Kiedy rama maszyny jest zbudowana z wytłaczanego aluminium 6061-T6, liczbą przewidującą pierwsze trwałe zagięcie jest granica plastyczności aluminium , a nie wytrzymałość na rozciąganie. W stanie T6 6061 ma typową granicę plastyczności wynoszącą 276 MPa, więc element konstrukcyjny zaczyna przyjmować odkształcenie w pobliżu tego naprężenia, na długo przed osiągnięciem wytrzymałości na rozciąganie 290 MPa.
Ma to znaczenie w przypadku ram z rowkami teowymi, ponieważ większość połączeń i belek zaprojektowano tak, aby zachowały elastyczność. Jeśli inżynier dobierze rozpiętość o maksymalnej wytrzymałości na rozciąganie, rama może trwale ugiąć się na długo przed pęknięciem. Granica plastyczności jest praktyczną granicą projektową dla nośnych konstrukcji aluminiowych.
Granica plastyczności aluminium to naprężenie, przy którym materiał zaczyna odkształcać się plastycznie, wyrażane w MPa lub ksi. Ponieważ aluminium nie ma ostrej granicy plastyczności, inżynierowie stosują naprężenie próbne z przesunięciem 0,2%.
Naprężenie próbne offsetowe 0,2%. to naprężenie wywołujące trwałe odkształcenie plastyczne o wartości 0,2% po usunięciu obciążenia. Jest to przyjęta definicja granicy plastyczności dla stopów aluminium.
Prosty przykład: profil 6061-T6 o granicy plastyczności 276 MPa można obciążyć do 180 MPa i powrócić do pierwotnego kształtu z wygodnym zapasem. Przy ciśnieniu 250 MPa margines jest cienki, a lokalne koncentracje naprężeń na krawędziach szczelin mogą spowodować, że materiał przekroczy granicę plastyczności.
Praktyczną konsekwencją jest to, że granica plastyczności, a nie twardość czy wytrzymałość na rozciąganie, powinna decydować o pierwszym etapie wyboru profili do ram przemysłowych, stacji roboczych, obudów i konstrukcji o ruchu liniowym.
Typowa granica plastyczności dla powszechnie stosowanych wyciskanych stopów aluminium mieści się w zakresie od 34 MPa dla 1100-O do 503 MPa dla 7075-T6. W poniższej tabeli zebrano wartości, które można znaleźć w kartach katalogowych dostawców i certyfikatach hut.
| Stop i temperament | Granica plastyczności (MPa) | Granica plastyczności (ksi) | Typowe zastosowanie |
| 1100-O | 34 | 5 | Wykończenia, tabliczki znamionowe, sprzęt chemiczny |
| 3003-H14 | 145 | 21 | Wymienniki ciepła, zbiorniki magazynujące |
| 5052-H32 | 193 | 28 | Panele morskie, zbiorniki paliwa |
| 6063-T5 | 110 | 16 | Ramy architektoniczne, szyny |
| 6063-T6 | 214 | 31 | Lekkie ramy konstrukcyjne |
| 6061-T6 | 276 | 40 | Ramy maszyn, przyrządy, profile o dużej wytrzymałości |
| 7075-T6 | 503 | 73 | Lotnictwo i kosmonautyka, części narażone na duże obciążenia |
Typowe wartości granicy plastyczności z powyższej tabeli, naniesione na wspólnej skali.
Do lekkich osłon i przegród wystarczy 6063-T5. W przypadku słupów i belek konstrukcyjnych powszechnie stosowaną wartością domyślną jest 6061-T6. Gdy rama musi przenosić większe obciążenia eksploatacyjne, profil 3030 z rowkiem teowym o wysokiej wytrzymałości jest często najmniejszą sekcją, która sprawdza się bez konieczności przechodzenia na większą serię.
HS-8-3030A Profil aluminiowy 3030 z rowkiem T o wysokiej wytrzymałości ze ścianką 2,0 mm W tym profilu 30x30 mm zastosowano pogrubioną ściankę o grubości 2,0 mm, aby poprawić nośność ram konstrukcyjnych. Nadaje się do zastosowań wymagających większej wytrzymałości niż standardowe osłony świetlne, pozostając jednocześnie w kompaktowej serii 3030. Zobacz produkt → W przypadku ramek z rowkiem T, praktycznym wyborem jest prawie zawsze pomiędzy 6061-T6 i 6063-T6. 6061 oferuje wyższą granicę plastyczności i lepiej obrobione krawędzie; 6063 oferuje gładszą powierzchnię i łatwiejsze wytłaczanie cienkich lub skomplikowanych sekcji.
W przypadku połączenia śrubowego w kolumnie maszyny wyższa granica plastyczności stali 6061 zmniejsza ryzyko wcięcia zębów szczeliny pod napięciem wstępnym. Jeśli część jest obudową z anodowanym wykończeniem, 6063 łatwiej jest wytłaczać w cienkościennych sekcjach i tworzy bardziej jednolitą powierzchnię. W przypadku obciążeń kolumny powyżej około 25 kN, a wytrzymały profil 6061 z grubszą ścianą jest bezpieczniejszym punktem wyjścia.
HS-8-4040D Wytrzymały profil z rowkiem T 4040 z pogrubioną ścianką 3,2 mm Dzięki ściance o grubości 3,2 mm i braku wstępnie nawierconych otworów, ten profil 40x40 mm umożliwia elastyczne wiercenie i gwintowanie w przypadku niestandardowych złączy. Jest to mocna opcja w przypadku ciężkich ram, gdzie wymagana jest większa sztywność niż lżejsze sekcje. Zobacz produkt → Po utrwaleniu stopu największy wpływ na granicę plastyczności ma stan, następnie obróbka na zimno, temperatura i kształt przekroju poprzecznego. Stop bazowy ustala sufit; przetwarzanie ustawia rzeczywistą wartość.
Zasada projektowania: Użyj minimalnej granicy plastyczności ze specyfikacji stanu odpuszczania, a następnie zastosuj osobną kontrolę wyboczenia w przypadku cienkościennych profili z rowkami teowymi.
Kupując profile aluminiowe do ramy nośnej, należy kierować się minimalną granicą plastyczności z certyfikatu huty, a nie typową wartością ze strony marketingowej.
Dostawcy tacy jak Shanghai Huishuo Aluminium Industry Technology Co., Ltd. podają wagę sekcji, stan i wykończenie powierzchni na każdej stronie profilu, co ułatwia porównanie założeń dotyczących granicy plastyczności przed zamówieniem długości niestandardowych. W górnej części standardowego asortymentu profili bardzo ciężki profil 90 x 90 jest często ostatnią wybraną sekcją standardową, zanim uzasadniona stanie się forma niestandardowa.
HS-10-9090W Bardzo wytrzymała wytłaczarka z rowkiem T 9090 ze ścianką 5,4 mm Ten profil o wymiarach 90 x 90 mm ma wzmocnioną ściankę o grubości 5,4 mm, zapewniającą maksymalną sztywność przy dużych obciążeniach. Jest pozycjonowany jako najwyższej klasy profil wytłaczany przed formami niestandardowymi, idealny do wymagających opraw przemysłowych przy minimalnym ugięciu. Zobacz produkt → W stanie T6 6061 ma typową granicę plastyczności 276 MPa i minimalną granicę plastyczności 240 MPa. W wyżarzonym stanie O spada do około 55 MPa.
6063-T6 ma typową granicę plastyczności około 214 MPa, podczas gdy 6063-T5 wynosi około 110 MPa. 6063 jest ogólnie słabszy niż 6061, ale łatwiejszy do wytłaczania i zapewniający lepsze wykończenie powierzchni.
Tak. W przypadku stopów 6xxx obróbka cieplna przesycająca, a następnie sztuczne starzenie radykalnie zwiększa granicę plastyczności. Stan T6 zazwyczaj zapewnia o 40-60% wyższą granicę plastyczności niż stan T5 w tym samym stopie.
Mierzy się ją za pomocą próby rozciągania z zastosowaniem metody przesunięcia 0,2%, zwykle zgodnie z normą ASTM B557 lub ISO 6892-1. W badaniu rejestrowane jest naprężenie, przy którym materiał wykazuje trwałe odkształcenie plastyczne wynoszące 0,2%.