Typy stopów aluminium: przewodnik po seriach, właściwości i wskazówki dotyczące wyboru do zastosowań przemysłowych

W dwóch zamówieniach na ten sam profil z rowkiem T 4040 można określić różne metale: jeden kupujący pisze 6063-T5, inny nalega na 6061-T6, a różnica między obiema ofertami często sięga 10 do 20 procent. Ta różnica nie wynika z papierkowej roboty. Spośród typów stopów aluminium, wybrany gatunek decyduje o tym, jak duże obciążenie przenosi rama, jak czysto jest anodowana i czy warsztat CNC jest w stanie zachować tolerancję gotowej części. W tym przewodniku w prosty sposób przedstawiono czterocyfrowy system serii, porównano gatunki faktycznie pojawiające się w arkuszach specyfikacji przemysłowych i zakończono pięcioma kontrolami weryfikującymi deklarację dotyczącą stopu przed podpisaniem zamówienia.

Odkodowane typy stopów aluminium: co mówi czterocyfrowy kod

Pierwsza cyfra kodu każdego stopu aluminium do obróbki plastycznej określa jego główny pierwiastek stopowy i ta jedna cyfra pozwala przewidzieć większość tego, co kupujący powinien wiedzieć: górną granicę wytrzymałości, zachowanie korozyjne, spawalność i to, czy metal reaguje na obróbkę cieplną. Stopy aluminium dzielą się na dwie główne klasyfikacje: kute i odlewane. Stopy kute są walcowane, wytłaczane lub kute i opatrzone zwykłym czterocyfrowym kodem; stopy odlewane dodają przecinek dziesiętny, np. A356.0 i dominują w kształtach formowanych, a nie w profilach. Przemysłowe ramy z rowkiem T żyją prawie wyłącznie w rodzinie kutych 6xxx.

Stopy odlewane odzwierciedlają tę samą logikę w zakresie od 1xx.x do 8xx.x, ale wytłaczane profile ram maszynowych pochodzą z powyższego systemu kutego.

T5, T6 czy H32? Dlaczego przyrostek Temper zwiększa siłę bardziej niż nazwa stopu

Dwa sztabki o identycznym składzie chemicznym mogą różnić się granicą plastyczności o blisko 50 procent, ponieważ litery po myślniku opisują drogę obróbki, a nie sam metal. W przypadku 6063 stan odpuszczenia T5 wynosi około 145 MPa, podczas gdy T6 osiąga około 214 MPa. Różnica wynika z ciepła, a nie chemii.

Oznaczenia temperamentu działają w czterech szerokich grupach. F oznacza gotowy, O oznacza wyżarzany i miękki, H oznacza metal wzmocniony przez odkształcenie, który zyskuje wytrzymałość w wyniku pracy na zimno, a T oznacza metal poddany obróbce cieplnej, który zyskuje wytrzymałość w wyniku utwardzania wydzieleniowego. T5 to metoda przyjazna dla wytłaczania: profil schładza się w prasie, a następnie jest sztucznie starzony, co pozwala obniżyć koszty w przypadku długich serii profili. T6 wymaga osobnej obróbki roztworu i hartowania, co zwiększa wytrzymałość. W rodzinach niepoddawanych obróbce cieplnej, takich jak 3xxx i 5xxx, stosuje się zamiast tego stany H, gdzie H32 oznacza utwardzane przez odkształcenie i stabilizowane termicznie.

Porównanie wytrzymałości: ranking popularnych typów stopów aluminium

W przypadku najwyższej wytrzymałości na rozciąganie, 1100-O o czystości handlowej mieści się w pobliżu 90 MPa, gatunki 6xxx wołu roboczego rozciągają się w przybliżeniu od 186 do 310 MPa, a klasy lotniczej 7075-T6 osiągają wartość szczytową około 572 MPa, czyli prawie sześciokrotnie większą wytrzymałość od czystego aluminium. Poniższa tabela wykorzystuje typowe wartości podręcznikowe dla każdego stopu i stanu.

Sama siła nie rozstrzyga wyboru. Gatunki 7xxx zamieniają odporność na korozję i spawalność na wytrzymałość, dlatego żyją w przemyśle lotniczym, a nie w konstrukcjach fabrycznych. Gatunki 5xxx doskonale spawają i są odporne na słoną wodę, ale nie można ich poddawać obróbce cieplnej, więc ich wytrzymałość jest plateau. Rodzina 6xxx wygrywa w równowadze: solidna wytrzymałość, doskonała wytłaczalność, czyste anodowanie i pełna spawalność.

Które typy stopów aluminium pasują do poszczególnych zastosowań przemysłowych

Do ram przemysłowych, osłon i podstaw maszyn domyślnym wyborem są stopy 6xxx. Większość komercyjnych profili z rowkami teowymi, w tym asortyment produkowany przez Shanghai Huishuo Aluminium Industry Technology Co., Ltd., jest wytłaczana z 6063-T5, ponieważ stop łatwo przepływa w cienkie, złożone sekcje i przyjmuje jasne, równomierne anodowane wykończenie. 6061-T6 sprawdza się tam, gdzie płyty, wsporniki i obciążone złącza CNC wymagają wyższej wytrzymałości i lepszej obrabialności.

HS-8-4040D Profil aluminiowy o wysokiej wytrzymałości 4040 z rowkiem T W tym profilu 6063-T5 zastosowano ściankę pogrubioną o 3,2 mm w zakresie grubości rodziny 4040, co czyni go odpowiednim wyborem dla omawianych ciężkich ram i podstaw maszyn, bez wstępnie nawierconych otworów zapewniających elastyczny montaż. Zobacz produkt →

W przypadku jednego stopu inżynierowie dostosowują wydajność na podstawie geometrii, a nie składu chemicznego. Rodzina 4040 obejmuje grubości ścianek od 1,2 mm w ultracienkich wariantach do 4,5 mm w wersjach o bardzo dużej wytrzymałości, co zwiększa nośność bez zmiany stopu. Sekcje zoptymalizowane pod względem masy kierują się tą samą logiką w odwrotnej kolejności, obsługując ramy laboratoryjne i osłony świetlne, gdzie liczy się każdy kilogram.

HS-8-3030QL Lekki profil aluminiowy 3030 z rowkiem T Dzięki ściance o grubości 1,4 mm i masie 0,58 kg/m ten profil 30x30 mm znajduje się w najlżejszym punkcie dostosowywania wydajności w oparciu o geometrię, pasując do ram laboratoryjnych i lekkich osłon opisanych tam, gdzie oszczędność masy ma największe znaczenie. Zobacz produkt →

Różnica chemiczna między 6061 a 6063 jest niewielka na papierze, ale ma konsekwencje w produkcji, dlatego zasługuje na specjalne porównanie; jeden z nich jest dostępny w tym zestawieniu technicznym dwóch najczęściej wybieranych przez nabywców stopów aluminium do wytłaczania.

Profile niestandardowe i duże obciążenia: gdy standardowe profile nie wystarczą

Kiedy obciążenie punktowe przekracza to, co może wytrzymać standardowa ściana lub projekt wymaga przekroju, którego nie ma w katalogu, praktyczną odpowiedzią jest większa seria lub dedykowana forma zamiast innego stopu. Bardzo wytrzymałe profile 9090 i 120120 przenoszą obciążenia znacznie przekraczające zakres profili 4040, a niestandardowa matryca do wytłaczania zamienia unikalną sekcję w powtarzalny produkt możliwy do zamówienia.

HS-10-9090W Bardzo wytrzymały profil aluminiowy 9090 z rowkiem T W przypadku obciążeń punktowych przekraczających te, które przenoszą profile 4040, ta profila o wymiarach 90 x 90 mm ze wzmocnioną ścianą o grubości 5,4 mm oferuje niewymagającą spawania, modułową ramę o dużym obciążeniu, ilustrując serię wyjątkowo ciężkich elementów, odwoływaną do wymagających konstrukcji przemysłowych. Zobacz produkt →

Sprawdź przed zakupem: pięć kontroli sprawdzających roszczenie dotyczące stopu

Oświadczenie dostawcy dotyczące stopu można sprawdzić za pomocą pięciu praktycznych kontroli, z których żadna nie wymaga pełnego laboratorium. Przetestuj je na pierwszych artykułach, a następnie na losowych próbkach z produkcji seryjnej.

• Poproś o certyfikat testu młyna zawierający wykaz rzeczywistej chemii. Spec-grade 6063 zawiera od 0,20 do 0,60 procent krzemu i od 0,45 do 0,90 procent magnezu.
• Punktowo sprawdzaj przychodzący materiał za pomocą przenośnego spektrometru XRF. Potwierdza rodzinę stopów w ciągu kilku sekund i oznacza całkowitą substytucję.
• Przeprowadzić kontrolę gęstości wyciętej próbki poprzez wyparcie wody w stosunku do wartości bazowej 2,70 g/cm3 dla aluminium.
• Anoduj kupon testowy. Nadmiar żelaza powoduje matowienie wykończenia, więc szary, niejednolity wynik wskazuje na nieodpowiedni materiał na bazie złomu, w którym zawartość żelaza przekracza pułap 0,35%.
• Odwołaj się do standardów. ASTM B221 i EN 755-2 definiują minimalne wymagania mechaniczne dla profili wytłaczanych, a poważny dostawca może dopasować do nich swój asortyment.

Rodzaje stopów aluminium: często zadawane pytania

Jakie są główne typy stopów aluminium w zastosowaniach przemysłowych?

System kuty ma osiem serii, od 1xxx do 8xxx. Prace związane z urządzeniami przemysłowymi koncentrują się na 5xxx i 6xxx: 6063-T5 do profili z rowkami teowymi, 6061-T6 do części obrabianych i konstrukcyjnych oraz 5052-H32 do osłon blaszanych i środowisk morskich. 2xxx i 7xxx służą lotnictwu, natomiast 1100 i 3003 służą do folii, szyn zbiorczych i sprzętu chemicznego.

Czy 6063-T5 jest wystarczająco mocny dla ramy maszyny?

W przypadku większości ram, osłon i stacji roboczych tak. 6063-T5 plastyfikuje się przy około 145 MPa, a ugięcie ramy zwykle zależy od rozmiaru przekroju i rozpiętości bardziej niż od wytrzymałości stopu. W przypadku skoncentrowanych dużych obciążeń należy przejść na grubszą ściankę z tej samej serii lub przejść na wyjątkowo wytrzymały profil 8080 lub 9090 przed zmianą stopów.

Jaka jest rzeczywista różnica między T5 i T6?

Droga chłodzenia i starzenia. T5 chłodzi się w prasie wytłaczającej, a następnie poddaje się sztucznemu starzeniu; T6 poddaje się pełnej obróbce roztworowej i hartowaniu przed starzeniem. W przypadku 6063 różnica ta podnosi minimalną granicę plastyczności z około 145 MPa do około 214 MPa, co stanowi wzrost o około 45 do 50 procent, przy wyższych kosztach przetwarzania.

Który rodzaj stopu aluminium jest najlepiej odporny na korozję?

Czysty komercyjnie gatunek 1xxx i magnez 5xxx, przy czym 5052 jest standardowym wyborem w przypadku narażenia na słoną wodę. Stopy 6xxx są dobrze odporne na korozję i wytrzymują działanie na zewnątrz po anodowaniu. Unikaj polegania na gołych 2xxx lub 7xxx w środowiskach wilgotnych lub zasolonych, ponieważ zawartość miedzi i cynku sprawia, że ​​są to rodziny konstrukcyjne najmniej odporne na korozję.