6063-T5 versus 6061-T6 aluminium: sterkte en doorbuiging

6063-T5 versus 6061-T6 aluminiumprofielen: welke past bij uw frame?

Twee apparatuurframes kunnen er bijna identiek uitzien, maar op de ene tekening staat 6063-T5 en op de andere 6061-T6. Het sterkere legering lijkt misschien de veiligere keuze. Maar zal het een lange dwarsbalk minder doen doorbuigen? En zal het het eindframe nauwkeuriger maken?

6061-T6 biedt hogere sterkte. 6063-T5 is vaak geschikt voor complexe geëxtrudeerde profielen en zichtbare framesoppervlakken. Wanneer een lange balk doorbuigt onder belasting, zijn meestal de dwarsdoorsnede en de overspanning belangrijker dan de legeringsaanduiding.

Als u sterkte, stijfheid en productievereisten van elkaar scheidt, wordt de keuze veel eenvoudiger.

Begin met de legering en het temper

6063 en 6061 zijn beide legeringen uit de 6xxx-serie aluminium, met magnesium en silicium als belangrijkste legeringselementen. De cijfers identificeren de legeringen; T5 en T6 geven hun temper aan.[1][2]

T5 betekent dat het materiaal is afgekoeld vanaf een vormgevingsproces bij verhoogde temperatuur en vervolgens kunstmatig is verouderd. T6 betekent dat het is opgelost en vervolgens kunstmatig is verouderd. Een vergelijking van 6063-T5 met 6061-T6 wijzigt dus zowel de legering als de warmtebehandeling. Het is misleidend om elk verschil uitsluitend toe te schrijven aan het legeringsnummer of om T5 en T6 eenvoudig te omschrijven als ‘luchtgekoeld’ en ‘watergekoeld’.[1][2][3]

Hoeveel sterker is 6061-T6?

Voor een gelijkwaardige referentie gebruikt de onderstaande tabel de Noord-Amerikaanse extrusiegegevens van Hydro voor een dikte van 2 mm . Dit zijn de gepubliceerde minimumwaarden voor de genoemde toestand.[1][2]

Eigendom	6063-T5	6061-T6
Uiteindelijke treksterkte, Rm	≥150 MPa	≥260 MPa
0,2%-vloeigrens, Rp0.2	≥110 MPa	≥240 MPa
Rek na breuk	≥8%	≥8%

Deze waarden zijn afkomstig van de door de producent vermelde technische gegevensbladen. Het betreft geen resultaten van partijtests, typische waarden of universele aanvaardingsgrenzen volgens een Chinees nationaal norm. De rekwaarden zijn gebaseerd op de in de bronvermelding aangegeven meetlengte: 2 inch of vier keer de monsterdiameter. Geef de toepasselijke norm en de productafmetingen op in de aankooporder.

De treksterkte bij breuk geeft de maximale trekspanning aan die wordt bereikt tijdens een trekproef. De 0.2%-vloeigrens is nuttiger wanneer het gaat om permanente vervorming onder belasting.

Op basis van deze minimumwaarden heeft 6061-T6 ongeveer 1,73 keer de treksterkte en 2,18 keer de vloeigrens van 6063-T5. Dat kan van belang zijn wanneer de beschikbare ruimte de doorsnede beperkt en de materiaalsterkte de bepalende factor is.

Het doet het niet betekent niet dat een volledig frame van 6061-T6 1,73 of 2,18 keer zoveel belasting kan dragen. Verbindingen, lokale belastingen rond sleuven, knik en doorbuiging kunnen eerder de beperkende factoren zijn voor de assemblage.

Een hogere sterkte betekent niet noodzakelijkerwijs minder doorbuiging

Sterkte en stijfheid beantwoorden verschillende vragen. Elastische Modulus beïnvloedt hoeveel een profiel buigt zolang het binnen het elastische bereik blijft. De Aluminium Extrusion Manual vermeldt een elasticiteitsmodulus van ongeveer 69 GPa voor zowel 6061 als 6063.[3]

Bij dezelfde doorsnede, overspanning, belasting en oplegcondities hebben een 6061-T6-balk en een 6063-T5-balk daarom bijna dezelfde berekende elastische doorbuiging.

Beschouw een simpel gesteunde balk met een overspanning van 1.000 mm en een belasting van 500 N in het midden. Stel dat het tweede traagheidsmoment I = 100.000 mm⁴ bedraagt en de elasticiteitsmodulus E = 69.000 MPa. Wanneer we het eigen gewicht, afschuifvervorming en beweging in de verbindingen negeren, geeft de kleine-doorbuigingsformule voor balken het volgende resultaat:[4]

Doorbuiging in het midden = FL³/(48EI) ≈ 1,51 mm.

Verandering	Berekende doorbuiging in het midden
Oorspronkelijke doorsnede in 6063-T5	Ongeveer 1,51 mm
Dezelfde doorsnede in 6061-T6	Ongeveer 1,51 mm
Dubbel de I terwijl E ongewijzigd blijft	Ongeveer 0,75 mm

Hier staat I voor de weerstand van de doorsnede tegen buiging. Een hogere doorsnede in de buigingsrichting of een betere verdeling van de wanden en interne holten kan I vergroten. Het verminderen van de niet-ondersteunde overspanning vermindert ook de doorbuiging.

Als een werkblad doorbuigt of een inspectiefixture te veel beweegt onder belasting, controleer dan eerst de doorsnede, de overspanning en de stijfheid van de verbindingen. Als een profiel na het verwijderen van de belasting gebogen blijft, controleer dan het spanningsniveau en of een materiaal met een hogere sterkte nodig is. Dit vereenvoudigde voorbeeld toont de relatie; het is geen belastingsclassificatie voor een specifiek profiel.

Waar 6063-T5 zinvol is

Industriële frameprofielen hebben vaak meerdere groeven, relatief dunne wanden en interne holten. 6063 laat zich goed extruderen in dergelijke vormen en kan een goede oppervlakteafwerking bieden. Deze eigenschappen verklaren waarom het wordt gebruikt in zichtbare frames en architectonische of decoratieve profielen.[1][3]

6063 wordt ook vaak verkozen wanneer een decoratieve geanodiseerde afwerking belangrijk is. 6061 kan eveneens worden geanodiseerd, inclusief hard anodiseren, maar het bereiken van een consistente afwerking vereist mogelijk meer aandacht voor het materiaal en het proces. Hydro’s technische gegevensblad voor 6061 verwijst lezers naar 6063 wanneer een decoratieve afwerking bijzonder belangrijk is.[1][2]

Voor een zichtbare machinescherm met complexe sleuven is 6063-T5 een verstandige keuze, mits het ontwerp al voldoet aan de vereisten voor sterkte en doorbuiging. Een hoger sterktecijfer op zich is geen reden om van legering te wisselen.

Waar 6061-T6 nadere aandacht verdient

Voor dragende verbindingselementen of machineonderdelen die uitgebreid moeten worden gefreesd, geboord of ingebrand, biedt 6061-T6 een aantrekkelijke combinatie van sterkte en bewerkbaarheid. Bewerkbaarheid alleen garandeert echter niet een nauwkeuriger eindproduct. Ook de bevestiging, gereedschapskeuze, spaanafvoer en restspanningen beïnvloeden de afmetingen en vervorming.[2][5]

6063-T5 kan ook worden gezaagd, geboord en ingebrand voor gewone framefabricage.

Lassen vereist een afzonderlijke controle. Beide legeringen kunnen worden gelast met geschikte procedures, maar het smeltlassen van warmtebehandelbaar aluminium kan de warmtebeïnvloede zone verzwakken. Evalueer een gelaste constructie aan de hand van de eigenschappen van de gelaste verbinding, in plaats van te veronderstellen dat de T5- of T6-waarden van het basismetaal daar nog steeds van toepassing zijn.[6]

Een praktische selectielijst

Werkbanken, apparatuurbehuizingen en beveiligingen: Controleer de werkelijke belastingen, doorsnede, overspanning en verbindingen. Indien zowel de sterkte als de doorbuiging voldoen, evalueer dan eerst 6063-T5, vooral waar sleufcompatibiliteit en zichtbare afwerking van belang zijn.

Belastingdragende onderdelen met beperkte ruimte: Wanneer de toegestane doorsnedebeperkt is en berekeningen aantonen dat de materiaalsterkte onvoldoende is, evalueer dan 6061-T6. Controleer ook de verbindingen en lokale stabiliteit.

Lange dwarsbalken en inspectiefixtures: Bereken de doorbuiging. Vergelijk een hoger tweede traagheidsmoment, een kortere overspanning of een extra ondersteuning. Alleen overschakelen naar 6061-T6 levert niet hetzelfde voordeel op.

Geef de volledige legering en uitharding op de tekening aan, bijvoorbeeld 6061-T6 , en zorg ervoor dat de materiaalcertificaten overeenkomen met de geleverde partij. Schuifmaatcontrole bevestigt de afmetingen; het uiterlijk geeft informatie over het oppervlak. Geen van beide bepaalt de legering of uitharding. Materiaalidentificatie vereist bewijs van de relevante chemische samenstelling en mechanische eigenschappen.

De nuttige vraag is wat het project beperkt: weerstand tegen blijvende vervorming, controle van elastische doorbuiging of geschiktheid voor extrusie, bewerking en afwerking. Zodra dit duidelijk is, kunt u beslissen of u uw budget wilt besteden aan een andere legering, een beter profiel of een andere frameopbouw.