumīnija sakausējumu grupas sakausējumi, kuru galvenie leģēšanas elementi ir magnijs un silīcijs. Cipari identificē sakausējumus; T5 un T6 identificē to termisko apstrādi.[1][2]

T5 nozīmē, ka materiāls ir atdzesēts pēc augstas temperatūras formēšanas procesa un pēc tam mākslīgi vecināts. T6 nozīmē, ka materiāls ir risinājuma siltumapstrādāts un pēc tam mākslīgi vecināts. Tāpēc salīdzinot 6063-T5 ar 6061-T6 tiek mainīti gan sakausējums, gan termiskā apstrāde. Ir maldinoši katru atšķirību pieskaitīt tikai sakausējuma numuram vai vienkārši aprakstīt T5 un T6 kā „gaisā atdzesētu” un „ūdenī atdzesētu”.[1][2][3]

Cik stiprāks ir 6061-T6?

Lai nodrošinātu līdzvērtīgu atsauces punktu, zemāk esošajā tabulā izmantoti Hydro Ziemeļamerikas ekstrūzijas dati par 2 mm šķērsgriezuma biezumu . Šie ir publicētie minimālie rādītāji norādītajā stāvoklī.[1][2]

Īpašība	6063-T5	6061-T6
Galējā vilcējsprieguma izturība, Rm	≥150 MPa	≥260 MPa
0,2 % robežstiprība, Rp0.2	≥110 MPa	≥240 MPa
Garuma pēc lūzuma	≥8%	≥8%

Šīs vērtības ir no norādītā ražotāja datu lapām. Tās nav partijas testu rezultāti, tipiskās vērtības vai vispārēji pieņemamie ierobežojumi saskaņā ar Ķīnas nacionālo standartu. Garuma palielināšanās vērtības izmanto mērījumu garuma konvenciju, kas norādīta avota datu materiālos: 2 collas vai četrreiz parauga diametrs. Iepirkuma pasūtījumā norādiet piemērojamo standartu un produkta izmērus.

Galējā vilcējsprieguma stiprība raksturo maksimālo vilcējspriegumu, ko sasniedz vilcēstestā. 0,2 % pierādījuma stiprība ir noderīgāka, ja ir bažas par pastāvīgu deformāciju slodzes ietekmē.

Šajās minimālajās vērtībās 6061-T6 ir aptuveni 1,73 reizes lielāka vilcējsprieguma stiprība un 2,18 reizes lielāka pierādījuma stiprība nekā 6063-T5. Tas var būt svarīgi, kad telpas ierobežojumi nosaka šķērsgriezuma izmēru un materiāla stiprība ir galvenais nosacījums.

Tas dara nē tas nenozīmē, ka pilnīga 6061-T6 rāmis iztur 1,73 vai 2,18 reizes lielāku slodzi. Savienojumi, vietējās slodzes ap slotiem, izliekšanās un izliekšanās var būt pirmās robežojošās prasības montāžai.

Augstāka izturība ne vienmēr nozīmē mazāku izliekumu

Izturība un stingrums atbild uz dažādiem jautājumiem. Elastiskais modulis ietekmē, cik daudz elements izliecas, kamēr tas paliek elastības robežās. Alumīnija ekstrūzijas rokasgrāmatā norādīts elastības modulis aptuveni 69 GPa gan 6061, gan 6063 sakausējumiem.[3]

Ar vienādu šķērsgriezumu, laidumu, slodzi un balstiem 6061-T6 un 6063-T5 staru aprēķinātais elastīgais izliekums ir gandrīz vienāds.

Apsveriet vienkārši balstītu staru ar 1000 mm laidumu un 500 N slodzi tā centrā. Pieņemsim, ka tā otrās kārtas inercijas moments ir I = 100 000 mm⁴ un elastības modulis E = 69 000 MPa. Ignorējot pašsvaru, šķērsspēka deformāciju un savienojumu pārvietojumus, maza izliekuma stara formula dod:[4]

Centra izliekums = FL³/(48EI) ≈ 1,51 mm.

Mainīt	Aprēķinātais centra izliekums
Sākotnējais šķērsgriezums 6063-T5	Aptuveni 1,51 mm
Tāda pati šķērsgriezuma daļa no 6061-T6	Aptuveni 1,51 mm
Dubults I, saglabājot E nemainīgu	Aptuveni 0,75 mm

Šeit I apzīmē šķērsgriezuma pretestību liecē. Augstāka daļa lieces virzienā vai labāka tās sieniņu un iekšējo dobumu izvietošana var palielināt I. Nepatverto laidumu samazināšana arī samazina izliekumu.

Ja darba virsma noliekas vai pārbaudes fiksators pārāk daudz pārvietojas slodzes ietekmē, vispirms jāpārbauda šķērsgriezums, laidums un savienojumu stingrība. Ja elements paliek izliekts pēc slodzes noņemšanas, jāpārbauda sprieguma līmenis un vai nepieciešams materiāls ar augstāku stiprumu. Šis vienkāršotais piemērs parāda attiecības; tas nav slodzes reitings kādam konkrētam profilam.

Tur, kur 6063-T5 ir lietderīgs

Rūpnieciskajos rāmjos izmantotie ekstrūzijas profili bieži apvieno vairākus slotus, salīdzinoši plānas sieniņas un iekšējos dobumus. 6063 labi ekstrūzējas šādos veidos un var nodrošināt labu virsmas apdari. Šīs īpašības palīdz izskaidrot tā izmantošanu redzamos rāmjos un arhitektūras vai dekoratīvos profilos.[1][3]

6063 sakņojas arī tad, ja svarīga ir dekoratīva anodizēta izskata iegūšana. 6061 arī var anodizēt, tostarp arī cieto anodizēšanu, taču vienmērīga izskata iegūšanai var būt nepieciešama precīzāka uzmanība materiālam un procesam. Hydro 6061 datu lapa lasītājus virza uz 6063, ja dekoratīvais izskats ir īpaši svarīgs.[1][2]

Ja redzamam mašīnas aizsargam ar sarežģītiem slotiem dizains jau atbilst stipruma un izliekuma prasībām, tad 6063-T5 ir saprātīga izvēle. Augstāks stipruma skaitlis pats par sevi nav iemesls mainīt sakausējumu.

Kur 6061-T6 vajadzētu aplūkot tuvāk

Slodzes pārvadīšanas savienotājiem vai mašīnu daļām, kurām nepieciešama ievērojama frēzēšana, urbšana vai vītne, 6061-T6 piedāvā pievilcīgu stipruma un apstrādājamības kombināciju. Tomēr tikai labā apstrādājamība ne garantē precīzāku pabeigto detaļu. Arī fiksācija, rīku izvēle, strupu novadīšana un atlikušais spriegums ietekmē izmērus un izkropļojumus.[2][5]

6063-T5 var arī griezt, urbīt un vīt parastai rāmja izgatavošanai.

Metinājumiem nepieciešama atsevišķa pārbaude. Abus sakausējumus var metināt, izmantojot piemērotas procedūras, tomēr termiski apstrādājamā alumīnija savienošana ar loka metināšanu var samazināt siltuma ietekmētās zonas stiprumu. Metinātu konstrukciju novērtējiet, pamatojoties uz metinātā savienojuma īpašībām, nevis pieņemot, ka bāzes metāla T5 vai T6 vērtības tur joprojām spēkā.[6]

Praktisks izvēles pārbaudes saraksts

Darba galda virsmas, aprīkojuma korpusi un aizsargierīces: Pārbaudiet faktiskās slodzes, šķērsgriezumu, laidumu un savienojumus. Ja gan stiprums, gan izliekums ir pieļaujami, vispirms novērtējiet 6063-T5, īpaši tad, ja svarīga ir slotu savietojamība un redzams virsmas apdare.

Vietām ar ierobežotu telpu, kurās ir slodzes nesošas detaļas: Ja pieļaujamais šķērsgriezuma izmērs ir ierobežots un aprēķini rāda, ka materiāla stiprums nav pietiekams, novērtējiet 6061-T6. Pārbaudiet arī savienojumus un vietējo stabilitāti.

Garās šķērssijas un pārbaudes fiksācijas ierīces: Aprēķiniet izliekumu. Salīdziniet lielāko otro inercijas momentu, īsāku spēka pārneses attālumu vai papildu balstu. Tikai pāreja uz sakausējumu 6061-T6 neatdos tādu pašu priekšrocību.

Norādiet pilnu sakausējuma un termiskās apstrādes veidu zīmējumā, piemēram, 6061-T6 , un pārliecinieties, ka materiāla sertifikāti atbilst piegādātajai partijai. Kalibratori pārbauda izmērus; vizuālā pārbaude sniedz informāciju par virsmas stāvokli. Neviens no šiem paņēmieniem nenosaka sakausējuma veidu vai termisko apstrādi. Materiāla identifikācijai nepieciešami attiecīgi dati par ķīmisko sastāvu un mehāniskajām īpašībām.

Noderīgais jautājums ir, kas ierobežo projektu: pretestība pastāvīgai deformācijai, elastīgā izliekuma kontrole vai piemērotība ekstrūzijai, apstrādei ar griešanu un pabeigšanai. Kad tas ir skaidrs, varat izlemt, vai budžetu iztērēt citam sakausējumam, labākam profila veidam vai citam rāmja izkārtojumam.