ویژگی‌های آلیاژ آلومینیوم: داده‌های کلیدی برای انتخاب پروفایل T-Slot صنعتی

نکات مهندسی مواد، سری قاب بندی صنعتی

یک میله 6063-T5 که در حدود 480 درجه سانتیگراد اکسترود شده و در هوای ساکن سرد می شود، به قدرت تسلیم نزدیک به 145 مگاپاسکال می رسد در حالی که وزن آن تنها 2.70 گرم بر سانتی متر مکعب است که حدود یک سوم چگالی فولاد است. این دو عدد بیشتر تصمیمات را در پروژه های قاب بندی صنعتی که پایه های ماشین آلات، نگهبانی، ایستگاه های کاری و سازه های نوار نقاله را پوشش می دهند، توضیح می دهند. با این حال، خواص آلیاژ آلومینیوم هرگز یک عدد واحد در یک دیتاشیت نیست. آنها مجموعه ای از معاوضه ها بین استحکام، وزن، مقاومت در برابر خوردگی، رسانایی و قابلیت ساخت هستند و تعادل اشتباه به سرعت به عنوان یک قاب که تحت بار منحرف می شود یا سطحی که در یک کارگاه مرطوب لکه می شود نشان می دهد. در شرکت فناوری صنعت آلومینیوم شانگهای Huishuo، مکالمات انتخاب پروفیل از این ویژگی ها شروع می شود، زیرا آلیاژ و مزاج انتخاب شده در مرحله قالب، همه چیزهای زیر را تعیین می کند: گزینه های ضخامت دیوار، کلاس بار، کیفیت پایان، و هزینه نهایی. این راهنما ویژگی‌های مهم را مشخص می‌کند، خانواده‌های آلیاژی رایج را با ارقام واقعی مقایسه می‌کند، و آن ارقام را به یک چک لیست سفارشی عملی تبدیل می‌کند.

معنی خواص آلیاژ آلومینیوم برای خریداران پروفایل صنعتی چیست؟

خواص آلیاژ آلومینیوم ویژگی های قابل اندازه گیری یک آلیاژ معین از جمله چگالی، استحکام، مقاومت در برابر خوردگی، رسانایی و کارایی است که تعیین می کند که آیا در یک کاربرد خاص زنده بماند یا خیر.

آلومینیوم خالص نرم و انعطاف پذیر است و برای فویل و کابل هادی ایده آل است اما برای یک قاب تحمل بار تقریباً بی فایده است. آلیاژسازی آن را تغییر می دهد. افزودن‌های کنترل‌شده منیزیم، سیلیکون، مس، منگنز یا روی، همراه با عملیات مناسب و عملیات حرارتی، استحکام کششی نهایی را از تقریباً 90 مگاپاسکال در خلوص تجاری 1100 به حدود 570 مگاپاسکال در 7075-T6 افزایش می‌دهد، در حالی که چگالی تقریباً در کل محدوده 2.70 گرم در سانتی‌متر باقی می‌ماند.

تعریف. آلیاژ آلومینیوم آلومینیومی است که با افزودن‌های کنترل‌شده یک یا چند عنصر، معمولاً منیزیم، سیلیکون، مس، منگنز یا روی ترکیب می‌شود تا استحکام، شکل‌پذیری و مقاومت در برابر خوردگی را بیش از آنچه آلومینیوم خالص ارائه می‌کند، بهبود بخشد.

نسبت چگالی و استحکام به وزن. بیشتر آلیاژهای فرفورژه بین 2.68 و 2.81 گرم بر سانتی متر مکعب قرار دارند، به همین دلیل است که یک قاب آلومینیومی حدود یک سوم ساختار فولادی معادل وزن دارد.
استحکام مکانیکی. استحکام تسلیم تقریباً 35 مگاپاسکال برای 1100 تا 500 مگاپاسکال برای 7075-T6 است، با گریدهای 6xxx قابل عملیات حرارتی که باند 145 تا 270 مگاپاسکال را پوشش می دهد که اکثر پروژه های قاب بندی نیاز دارند.
مقاومت در برابر خوردگی. یک لایه اکسید طبیعی با ضخامت تنها چند نانومتر در عرض چند دقیقه پس از خراش دوباره شکل می‌گیرد و دوام خاصی را به آلومینیوم در سرویس‌های مرطوب و فضای باز می‌دهد.
هدایت حرارتی و الکتریکی. آلیاژهای معمولی 6xxx حدود 200 W/mK گرما را منتقل می‌کنند و حدود 55 درصد IACS را حمل می‌کنند که برای هیت سینک‌ها، شین‌ها و وسایل الکترونیکی محصور کافی است.
کارایی. کتابچه‌های راهنمای فلزات مانند آنهایی که از ASM International ارائه شده است، آلومینیوم را در میان آسان‌ترین فلزات مهندسی برای اکسترود، شکل‌دهی و ماشین‌کاری قرار می‌دهد، دقیقاً به همین دلیل است که مقاطع عرضی شیار T پیچیده مقرون به صرفه می‌مانند.
پاسخ به درمان سطحی آنودایز کردن فیلم طبیعی را به یک لایه مهندسی شده از 5 تا 25 میکرومتر تبدیل می کند و مقاومت در برابر سایش، گزینه های رنگی و سطحی پایدار برای محیط های کارخانه را اضافه می کند.

2.70 گرم بر سانتی متر مکعب

چگالی معمولی پروفیل های 6xxx

570 مگاپاسکال

حداکثر استحکام کششی، 7075-T6

55%

رسانایی IACS 6063-T5

مقایسه خواص آلیاژ آلومینیوم: 6063 در مقابل 6061 در مقابل 7075

برای قاب بندی T-slot صنعتی، تصمیم عملی به 6063 برای پروفیل های استاندارد و 6061 می رسد که در آن بارهای بالاتر یا ماشینکاری CNC سنگین درگیر است.

نام چهار رقمی عنصر آلیاژی اصلی را اعلام می کند: 1xxx خلوص تجاری، 2xxx مس، 3xxx منگنز، 5xxx منیزیم، 6xxx منیزیم به اضافه سیلیکون، و 7xxx روی است. هر خانواده قابلیت اکسترودپذیری را در برابر استحکام به روشی قابل پیش بینی معامله می کند و جدول زیر مقادیر معمول دمای اتاق را جمع آوری می کند.

مقادیر تقریبی معمولی دمای اتاق برای آلیاژهای معمولی فرفورژه؛ محدودیت های دقیق به استاندارد، فرم محصول و ضخامت بخش بستگی دارد
آلیاژ و مزاج	عناصر آلیاژی اصلی	استحکام کششی	قدرت تسلیم	تراکم	استفاده معمولی
1100-O	حداقل 99.0 درصد Al	90 تا 130 مگاپاسکال	35 مگاپاسکال	2.71 گرم بر سانتی متر مکعب	تجهیزات فویل، شیمیایی و غذایی
5052-H32	2.5 درصد Mg	230 مگاپاسکال	195 مگاپاسکال	2.68 گرم بر سانتی متر مکعب	قطعات ورق فلزی، دریایی و حمل و نقل
6063-T5	Mg 0.45 تا 0.9، Si 0.2 تا 0.6	185 مگاپاسکال	145 مگاپاسکال	2.70 گرم بر سانتی متر مکعب	پروفیل های اسلات T، قاب بندی معماری
6061-T6	Mg 0.8 تا 1.2، Si 0.4 تا 0.8	310 مگاپاسکال	270 مگاپاسکال	2.70 گرم بر سانتی متر مکعب	قطعات ساختاری، قطعات ماشینکاری CNC
7075-T6	روی 5.1 تا 6.1، Mg 2.1 تا 2.9، Cu 1.2 تا 2.0	570 مگاپاسکال	500 مگاپاسکال	2.81 گرم بر سانتی متر مکعب	ابزارآلات هوافضا و پر استرس

هنگامی که یک پروژه بین این دو موتور سری 6 قرار می گیرد، عوامل تعیین کننده پاسخ پرس-کونچ و حجم ماشینکاری هستند. ما آنها را با جزئیات در مورد خود مقایسه می کنیم راهنمای انتخاب فنی 6061 در مقابل 6063 .

استحکام کششی نهایی معمولی توسط آلیاژ و مزاج

1100-O

110 مگاپاسکال

5052-H32

230 مگاپاسکال

6063-T5

185 مگاپاسکال

6061-T6

310 مگاپاسکال

7075-T6

570 مگاپاسکال

ارقام معمولی میان‌رده که از برگه‌های اطلاعات عمومی آلیاژ گردآوری شده‌اند

غذای آماده

استحکام به دنبال محتوای آلیاژی است، در حالی که قابلیت اکسترودپذیری به دنبال خلوص است. 7075-T6 تقریباً سه برابر 6063-T5 استحکام کششی را ارائه می دهد، اما محتوای روی و مس آن را برای دنده های نازک و پیچیده یک قالب T-slot رد می کند و چگالی 2.81 گرم بر سانتی متر مکعب آن بی سر و صدا بخشی از مزیت وزن را به شما می دهد.

چرا آلیاژهای سری 6 قابل عملیات حرارتی بر اکستروژن صنعتی غالب هستند؟

خانواده 6xxx بر اکستروژن صنعتی غالب است، زیرا منیزیم و سیلیکون Mg2Si را تشکیل می‌دهند که به عملیات حرارتی پاسخ می‌دهند، بنابراین آلیاژ استحکام واقعی پیدا می‌کند در حالی که به اندازه‌ای نرم باقی می‌ماند تا قالب‌های پیچیده را در دمای 450 تا 500 درجه سانتی‌گراد فشار دهد.

این فلز قالب را نرم می‌کند و آنچه در چند ساعت آینده اتفاق می‌افتد، خواص نهایی آلیاژ آلومینیوم را تعیین می‌کند. در حالت T5، پروفیل در پرس با هوای اجباری خنک می شود و سپس پیر می شود، که اعوجاج را در اعضای بلند و باریک قاب نگه می دارد. در حالت T6، پروفیل در دمای 180 درجه سانتیگراد، آب را خاموش می کند و به طور مصنوعی پیر می شود، که استحکام را افزایش می دهد، اما در عین حال استرس باقیمانده بیشتری را درگیر می کند، که یک نکته واقعی برای دیوارهای نازک است.

6063-T5

خنک کننده هوای اجباری در خروجی پرس
پیری مصنوعی طبیعی یا تک مرحله ای
کشش حدود 185 مگاپاسکال، بازده 145 مگاپاسکال
اعوجاج کم، انتخاب استاندارد برای پروفایل های T-slot

6063-T6

آب را خاموش کنید، سپس در دمای 180 درجه سانتیگراد کهنه کنید
کشش حدود 240 مگاپاسکال، تسلیم 215 مگاپاسکال
تقریباً 20 تا 30 درصد قوی تر از T5 است
برای قاب های پر بار و قطعات ماشین کاری شده ترجیح داده می شود

به همین دلیل است که محدوده استاندارد پروفیل های اکستروژن آلومینیوم صنعتی از یک آسیاب تخصصی تقریبا به طور کامل بر روی 6063 ساخته شده است، با 6061 برای اعضای ساختاری سنگین و صفحات ماشینکاری CNC.

Temper پاورقی در سفارش خرید نیست. T5 و T6 از یک بیلت و یک قالب شروع می شوند و مسیر خنک کننده به تنهایی قدرت تسلیم را تا 30 درصد افزایش می دهد.

تطبیق خواص آلیاژ آلومینیوم با ضخامت دیوار و کلاس بار

هنگامی که آلیاژ و حرارت ثابت شدند، ضخامت دیواره و اندازه سری به اهرم های عملی برای تنظیم ظرفیت بار، سفتی و هزینه تبدیل می شوند.

دو پروفیل 4040 با ابعاد بیرونی یکسان می توانند بیش از 60 درصد از نظر ضخامت دیوار متفاوت باشند، از یک دیوار اقتصادی 2.0 میلی متر تا یک دیوار با مقاومت بالا 3.2 میلی متر. انحراف توسط لحظه اینرسی سطح مقطع کنترل می شود، بنابراین دیواره ضخیم تر تراز را به میزان قابل توجهی تحت همان بار نگه می دارد.

پروفیل آلومینیومی HS-8-4040F اقتصادی 4040 T-Slot با دیوار 2.0 میلی متری این پروفیل مقرون به صرفه با سطح مقطع 40x40 میلی متر، دیوار 2.0 میلی متر و شکاف 8.2 میلی متری مناسب سازه های حساس به هزینه است. این در تضاد با انواع دیوار ضخیم 4040 است که در این نزدیکی بحث شده است، و گزینه ای مقرون به صرفه برای قاب های سبک ارائه می دهد. مشاهده محصول →

نمایه HS-8-4040D 4040 با استحکام بالا با دیواره ضخیم 3.2 میلی متر این پروفیل 4040 با دیواره 3.2 میلی متری 1.88 کیلوگرم بر متر وزن دارد و در برابر انحراف تحت بارهای سنگین مقاومت می کند، که به طور مستقیم مزیت دیواره ضخیم تر را که در بالا توضیح داده شد نشان می دهد. طراحی بدون سوراخ آن امکان حفاری انعطاف پذیر را برای قاب های سنگین سفارشی می دهد. مشاهده محصول →

عرض شکاف نیز مهم است: یک شکاف با عرض 10.2 میلی‌متر مهره‌ها و پیچ‌های سنگین‌تری نسبت به شکاف‌های 6 میلی‌متری حمل می‌کند، به همین دلیل است که پروفیل‌های سری 45 و 50 بیشتر سازه‌های با دهانه بزرگ و بسیار سنگین را ثابت می‌کنند. در انتهای دیگر ترازو، آزمایشگاه‌ها و محفظه‌های سبک وزن و حمل و نقل تمیز را بر ظرفیت خام اولویت می‌دهند، جایی که انواع دیوار نازک 3030 جایگاه خود را به دست می‌آورند.

HS-8-3030QL HS-8-3030QL 3030 T-Slot Profile برای سازه های آزمایشگاهی این پروفیل 30×30 میلی‌متری با وزن 0.58 کیلوگرم در متر با دیوار 1.4 میلی‌متری، با کاربردهای آزمایشگاهی سبک و محفظه‌ای که در نزدیکی ذکر شده‌اند، مناسب است، جایی که صرفه‌جویی در وزن و جابجایی تمیز بیش از حداکثر ظرفیت بار است. مشاهده محصول →

60%

ضخامت دیواره بین نسخه‌های مقرون‌به‌صرفه و با استحکام همان نمایه بیرونی 4040 پخش می‌شود و سریع‌ترین راه برای اضافه کردن ذخیره بار بدون تغییر سری است.

قبل از باز کردن کاتالوگ، بار، دهانه و محیط عملیاتی را تعریف کنید.
پیش فرض 6063-T5 برای قاب بندی استاندارد. هنگامی که بارها یا نیازهای ماشینکاری افزایش می یابد، به T6 یا 6061-T6 بروید.
سری ها را بر اساس عرض شکاف و کلاس بار انتخاب کنید نه تنها بر اساس اندازه بیرونی.
سبک ترین ضخامت دیوار را در آن سری انتخاب کنید که همچنان با هدف انحراف شما مطابقت دارد.
نقره ای یا مشکی آنودایز شده را همزمان با نمایه مشخص کنید، زیرا تصمیم گیری های دیرهنگام یکی از دلایل رایج کار مجدد است.

سوالات متداول در مورد خواص آلیاژ آلومینیوم

خواص اصلی آلیاژهای آلومینیوم چیست؟

ویژگی های سرفصل عبارتند از چگالی کم در حدود 2.70 گرم بر سانتی متر مکعب، استحکام کششی بین 90 تا 570 مگاپاسکال بسته به سری و مزاج، مقاومت در برابر خوردگی قوی ناشی از فیلم اکسیدی خود ترمیم شونده، هدایت حرارتی و الکتریکی بالا، و قابلیت اکسترودپذیری و ماشین کاری عالی.

کدام آلیاژ آلومینیوم برای پروفیل های شیار T صنعتی بهتر است؟

6063 در حالت T5 یا T6 پیش فرض صنعت است زیرا به طور تمیز در شکاف های نازک و دقیق اکسترود می شود و به طور یکنواخت آنودایز می شود. 6061-T6 برای قاب های با بار بالا و قطعاتی که نیاز به ماشینکاری CNC قابل توجهی دارند، انتخابی است که به مرحله بالا می رود.

تفاوت بین 6063-T5 و 6063-T6 چیست؟

هر دو به صورت یک اکستروژن شروع می شوند. T5 در پرس با هوا خنک می شود و پیر می شود و به مقاومت کششی 185 مگاپاسکال می رسد، در حالی که T6 با آب خاموش شده و به طور مصنوعی پیر می شود و به حدود 240 مگاپاسکال می رسد. ریسک اعوجاج با T6 در مقاطع نازک کمی بالاتر است.

آیا آندایز کردن خواص مکانیکی آلومینیوم را تغییر می دهد؟

خیر. آنودایز کردن سطح را به یک لایه اکسیدی 5 تا 25 میکرومتری تبدیل می کند که مقاومت در برابر خوردگی و سختی سطح را بهبود می بخشد، اما استحکام حجیم پروفیل را تغییر نمی دهد.

خط پایین

تعیین بر اساس اعداد کار می کند: چگالی 2.70 گرم بر سانتی متر مکعب، باند تسلیم 145 تا 270 مگاپاسکال در خانواده 6xxx، و یک فیلم آندی 5 تا 25 میکرومتری اکثر تصمیمات قاب بندی صنعتی را پوشش می دهد.