Sertliğin çok önemli olduğu bir bileşen mi tasarlıyorsunuz ve hangi alüminyum alaşımının en iyi sertliği sunduğunu merak ediyorsunuz? Bu mühendisler için kritik bir soru.

Alüminyum alaşımlarında maksimum sertlik ararken, bu intrinsik özellik tüm alüminyum alaşımlarında neredeyse aynı olduğundan, esneklik modülüne (Young's Modulus) odaklanmalısınız. Bu nedenle, bir bileşende maksimum sertlik elde etmek için, en etkili strateji tasarımın geometrisini ve kalınlığını optimize etmektir, çünkü tek başına malzeme seçimi alüminyum için sertlikte ihmal edilebilir farklılıklar sunacaktır.

SWA Forging'deki deneyimime göre, müşteriler genellikle "en sert " alüminyum hakkında soruyorlar. Her zaman alüminyumdaki sertliğin sırrının sihirli bir alaşım bulmak değil, akıllı tasarımda olduğunu açıklarım.

En sert alüminyum alaşımı nedir?

Sertlik açısından geri kalanın üzerinde göze çarpan bir alüminyum alaşımı mı arıyorsunuz? Cevap sizi şaşırtabilir.

En sert alüminyum alaşımı, pratik amaçlar için neredeyse tüm alüminyum alaşımlardır. Bir malzemenin doğal sertliğini tanımlayan esneklik modülü (Young modülü), tipik olarak 69 ila 79 GPA (10 ila 11.5 mpsi) arasında değişen farklı alüminyum alaşımları arasında biraz değişir. Bu nedenle, üstün sertlik için belirli bir alaşım seçmek minimum avantaj sağlar; Bölüm geometrisi gibi tasarım hususları çok daha etkilidir.

Bir müşteri bana hangi alüminyum alaşımının en sert olduğunu sorduğunda, "süper sert " alüminyum alaşımının aynı şekilde "süper güçlü " bir tane olduğunu açıklıyorum.

Alüminyum alaşımlarında sertliği anlamak

Sertlik kavramı, materyalleri tartışırken, genellikle güç veya sertlik ile karıştırılır. Netleştirelim.

· Sertlik (esneklik modülü/Young modülü): Bu, bir malzemenin yük altında elastik deformasyona karşı direncini ölçen temel bir malzeme özelliğidir. Bir kuvvet uygulandığında bir malzemenin ne kadar gerileceğini veya büküleceğini ve kuvvet çıkarıldıktan sonra orijinal şekline ne kadar döneceğini açıklar. Daha yüksek bir modül, daha fazla sertlik anlamına gelir.

· Mukavemet (akma mukavemeti, gerilme mukavemeti): Bu, bir malzemenin kalıcı deformasyon (akma mukavemeti) veya kırık (gerilme mukavemeti) olmadan strese dayanma yeteneğidir.

· Sertlik: Bu, bir malzemenin lokalize plastik deformasyona karşı direncidir (örneğin, girinti veya çizik).

En önemli nokta şu ki Tüm alüminyum alaşımlar çok benzer esneklik modüllerine sahiptir. Güç ve sertlik alaşımlar arasında önemli ölçüde değişebilirken (örneğin, 2000 serisi güçlüdür, 5000 serisi korozyon için iyidir, 7000 serisi çok güçlüdür), sertlikleri neredeyse sabittir.

Gördüğünüz gibi, "en sert " (7xxx serisi) ve "en az sert " (1xxx serisi) arasındaki modül farkı sadece%10-15'tir. Bu, bir bileşendeki sertliği artırmaya çalışırken ihmal edilebilir bir farktır.

Bu nedenle, maksimum sertlik için, odak noktası her zaman Tasarım Geometrisi.

· Kalınlığı Artırın: Daha kalın bir bölüm daha sert olacaktır.

· Bölüm yüksekliğini/derinliğini artırın (kirişler için): Bir ışın için sertlik, yüksekliğinin küpü (i-kiriş, kutu bölümü) ile artar. Bu nedenle I-kirişler sertliğin kritik olduğu yerlerde kullanılır.

· Dönüm/kaburga kullanın: Düz bir panele veya ince bölüme kaburga veya flanş eklemek, çok fazla ağırlık eklemeden sertliğini önemli ölçüde artırır.

Bir zamanlar yapısal bir braket tasarlayan bir havacılık istemcisi ile çalıştım. Başlangıçta daha sert olacağını düşünen yüksek mukavemetli 7075 alüminyum belirlediler. 7075 daha güçlü olsa da, 6061'den gelen sertlik farkının ihmal edilebilir olacağını açıkladım. Sonuçta maliyet ve kaynaklanabilirlik için 6061-T6 ile gittik, ancak braketi bir C kanalı kesiti içerecek şekilde yeniden tasarladık, bu da sertliğini herhangi bir alaşım değişikliğinden çok daha fazla artırdı.

5052 veya 6061 bükme için daha mı iyi?

Alüminyum bükmek ve hangi ortak alaşımın 5052 veya 6061'in çatlamadan daha iyi performans göstereceğini merak etmek mi istiyorsunuz? Bu imalatta sık görülen bir soru.

Bükme uygulamaları için, 5052 alüminyum alaşımı genellikle 6061'den daha iyidir. 5052, daha yüksek sünekliğe ve biçimlendirilebilirliğe sahip ısı ile tedavi edilemeyen bir alaşımdır, bu da çatlamadan daha sıkı yarıçaplara bükülmesine izin verir. 6061, özellikle T6 öfkesinde, daha az sünek ve bükülme sırasında, özellikle keskin açılarda çatlamaya daha yatkın olan ısıl işlem görebilir, daha yüksek mukavemetli bir alaşımdır.

Müşteriler operasyonları oluşturmayı tartıştıklarında, onları her zaman süneklikleri ile bilinen alaşımlara doğru yönlendiririm ve 5052 genellikle bu listenin üstünde.

Bükülmede sünekliğin rolü

Bükme plastik deformasyonu içerir, yani malzeme kalıcı olarak şekillendirilir. Bu, bir malzemenin kırılmadan gerilme stresi altında deforme olma yeteneği olan iyi süneklik gerektirir.

·

5052 Alüminyum:

·

o Alaşım Türü: 5052, 5xxx serisinin bir parçasıdır, yani öncelikle magnezyum ile alaşımdır. Bu bir HIM-DEAT TEDABİLİR alaşım. Gücü, iş sertleşmesi (soğuk çalışma) ile elde edilir.

o Süneklik: 5052, özellikle H32 veya H34 gibi daha yumuşak sıcaklıklarda mükemmel sünekliğe ve biçimlendirilebilirliğe sahiptir. Bu, şiddetli virajlar, derin çizim veya karmaşık şekillendirme işlemleri gerektiren uygulamalar için idealdir. Yüksek magnezyum içeriği, sünekliği korurken iyi iş sertleştirme özelliklerine katkıda bulunur.

o Uygulamalar: Yaygın olarak deniz uygulamaları, basınç kapları, yakıt tankları ve iyi şekillendirilebilirlik ve korozyon direncinin gerekli olduğu sac çalışmaları için kullanılır.

·

6061 Alüminyum:

·

o Alaşım Türü: 6061, magnezyum ve silikon ile alaşımlı 6xxx serisinin bir parçasıdır. Bu bir Isıya Deatable alaşım. Yüksek mukavemeti, çözelti ısıl işlem ve yapay yaşlanma (T6 temper) ile elde edilir.

o Süneklik: T6 öfkesinde, 6061 önemli ölçüde daha güçlü ancak 5052'den daha az sünektir. Güç veren yağış sertleştirme işlemi, özellikle keskin virajlar oluşturmaya çalışırken daha kırılgan hale getirir. 6061-T6 bükülebilirken, çatlamayı önlemek için daha büyük bükülme yarıçapı gerektirir. Daha sıkı kıvrımlar gerekiyorsa, T4 temperinde 6061 (çözelti ısısı ile işlenmiş ancak doğal olarak yaşlanmış) veya tavlanmış (o öfke) koşulu daha iyi bir biçimlendirilebilirlik sunar, ancak daha düşük bir mukavemette.

o Uygulamalar: İyi mukavemet, kaynaklanabilirlik ve korozyon direncinin bir kombinasyonunun gerekli olduğu yapısal bileşenler, çerçeveler, havacılık parçaları ve genel imalat için yaygın olarak kullanılır.

6061-T6'dan karmaşık bir otomotiv braketini bükmeye çalışan bir müşteriyi hatırlıyorum. Viraj hatlarında çatlama yaşamaya devam ettiler. Tartıştıktan sonra, 5052-H32'nin bu özel biçimlendirme işlemi için çok daha iyi bir seçim olduğunu fark ettik. Daha sonra 5052 parçasını 6061 yapısal üyeye kaynakladılar. Alaşımları birleştirmek anlamına gelse bile, doğru iş için doğru malzemeyi kullanmakla ilgilidir.

Bükülecek en iyi alüminyum alaşımı nedir?

Kapsamlı bükülme veya şekillendirme gerektiren uygulamalar için mutlak en iyi alüminyum alaşımı mı arıyorsunuz? İdeal seçim, spesifik şekillendirme gereksinimlerine bağlıdır.

Çoğu genel şekillendirme uygulaması için bükülecek en iyi alüminyum alaşımı, mükemmel sünekliği ve biçimlendirilebilirliği nedeniyle, özellikle H32 veya H34 gibi daha yumuşak temperlerde 5052 alaşımıdır. Son derece şiddetli şekillendirme, özellikle derin çizim için, en yüksek süneklik seviyelerini sundukları için 3003 veya hatta saf 1100 alüminyum gibi daha yumuşak alaşımlar genellikle tercih edilir.

Bir müşterinin karmaşık şekiller oluşturması gerektiğinde, içgüdüsel olarak ısı ile tedavi edilemeyen alaşımları düşünüyorum, çünkü doğal süneklikleri süreci daha pürüzsüz hale getirir.

Bükme ve şekillendirme için en iyi seçenekler

Bükme için "en iyi " alaşımı sadece çatlaklardan kaçınmakla ilgili değildir; Oluşturma kolaylığı, şekli tutma yeteneği ve diğer gerekli özelliklerle nasıl etkileşime girdiği ile ilgilidir.

· 5052 Alaşım (H32, H34 Tempers):

o Neden harika: İyi bir güç dengesi, çok iyi korozyon direnci (özellikle deniz ortamlarında) ve olağanüstü biçimlendirilebilirlik sunar. Kırık olmadan nispeten sıkı yarıçaplara bükülebilir.

o Kullanım durumları: Deniz uygulamalarında, yakıt tanklarında, genel sac metal imalatında ve elektronik şasisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

· 3003 Alaşım (H14, H18 Tempers):

o Neden harika: 5052'den bir adım attı, ancak daha da sünek. İyi biçimlendirilebilirlik ve kaynaklanabilirlik gerektiren orta mukavemetli uygulamalar için mükemmel bir genel amaçlı alaşımdır.

o Kullanım durumları: Tencere, kimyasal ekipman, genel sac metal çalışmaları ve ısı eşanjörleri.

· 1100 Alaşım (H14, H18 Tempers):

o Neden harika: Bu ticari olarak saf alüminyumdur. En yüksek sünekliğe sahiptir ve oluşması en kolay olanıdır, aynı zamanda en düşük güce sahiptir.

o Kullanım durumları: Kimyasal işleme ekipmanı, dekoratif döşeme, isim plakaları ve aşırı biçimlendirilebilirliğin gerekli olduğu ve gücün birincil bir endişe olmadığı uygulamalar.

· 6061 Alaşım (O veya T4 temper):

o Neden harika: 6061-T6 bükülme için zayıf olsa da, tavlanmış (O) temperinde 6061 (çözelti ısısı ile muamele edilmiş ancak tam olarak yaşlı değil) önemli ölçüde iyileştirilmiş süneklik sunar. Büküldükten sonra, gücünü geri kazanmak için genellikle bir T6 öfkesine ısı ile muamele edilebilir.

o Kullanım durumları: Nihai ısıl işlemden önce veya nihai güç gereksinimlerinin orta olduğu uygulamalar için şekle bükülmesi gereken yapısal bileşenler.

Bir zamanlar son derece karmaşık eğriler ve bileşik virajlar içeren karmaşık bir mimari cephe tasarımı gördüm. İmtiyaz, üstün biçimlendirilebilirliği için 3003-H14 alüminyumunu başarıyla kullandı. Son yapı yüksek yüklere maruz kalmasa da, stres kırıkları olmadan estetik görüşe ulaşmalarını sağladı.

6061 T6 alüminyumun sertliği nedir?

Özellikle çok yaygın ve çok yönlü bir alaşım olan 6061-T6 alüminyumun sertlik özellikleriyle ilgileniyor musunuz? Bu mülkü anlamak, uygulamasının anahtarıdır.

Elastikiyet modülü (Young modülü) ile ölçülen 6061-T6 alüminyumun sertliği yaklaşık 69 GPA'dır (10 mpsi). 6061-T6 yüksek mukavemeti ve iyi korozyon direnci ile bilinirken, sertliği neredeyse tüm alüminyum alaşımlarına benzer. Bu nedenle, daha yüksek bileşen sertliğinin elde edilmesi, başka bir alüminyum alaşımı üzerinden 6061-T6 seçmek yerine parçanın geometrik tasarımını optimize etmeye dayanır.

6061-T6'nın mükemmel gücünü üstün bir sertlik ile karıştırabilecek mühendisler için bu noktayı sık sık netleştiriyorum. İlgili ama farklı özelliklerdir.

6061-T6'da sertlik ve mukavemet

6061-T6, mükemmel özellik kombinasyonu nedeniyle yaygın olarak kullanılan bir alüminyum alaşımdır. Ancak, sertliği benzersiz satış noktası değildir.

· Esneklik modülü (sertlik): Belirtildiği gibi, 6061-T6 için, bu değer 69 GPA veya 10 MPSI civarındadır. Bu, belirli bir kesit için, 6061-T6 ışınının, belirli bir yük altında yaklaşık olarak aynı miktarı 5052-H32, 3003-H14 veya hatta saf 1100 alüminyumdan yapılmış bir kirişle saptıracağı anlamına gelir. Sadece alaşım seçimi nedeniyle sapma farkı çoğu mühendislik uygulamasında genellikle ihmal edilebilir.

· Mukavemet (verim ve gerilme mukavemeti): Burası, 6061-T6'nın diğer birçok alüminyum alaşımına kıyasla gerçekten parladığı yerdir. Tipik akma mukavemeti 276 MPa (40 KSI) civarındadır ve gerilme mukavemeti yaklaşık 310 MPa'dır (45 KSI). Bu yüksek mukavemet, kalıcı deformasyon veya kırık olmadan önemli yüklere dayanmasını sağlar. "T6 " temper, bu maksimum mukavemeti elde etmek için çözelti ısıl işlemeli ve yapay olarak yaşlandığını gösterir.

· Diğer Özellikler: 6061-T6 ayrıca iyi kaynaklanabilirlik, iyi korozyon direncine ve iyi işlenebilirliğe sahiptir, bu da binalardaki ve köprülerdeki yapısal bileşenlerden deniz ve otomotiv parçalarına kadar çok çeşitli uygulamalar için çok yönlü bir seçim haline gelir.

Bir müşteri bir zamanlar 6061-T6'dan çok uzun, ince bir destek ışını yapmak istedi ve sertliği konusunda endişelendiler. 6061-T6 güçlü olsa da, sertliğinin diğer alüminyum alaşımlarından çok farklı olmayacağını açıkladım. Gerekli sertliği elde etmek için, spesifik alaşımdan bağımsız olarak ışını daha uzun yapmamız veya sertleştirici kaburgalar eklememiz gerekiyordu. Daha sonra kesitsel atalet momentini en üst düzeye çıkaran standart bir ekstrüzyon profili seçtiler ve standart 6061-T6 ile bile çok sert hale getirdiler.

Çözüm

Alüminyumdaki maksimum sertlik için, anahtar belirli bir alaşım seçmek değildir, çünkü esneklik modülleri neredeyse aynıdır (yaklaşık 69-79 GPA). Bunun yerine, bileşenin geometrisini artan kalınlığı veya kaburga ve kanallarla tasarım gibi optimize etmeye odaklanın. Bükme için 5052, daha yüksek sünekliği nedeniyle 6061-T6'dan daha üstündür, 3003 ve 1100'ü ciddi şekillendirme için daha da iyidir. 6061-T6 mükemmel bir güç sunarken, sertliği diğer alüminyum alaşımlarıyla karşılaştırılabilir.