Làm thế nào để kết hợp cấp độ thanh nhôm với công việc
Một thanh hoặc thanh nhôm chỉ tốt khi có sự phù hợp giữa hợp kim của nó, tính chất của nó và nhiệm vụ mà nó phải thực hiện. Độ bền, khả năng chống ăn mòn, khả năng gia công, khả năng hàn và chi phí thay đổi theo các hướng khác nhau và không có loại nào là tốt nhất cả. Cách tiếp cận thực tế là xác định yêu cầu chính trước tiên là - độ bền tĩnh, tuổi thọ mỏi, khả năng tiếp xúc với nước biển, khả năng hàn hoặc tốc độ gia công -, sau đó chọn loại đáp ứng được yêu cầu đó với tổng chi phí thấp nhất.
Giới hạn thành phần cho các loại được thảo luận ở đây được liệt kê trong EN 573-3, ISO 209 và GB/T 3190, đồng thời các dạng sản phẩm tuân theo các thông số kỹ thuật như ASTM B211 dành cho thanh và thanh hoàn thiện cán hoặc nguội-, ASTM B221 và GB/T 3191 dành cho thanh ép đùn và EN 755-2 dành cho các đặc tính cơ học của sản phẩm ép đùn. Các giá trị được trích dẫn dưới đây là kết quả theo chiều dọc điển hình đối với kho hàng thương mại và cần được xác nhận dựa trên mức tối thiểu áp dụng trước khi đưa ra thiết kế quan trọng về an toàn.
6061: Cấp độ cấu trúc mục đích chung-
6061 ở nhiệt độ T6 hoặc T651 là đặc tính của thanh nhôm công nghiệp. Nó kết hợp độ bền cơ học tốt với khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, đáp ứng tốt với quá trình anodizing và dễ dàng hàn bằng các quá trình khí trơ vonfram hoặc khí trơ kim loại. Hoạt động gia công tốt và độ ổn định kích thước sau khi gia công có thể dự đoán được khi thanh được cung cấp ở điều kiện T651 giảm ứng suất.
Tính chất điển hình:độ bền kéo khoảng 310 MPa, ứng suất bằng chứng 0,2% khoảng 275 MPa, độ giãn dài khoảng 10-17% tùy theo đường kính.
Sử dụng điển hình:khung kết cấu, khung máy móc, linh kiện xe đạp và xe máy, phần cứng hàng hải, phụ kiện xe tải và xe kéo, đồ gá lắp và đồ đạc.
Điểm xem:độ bền giảm đáng kể nếu vật liệu được hàn và không được -xử lý nhiệt- lại, do đó, các mối hàn trong các bộ phận 6061 chịu tải cao phải được thiết kế với mức cho phép thấp hơn.
7075: Sức mạnh tối đa kèm theo điều kiện
7075 là hợp kim kẽm-chịu nhiệt-có thể xử lý được bằng kẽm, đạt độ bền cao nhất trong các loại thương mại thông thường, với giá trị độ bền kéo trong khoảng 520-570 MPa ở điều kiện T6 hoặc T651. Nó được chỉ định trong đó việc tiết kiệm trọng lượng chiếm ưu thế, bao gồm các phụ kiện hàng không vũ trụ, phần cứng quân sự, các bộ phận treo ô tô hiệu suất cao, các bộ phận bắn cung và xe đạp cũng như các dụng cụ phải chịu được áp lực cao.
Hai hạn chế phải được tôn trọng. Đầu tiên, 7075 có khả năng chống ăn mòn kém hơn rõ rệt so với 6061, vì vậy các bộ phận tiếp xúc sẽ được hưởng lợi từ quá trình anod hóa, sơn hoặc lớp hoàn thiện bảo vệ khác. Thứ hai, tính khí T6 dễ bị nứt ăn mòn do ứng suất khi chịu lực căng theo hướng ngang ngắn; Nhiệt độ T73 hoặc T7351 quá cũ đánh đổi khoảng 10% sức mạnh để có khả năng chống chịu tốt hơn nhiều và là lựa chọn phù hợp cho các phần dày và ứng suất kéo kéo dài. Khả năng gia công tốt nhưng vật liệu có độ nhạy cao nên bán kính phi lê rộng sẽ giúp ích.
2024 và 5083 về Mệt mỏi và Nhiệm vụ Hàng hải
2024 là một hợp kim chịu lực bằng đồng{1}}có khả năng chống mỏi cao và độ bền tốt, độ bền kéo khoảng 470 MPa ở điều kiện T351. Nó được sử dụng rộng rãi trong các cấu trúc máy bay, vỏ cánh và các bộ phận khác, nơi tải trọng lặp đi lặp lại quan trọng hơn khả năng chống ăn mòn. Bare 2024 dễ bị ăn mòn và thường được cung cấp lớp phủ hoặc phải được anod hóa và sơn lót trước khi sử dụng; nó cũng khó hàn nên các mối nối thường được tán đinh hoặc bắt vít.
5083 thuộc họ 5xxx không-có thể xử lý bằng nhiệt{2}}và là loại tham chiếu cho dịch vụ hàng hải và đông lạnh. Nó có khả năng chống nước biển và không khí công nghiệp vượt trội, duy trì độ dẻo dai tốt ở nhiệt độ thấp và mối hàn sạch mà không bị mất độ bền ở vùng{5}}bị ảnh hưởng nhiệt. Độ bền kéo điển hình ở điều kiện H112 hoặc O nằm trong phạm vi 290{10}}305 MPa. Bởi vì hợp kim Al-Mg có thể trở nên nhạy cảm sau khi tiếp xúc kéo dài trên khoảng 65 độ, 5083 là một lựa chọn không tốt cho dịch vụ nóng hoặc cho thiết bị xử lý hoạt động ở nhiệt độ cao.
So sánh cấp độ trong nháy mắt
| Đẳng cấp và tính khí | Độ bền kéo điển hình | Ứng suất bằng chứng 0,2% điển hình | Chống ăn mòn | Tính hàn | Ứng dụng điển hình |
|---|---|---|---|---|---|
| 6061-T651 | 310 MPa | 275 MPa | Tốt | Tốt | Cấu trúc chung, đồ đạc, phụ kiện hàng hải |
| 6082-T6 | 310-340 MPa | 260-310 MPa | Tốt | Tốt | Các bộ phận kết cấu, phần cứng đường sắt và giao thông |
| 7075-T651 | 520-570 MPa | 460-500 MPa | Vừa phải | Khó | Phụ kiện hàng không vũ trụ, các bộ phận máy-có độ căng cao |
| 7075-T7351 | 470-510 MPa | 400-440 MPa | Vừa phải | Khó | Phần dày dưới tải trọng kéo dài |
| 2024-T351 | 470 MPa | 325 MPa | Nghèo nếu trần trụi | Khó | Cấu trúc máy bay, độ mỏi{0}}các bộ phận quan trọng |
| 5083-H112 | 290-305 MPa | 125-145 MPa | Xuất sắc | Xuất sắc | Khung tàu biển, bể đông lạnh, kết cấu hàn |
| 5052-H32 | 230-260 MPa | 195 MPa | Xuất sắc | Xuất sắc | Các bộ phận định hình, bể chứa, ống dẫn, trang trí anodized |
| 2011-T3 | 380 MPa | 295 MPa | Nghèo | Không được đề xuất | Các bộ phận máy trục vít tốc độ cao- |
Các hình thức, nhiệt độ và ghi chú gia công
Thanh nhôm công nghiệp được cung cấp ở dạng hình tròn, hình vuông, hình lục giác và hình chữ nhật, thường có đường kính hoặc-dẹt phẳng từ vài milimét đến vài trăm milimét, ở dạng thẳng có chiều dài 3 m hoặc 6 m hoặc được cắt theo kích cỡ. Thanh ép đùn, thanh cuộn và thanh hoàn thiện nguội- đều được sản xuất và chỉ định nhiệt độ cho biết sản phẩm đã được tăng cường như thế nào: T4 và T451 được xử lý bằng dung dịch và được lão hóa tự nhiên, T6 và T651 được lão hóa nhân tạo với T651 cũng được giảm căng thẳng bằng cách kéo căng và dòng T73 được lão hóa quá mức để chống ăn mòn do ứng suất. Các loại không{12}}có thể xử lý bằng nhiệt{13}}có ký hiệu H như H112 hoặc H32.
Để gia công, 6061-T651 cắt sạch ở tốc độ thông thường với khả năng kiểm soát phoi tốt và ứng suất dư thấp sau khi kéo dãn. 7075 máy nhanh hơn và để lại kết quả hoàn thiện tốt hơn nhưng có xu hướng biến dạng lớn hơn khi loại bỏ nhiều vật liệu, do đó, gia công thô với-bước giảm ứng suất trung gian là thông lệ. 5083 dẻo so với cấp độ 6xxx và 7xxx và thích tốc độ tiến dao cao, lượng nước làm mát dồi dào và dụng cụ sắc bén. Loại gia công tự do như 2011 mang lại năng suất tốt nhất trên máy tiện tự động nhưng không được hàn và cần lớp hoàn thiện bảo vệ để sử dụng ngoài trời.
Cân nhắc về chi phí và tính sẵn có
Nhiệt độ sẵn có:Thanh T651 phổ biến hơn nhiều so với thanh T6 ở đường kính lớn và cả hai loại này không nên được coi là có thể hoán đổi cho nhau khi độ ổn định quan trọng.
Hiệu ứng đường kính:tài sản giảm và giá tăng khi kích thước phần tăng lên, bởi vì tốc độ làm nguội qua trung tâm trở nên chậm hơn.
Chi phí hoàn thiện:7075 và 2024 thường cần anodizing hoặc sơn, điều này cần được tính vào lợi thế chi phí mua thấp hơn mà đôi khi chúng dường như có.
Mối hàn so với máy:chế tạo 5083 hàn thường rẻ hơn chi tiết 7075 được gia công phải được bảo vệ và kiểm tra.
Câu hỏi thường gặp
Hỏi: 6061 hay 7075 là lựa chọn tốt hơn cho khung kết cấu gia công?
6061-T651 là mặc định tốt hơn vì nó kết hợp đủ độ bền với khả năng chống ăn mòn tốt và chi phí thấp hơn. Chỉ chọn 7075-T651 khi việc tiết kiệm trọng lượng phù hợp với mức giá cao hơn và khả năng bảo vệ bề mặt bổ sung.
Hỏi: 7075 có thể hàn được không?
Không nên hàn tổng hợp 7075; các hợp kim trong họ này được coi là không thể hàn được bằng các quy trình hồ quang thông thường và mất nhiều độ bền trong vùng hàn. Thay vào đó, việc buộc chặt cơ học hoặc liên kết bằng chất kết dính được sử dụng.
Q: Nên sử dụng loại nào trong nước biển?
5083 là lựa chọn tiêu chuẩn để tiếp xúc với nước biển vì khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và khả năng hàn. 6061 cũng hoạt động tốt trong khí quyển biển nhưng nhạy cảm hơn khi ngâm trong thời gian dài.
Q: Làm cách nào để chọn giữa T6 và T73 cho 7075?
Sử dụng T6 hoặc T651 trong đó cường độ tối đa là động lực và bộ phận không chịu ứng suất kéo kéo dài xuyên suốt độ dày. Sử dụng T7351 cho các phần dày hoặc chịu tải kéo liên tục, vì nhiệt độ quá cao sẽ chống lại hiện tượng nứt ăn mòn do ứng suất.
Hỏi: Tại sao năm 2024 cần lớp hoàn thiện bảo vệ?
2024 chứa đồng, giúp nó bền và có khả năng chống mỏi nhưng lại dễ bị ăn mòn trong khí quyển và điện. Phủ, anodizing hoặc sơn lót là cách làm thông thường đối với các bộ phận hở.
Hỏi: Việc chỉ định tính khí có làm thay đổi giá nhiều không?
Đúng. Thanh T651 đã giảm bớt căng thẳng và thanh T7351 quá cũ cần phải xử lý thêm và thường đắt hơn thanh T6 thông thường, do đó, nhiệt độ chỉ phải được xác định khi quy trình thực sự yêu cầu.