Типы алюминиевых сплавов: руководство по сериям, свойства и советы по выбору для промышленного использования

В двух заказах на один и тот же профиль Т-образного паза 4040 могут быть указаны разные металлы: один покупатель пишет 6063-Т5, другой настаивает на 6061-Т6, и разрыв между двумя котировками часто достигает 10-20 процентов. Эта разница не является документальной волокитой. Среди типов алюминиевых сплавов выбранная вами марка определяет, какую нагрузку выдерживает рама, насколько чисто она анодируется и может ли цех с ЧПУ поддерживать допуск на готовой детали. В этом руководстве простыми словами разбивается четырехзначная система серий, сравниваются марки, которые фактически указаны в промышленных спецификациях, и заканчивается пятью проверками, проверяющими заявленное качество сплава перед подписанием заказа на поставку.

Расшифровка типов алюминиевых сплавов: что говорит четырехзначный код

Первая цифра кода каждого деформируемого алюминиевого сплава называет его основной легирующий элемент, и эта единственная цифра предсказывает большую часть того, что необходимо знать покупателю: потолок прочности, коррозионные характеристики, свариваемость и то, реагирует ли металл на термообработку. Алюминиевые сплавы делятся на две основные категории: деформируемые и литые. Деформируемые сплавы прокатывают, экструдируют или куют и имеют простой четырехзначный код; литые сплавы добавляют десятичную точку, например A356.0, и доминируют в формованных формах, а не в профилях. Промышленный каркас с Т-образным пазом почти полностью принадлежит семейству кованых изделий 6ххх.

Литые сплавы отражают ту же логику в диапазонах от 1xx.x до 8xx.x, но экструдированные профили рамы машины происходят из деформируемой системы, описанной выше.

Т5, Т6 или H32? Почему суффикс темпера влияет на прочность больше, чем название сплава

Два слитка с одинаковым химическим составом могут различаться по пределу текучести почти на 50 процентов, поскольку буквы после тире описывают маршрут обработки, а не сам металл. Для 6063 предел текучести Т5 составляет около 145 МПа, тогда как Т6 достигает около 214 МПа. Разрыв возникает из-за тепла, а не химии.

Обозначения темперамента делятся на четыре большие группы. F означает «в состоянии изготовления», «O» означает отожженный и мягкий, «H» обозначает деформационно-упрочненный металл, который приобретает прочность в результате холодной обработки, а «T» обозначает термообработанный металл, который приобретает прочность в результате дисперсионного твердения. T5 — это метод, благоприятный для экструзии: профиль охлаждается в прессе, а затем искусственно состаривается, что позволяет снизить затраты при длительных тиражах профиля. T6 требует отдельной обработки раствором и закалки, что повышает прочность. В неподдающихся термической обработке группах, таких как 3xxx и 5xxx, вместо этого используются закалки H, где H32 означает деформационную закалку и термическую стабилизацию.

Сравнение прочности: как оцениваются распространенные типы алюминиевых сплавов

По пределу прочности на разрыв 1100-О коммерческой чистоты составляет около 90 МПа, рабочая лошадка марок 6xxx составляет примерно от 186 до 310 МПа, а пиковое значение 7075-Т6 для аэрокосмической отрасли составляет около 572 МПа, что почти в шесть раз превышает прочность чистого алюминия. В приведенной ниже таблице использованы типичные значения, указанные в справочнике, для каждого сплава и состояния.

Одна только сила не решает выбор. Марки 7xxx обменивают коррозионную стойкость и свариваемость на прочность, поэтому они используются в аэрокосмической отрасли, а не в заводских конструкциях. Марки 5xxx прекрасно свариваются и устойчивы к соленой воде, но не подлежат термической обработке, поэтому их прочность стабилизируется. Семейство 6xxx выигрывает по балансу: высокая прочность, отличная экструдируемость, чистое анодирование и полная свариваемость.

Какие типы алюминиевых сплавов подходят для какой промышленной работы

Для промышленного каркаса, ограждений и оснований машин по умолчанию выбираются сплавы 6xxx. Большинство коммерческих профилей с Т-образными пазами, включая изделия, производимые Shanghai Huishuo Aluminium Industry Technology Co., Ltd., изготавливаются методом экструзии из 6063-Т5, поскольку сплав легко растекается в тонкие, сложные секции и приобретает яркую, даже анодированную поверхность. 6061-Т6 подходит для тех случаев, когда пластины, кронштейны и нагруженные соединения с ЧПУ требуют более высокой прочности и лучшей обрабатываемости.

HS-8-4040D Высокопрочный алюминиевый профиль 4040 с Т-образным пазом В этом профиле 6063-T5 используется стенка толщиной 3,2 мм в диапазоне толщин семейства 4040, что делает его подходящим выбором для обсуждаемых тяжелых рам и оснований машин, без предварительно просверленных отверстий для гибкой сборки. Просмотреть продукт →

В рамках одного сплава инженеры настраивают мощность посредством геометрии, а не химии. Семейство 4040 имеет толщину стенок от 1,2 мм в ультратонких вариантах до 4,5 мм в сверхтяжелых версиях, что позволяет изменить несущую способность без изменения сплава. Секции с оптимизированным весом следуют той же логике, но в обратном порядке: они служат лабораторным каркасам и легким ограждениям, где каждый килограмм имеет значение.

HS-8-3030QL Легкий алюминиевый профиль с Т-образным пазом 3030 Этот профиль размером 30x30 мм со стенкой 1,4 мм и весом 0,58 кг/м находится в легкой части настройки производительности на основе геометрии и соответствует лабораторным рамам и световым ограждениям, описанным там, где экономия веса имеет наибольшее значение. Просмотреть продукт →

Химический разрыв между 6061 и 6063 на бумаге небольшой, но существенный в производстве, поэтому он заслуживает отдельного сравнения; один доступен в этой технической разбивке двух типов экструзии из алюминиевого сплава, которые покупатели весят чаще всего.

Нестандартные профили и большие нагрузки: когда стандартных профилей недостаточно

Когда точечная нагрузка превышает нагрузку, которую может выдержать стандартная стена, или конструкция требует поперечного сечения, которого нет в каталоге, практическим ответом является более крупная серия или специальная форма, а не другой сплав. Сверхпрочные профили 9090 и 120120 выдерживают нагрузки, значительно превышающие диапазон 4040, а специальная экструзионная матрица превращает уникальную секцию в повторяемый продукт, который можно заказать.

HS-10-9090W Сверхпрочный алюминиевый профиль 9090 с Т-образным пазом Для точечных нагрузок, превышающих те, которые выдерживают профили 4040, этот профиль 90x90 мм с усиленной стенкой 5,4 мм обеспечивает модульный каркас для высоких нагрузок без сварки, иллюстрирующий серию для сверхтяжелых условий эксплуатации, предназначенную для требовательных промышленных конструкций. Просмотреть продукт →

Проверьте перед покупкой: пять проверок, проверяющих заявленные свойства сплава

Заявление поставщика о сплаве можно проверить с помощью пяти практических проверок, ни одна из которых не требует наличия полноценной лаборатории. Протестируйте их сначала на изделиях, а затем на случайных выборках из серийного производства.

• Попросите сертификат заводских испытаний с указанием фактического химического состава. В спецификации 6063 содержится от 0,20 до 0,60 процента кремния и от 0,45 до 0,90 процента магния.
• Выборочная проверка поступающего материала с помощью портативного РФА-спектрометра. Он за считанные секунды подтверждает семейство сплавов и отмечает грубую замену.
• Проведите проверку плотности на разрезанном образце путем вытеснения воды относительно базового уровня 2,70 г/см3 для алюминия.
• Анодируйте тестовый купон. Избыток железа делает поверхность тусклой, поэтому серый, неоднородный результат указывает на некондиционный металлолом с содержанием железа выше потолка в 0,35 процента.
• Ссылайтесь на стандарты. ASTM B221 и EN 755-2 определяют механические минимумы для экструдированных профилей, и серьезный поставщик может сопоставить свои запасы с ними.

Типы алюминиевых сплавов: часто задаваемые вопросы

Какие основные типы алюминиевых сплавов используются в промышленности?

В кованой системе восемь серий: с 1xxx по 8xxx. Работа по промышленному оборудованию сосредоточена на 5xxx и 6xxx: 6063-T5 для профилей с Т-образными пазами, 6061-T6 для механически обработанных и конструкционных деталей и 5052-H32 для защитных листов и морской среды. 2xxx и 7xxx предназначены для аэрокосмической отрасли, а 1100 и 3003 — для фольги, шин и химического оборудования.

Достаточно ли прочна сталь 6063-T5 для рамы машины?

Для большинства фреймов, охранных и рабочих станций — да. У 6063-T5 предел текучести составляет около 145 МПа, а прогиб рамы обычно больше зависит от размера сечения и пролета, чем от прочности сплава. При концентрированных тяжелых нагрузках перед сменой сплава перейдите к более толстой стенке той же серии или перейдите к особо прочному профилю 8080 или 9090.

В чем фактическая разница между T5 и T6?

Путь охлаждения и старения. Т5 охлаждается на экструзионном прессе, а затем искусственно состаривается; T6 проходит полную обработку на раствор и закалку перед старением. На 6063 эта разница увеличивает минимальный предел текучести примерно с 145 МПа до примерно 214 МПа, что составляет примерно 45–50 процентов прироста, при более высоких затратах на обработку.

Какой тип алюминиевого сплава лучше всего противостоит коррозии?

Коммерчески чистые марки 1xxx и магниевые марки 5xxx являются свинцовыми, а марка 5052 является стандартным выбором для воздействия соленой воды. Сплавы 6xxx хорошо противостоят коррозии и при анодировании выдерживают эксплуатацию на открытом воздухе. Не полагайтесь на голые 2xxx или 7xxx во влажной или соленой среде, поскольку содержание в них меди и цинка делает их наименее устойчивыми к коррозии структурными семействами.