6063-T5 mot 6061-T6 aluminium: Styrke og utbøyning

6063-T5 versus 6061-T6 aluminiumprofiler: Hvilken passer best til ditt rammeverk?

To utstyrsrammer kan se nesten identiske ut, men én tegning krever legering 6063-T5, mens den andre spesifiserer 6061-T6. Den sterkere legeringen virker kanskje som det sikrere valget. Men vil den gjøre en lang tverrbjelke mindre bøyelig? Vil den gi en mer nøyaktig ferdig ramme?

6061-T6 gir høyere fasthet. 6063-T5 er ofte et godt valg for komplekse ekstruderte profiler og synlige rammeoverflater. Når en lang bjelke bøyer seg under last, er vanligvis tverrsnittet og spennvidden mer avgjørende enn legeringsbetegnelsen.

Å skille mellom fasthet, stivhet og produksjonskrav gjør valget mye enklere.

Start med legering og temper

6063 og 6061 er begge aluminiumslegeringer i 6xxx-serien, med magnesium og silisium som hovedlegeringselementer. Tallene identifiserer legeringene; T5 og T6 identifiserer deres temper.[1][2]

T5 betyr at materialet er kjølt fra en formingsprosess ved høy temperatur og deretter kunstig herdet. T6 betyr at det er løsningsvarmebehandlet og deretter kunstig herdet. Å sammenligne 6063-T5 med 6061-T6 endrer altså både legeringen og herdetilstanden. Det er missvisende å tilskrive alle forskjellene utelukkende legeringsnummeret eller å beskrive T5 og T6 enkelt som «luftkjølt» og «vannkjølt».[1][2][3]

Hvor mye sterkere er 6061-T6?

For en like-til-like referanse bruker tabellen nedenfor Hydros nordamerikanske ekstruderingdata for en 2 mm tykk sekssjon . Dette er de offentliggjorte minimumsverdi-eksemplene for den angitte tilstanden.[1][2]

Eiendom	6063-T5	6061-T6
Bruddfasthet, Rm	≥ 150 MPa	≥260 MPa
0,2 % flytegrense, Rp0.2	≥110 MPa	≥240 MPa
Forlengelse etter brudd	≥8%	≥8%

Disse verdiene er hentet fra produsentens oppgitte dataark. De er ikke resultatene av batchtester, typiske verdier eller universelle akseptgrenser i henhold til en kinesisk nasjonal standard. Forlengelsesverdiene bruker målelengdekonvensjonen som er angitt i kilde-dataene: 2 tommer eller fire ganger prøvestykkets diameter. Angi den gjeldende standarden og produktets dimensjoner i kjøpeordren.

Bruddstyrke beskriver den maksimale strekkspenningen som oppnås under en strekktest. 0,2 % flytegrense er mer nyttig når det gjelder permanent deformasjon under belastning.

På disse minimumsverdiene har 6061-T6 ca. 1,73 ganger strekkestyrken og 2,18 ganger flytegrensen til 6063-T5. Dette kan ha betydning når plassbegrensninger begrenser tverrsnittsstørrelsen og materialestyrken er den avgjørende kravet.

Det gjør det ikke betyr ikke at en fullstendig 6061-T6-ramme bærer 1,73 eller 2,18 ganger så mye last. Skjøter, lokale laster rundt spalter, knekking og utbøyning kan være avgjørende for hele monteringen før styrken.

Høyere styrke betyr ikke nødvendigvis mindre utbøyning

Styrke og stivhet svarer på ulike spørsmål. Elastisk modulus påvirker hvor mye et element bøyer seg så lenge det forblir innenfor det elastiske området. Aluminium Extrusion Manual oppgir en elastisitetsmodul på ca. 69 GPa både for 6061 og 6063.[3]

Med samme tverrsnitt, spennvidde, last og opplagerforhold har derfor en bjelke i 6061-T6 og en bjelke i 6063-T5 nesten samme beregnede elastiske utbøyning.

Tenk på en enkeltsupportert bjelke med en spennvidde på 1 000 mm og en last på 500 N i sentrum. La dens andre treghetsmoment være I = 100 000 mm⁴ og dens elastisitetsmodul E = 69 000 MPa. Når egenvekt, skjærdeformasjon og bevegelser i leddene ignoreres, gir formelen for liten utbøyning:[4]

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

Endre	Beregnet sentrumsutbøyning
Originalt tverrsnitt i 6063-T5	Ca. 1,51 mm
Samme tverrsnitt i 6061-T6	Ca. 1,51 mm
Dobbel I mens E beholdes uendret	Cirka 0,75 mm

Her står I for tverrsnittets bøyestivhet. En høyere profil i bøyeretningen eller en bedre fordeling av veggene og de indre hulrommene kan øke I. Å redusere den usupporterte spennvidden reduserer også utbøyningen.

Hvis en arbeidsplate buer eller en inspeksjonsfikstur beveger seg for mye under belastning, sjekk først tverrsnittet, spennvidden og leddstivheten. Hvis et element forblir bøyd etter at belastningen er fjernet, sjekk spenningsnivået og om et materiale med høyere fasthet er nødvendig. Dette forenklede eksemplet viser sammenhengen; det er ikke en lastvurdering for noen bestemt profil.

Der 6063-T5 gir mening

Industrielle rammeprofileringer kombinerer ofte flere sporer, relativt tykke vegger og indre hulrom. 6063 kan profileeres godt til slike former og gir ofte en god overflatekvalitet. Disse egenskapene hjelper til å forklare bruken av materialet i synlige rammeprofiler samt arkitektoniske eller dekorative profiler.[1][3]

6063 brukes også ofte når et dekorativt anodisert utseende er viktig. 6061 kan også anodiseres, inkludert hardanodisering, men å oppnå et jevnt utseende krever kanskje nærmere oppmerksomhet på materialet og prosessen. Hydros dataark for 6061 henviser lesere til 6063 når et dekorativt utseende er spesielt viktig.[1][2]

For en synlig maskinskjerme med komplekse spalter er 6063-T5 et fornuftig valg hvis designet allerede oppfyller kravene til styrke og deformasjon. Et høyere styrketall i seg selv er ikke en grunn til å bytte legering.

Der 6061-T6 bør undersøkes nærmere

For bærende koblingsdeler eller maskindeler som krever omfattende fresing, boring eller gjering, tilbyr 6061-T6 en attraktiv kombinasjon av styrke og bearbeidbarhet. Men bearbeidbarhet alene garanterer ikke en mer nøyaktig ferdigdel. Fastspenning, verktøyvalg, spånhåndtering og restspenninger påvirker også mål og deformasjon.[2][5]

6063-T5 kan også skjæres, borses og gjenges for vanlig rammebygging.

Sveiseskjøter krever en egen sjekk. Begge legeringene kan sveises med passende fremgangsmåter, men smeltesveising av varmebehandlet aluminium kan myke opp varmeinnvirkningsområdet. Vurder en sveist konstruksjon ut fra egenskapene til sveiskjøten, ikke ved å anta at grunnmetallens T5- eller T6-verdier fortsatt gjelder der.[6]

En praktisk valgkontrollliste

Arbeidsbenker, utstyrsinnekapslinger og beskyttelsesanordninger: Sjekk de faktiske belastningene, tverrsnittet, spennvidden og forbindelsene. Hvis både styrke og deformasjon er akseptable, vurder først 6063-T5, spesielt der sporforskjøtskompatibilitet og synlig overflatekvalitet er viktige.

Lastbærende deler med begrenset plass: Når tillatt tverrsnittsstørrelse er begrenset og beregningene viser at materialestyrken er utilstrekkelig, vurder 6061-T6. Sjekk også forbindelsene og lokal stabilitet.

Lange tverrbjelker og inspeksjonsfikser: Beregn utbøyning. Sammenlign med et høyere annet arealmoment, en kortere spennvidde eller en ekstra støtte. Å bytte til 6061-T6 alene gir ikke samme fordel.

Spesifiser hele legeringen og tempereringen på tegningen, for eksempel 6061-T6 , og sørg for at materiellsertifikatene stemmer overens med den leverte partien. Målepasser kontrollerer mål; utseende forteller deg noe om overflaten. Ingen av delene fastslår legeringen eller tempereringen. Materiellidentifikasjon krever relevant dokumentasjon for kjemisk sammensetning og mekaniske egenskaper.

Den nyttige spørsmålet er hva som begrenser prosjektet: motstand mot permanent deformasjon, kontroll av elastisk utbøyning eller egnethet for ekstrudering, bearbeiding og overflatebehandling. Når dette er klart, kan du bestemme om du skal bruke budsjettet ditt på en annen legering, et bedre profil eller en annen rammeoppbygging.