Welke aluminiumlegering is geschikt voor jouw project, AL6061 of AL6063? Beide zijn populaire keuzes, maar ze hebben verschillende eigenschappen en toepassingen. In dit artikel bespreken we de verschillen in sterkte, verwerkbaarheid en ideale toepassingen. Aan het eind begrijp je welke legering het beste past bij jouw behoeften, of het nu gaat om structurele onderdelen, frames of decoratieve onderdelen. Bereid je voor op een weloverwogen beslissing over je volgende project op basis van aluminium.
Momenteel is aluminium het meest gebruikte materiaal voor elektronische koellichamen. De eigenschappen van aluminium zijn zeer geschikt voor de productie van koellichamen vanwege de goede thermische geleidbaarheid, lage kosten en hoge weerstand tegen atmosferische corrosie.
In het volgende worden de eigenschappen van puur aluminium en aluminiumlegeringen die worden gebruikt in de koellichaamindustrie geïntroduceerd, waardoor een beter begrip van aluminium en aluminiumlegeringen ontstaat.
Dichtheid:
Aluminium is een zeer licht metaal met een dichtheid van 2,72 g/cm³, ongeveer een derde van die van zuiver koper.
Elektrische en thermische geleidbaarheid:
Aluminium heeft een uitstekend elektrisch en thermisch geleidingsvermogen. Wanneer de dwarsdoorsnede en lengte van aluminium gelijk zijn aan die van koper, is het elektrisch geleidingsvermogen van aluminium ongeveer 61% van koper.
Als het gewicht van aluminium hetzelfde is als dat van koper, maar de doorsnede is anders (bij gelijke lengte), dan is de elektrische geleidbaarheid van aluminium is 200% die van koper.
Chemische eigenschappen:
Het is goed bestand tegen atmosferische corrosie door de vorming van een dichte laag aluminiumoxide op het oppervlak, die verdere oxidatie van het inwendige metaal voorkomt. Aluminium reageert niet met geconcentreerd salpeterzuur, organische zuren of voedingsmiddelen.
Structuur:
Aluminium heeft een kubische oppervlaktestructuur. Industrieel zuiver aluminium heeft een extreem hoge plasticiteit (ψ=80%) en is goed bestand tegen verschillende soorten aluminium. vormprocessen.
De sterkte is echter te laag (σb is ongeveer 69 MPa), dus puur aluminium kan alleen worden gebruikt als constructiemateriaal nadat het is versterkt door koude vervorming of legeren.
Andere eigenschappen:
Aluminium is niet-magnetisch, vonkvrij materiaal en heeft goede reflecterende eigenschappen. Het kan zowel zichtbaar licht als ultraviolet licht reflecteren.
Onzuiverheden in aluminium zijn onder andere silicium en ijzer. Hoe hoger het gehalte aan onzuiverheden, hoe lager het elektrisch geleidingsvermogen, de corrosiebestendigheid en de plasticiteit.
Door de juiste legeringselementen aan aluminium en het dan koud bewerken of warmtebehandelen, kunnen bepaalde eigenschappen sterk worden verbeterd.
De meest gebruikte legeringselementen in aluminium zijn koper, magnesium, silicium, mangaan en zink.
Deze elementen worden soms alleen of in combinatie toegevoegd, en soms sporenhoeveelheden van titaniumboor, chroom en andere elementen worden ook toegevoegd.
Volgens de samenstelling en de kenmerken van het productieproces van aluminiumlegeringen, kunnen ze worden onderverdeeld in twee categorieën: gegoten aluminium legeringen en smeedaluminiumlegeringen.
Gesmeed aluminiumlegeringen: Dit type aluminiumlegering wordt meestal verwerkt door middel van warme of koude druk, zoals walsen, extrusie, enz. om platen, buizen, staven en verschillende profielen te produceren. Voor dit type legering is een relatief hoge plasticiteit vereist, dus het legeringgehalte is relatief laag.
Gegoten aluminiumlegeringen worden direct in zandmallen gegoten om onderdelen te maken met complexe vormen. Dit type legering vereist een goede gietbaarheid, dat wil zeggen een goede vloeibaarheid. Als het gehalte aan de legering laag is, is het geschikt voor het maken van smeedbare aluminiumlegeringen en als het gehalte aan de legering hoog is, is het geschikt voor het maken van gegoten aluminiumlegeringen.
De elasticiteitsmodulus van aluminiumlegeringen is klein, slechts ongeveer 1/3 van die van staal, dat wil zeggen dat bij dezelfde belasting en doorsnede de elastische vervorming van aluminiumlegeringen drie keer zo groot is als die van staal. Hoewel hun sterkte niet hoog is, hebben ze goede seismische prestaties.
Het hardheidsbereik van aluminiumlegeringen (inclusief gloeien en verouderingsharding) is 20-120 HB. De hardste aluminiumlegering is zachter dan staal.
De treksterkte van aluminiumlegeringen varieert van 90 MPa (zuiver aluminium) tot 600 MPa (superhard aluminium), wat aanzienlijk lager is dan die van staal.
Het smeltpunt van aluminiumlegeringen ligt lager (over het algemeen rond 600°C, terwijl staal rond 1450°C ligt).
Aluminiumlegeringen hebben een uitstekende plasticiteit bij zowel kamertemperatuur als hoge temperatuur en kunnen worden gebruikt om structurele onderdelen te maken met zeer complexe doorsnedevormen, dunne wanden en een hoge maatnauwkeurigheid met behulp van extrusiemethoden.
Naast geschikte mechanische eigenschappen hebben aluminiumlegeringen ook een uitstekende corrosiebestendigheid, thermische en elektrische geleidbaarheid en reflectiviteit.
σb: Treksterkte (sterktegrens) is de maximale spanning die gelijk is aan de maximale belasting die het proefstuk kan weerstaan, gedeeld door de oorspronkelijke doorsnede voordat het breekt.
ψ: Oppervlaktevermindering is de relatieve krimpwaarde van de dwarsdoorsnede van het proefstuk na breuk, gelijk aan de absolute krimp van de dwarsdoorsnede gedeeld door de oorspronkelijke oppervlakte van het proefstuk.
Plasticiteit: Het vermogen van een metaal om plastische vervorming (d.w.z. restvervorming) te ondergaan voordat het breekt.
1. Zuiver aluminium (aluminiumgehalte niet minder dan 99,00%): 1XXX
2. Legeringsgroepen worden onderverdeeld op basis van de volgende hoofdlegeringselementen:
De 1XXX-groep staat voor zuiver aluminium (met een aluminiumgehalte van niet minder dan 99,00%) en de laatste twee cijfers staan voor het minimale aluminiumpercentage, met de decimalen achter de twee cijfers.
Het tweede cijfer in de legeringbenaming geeft de controlestatus van de grenswaarden voor de onzuiverheid of het legeringselement aan. Als het tweede cijfer 0 is, betekent dit dat er geen speciale controle is voor de verontreinigingsgrens. Als het tweede cijfer 1-9 is, betekent dit dat er een speciale controle is voor één of meer afzonderlijke verontreinigingen of grenswaarden voor legeringselementen.
De laatste twee cijfers in de 2XXX-8XXX-aanduidingen hebben geen speciale betekenis en worden alleen gebruikt om verschillende legeringen binnen dezelfde groep te onderscheiden. Het tweede cijfer staat voor de hardingsstatus. Als het tweede cijfer 0 is, betekent dit de originele legering. Als het 1-9 is, betekent het de gewijzigde legering.
6063-T5 Aluminium Samenstelling Standaard inhoudsopgave:
Opmerking: Inhoud wordt weergegeven in percentage (%).
| Component | Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Zn | Cr | Ti |
| Standaard inhoud | 0.2~0.6 | ≤0.35 | ≤0.1 | ≤0.1 | 0.45~0.9 | ≤0.1 | ≤0.1 | ≤0.1 |
Momenteel worden de volgende aluminiumlegeringen voornamelijk gebruikt in de radiatorindustrie:
1. Al6063/Al6061: De uitstekende plasticiteit maakt het geschikt voor het extrusieproces om profielradiatoren te maken. Het kan bijna elke vorm van radiator produceren, met volwassen technologie, lage prijs en hoge bewerkbaarheid.
2. Gegoten aluminium: Voornamelijk gebruikt voor grote onregelmatig gevormde radiatoren en geïntegreerde radiatoren voor apparatuurkasten.
3. LF/LY-serie: Voornamelijk gebruikt in elektronische apparaatradiatoren onder speciale bedrijfsomstandigheden. De bedrijfsomgeving stelt bepaalde eisen aan hardheid en corrosiebestendigheid. LY12 wordt momenteel veel gebruikt.
Warmtebehandeling voor aluminium gietstukken van legeringen Dit houdt in dat er een specifieke warmtebehandelingsspecificatie wordt gekozen, dat de verwarmingssnelheid wordt geregeld om een bepaalde temperatuur te bereiken, dat de temperatuur gedurende een bepaalde tijd wordt gehandhaafd en dat de warmtebehandeling vervolgens met een bepaalde snelheid wordt afgekoeld om de structuur van de legering te veranderen.
Het belangrijkste doel is om de mechanische eigenschappen van de legering te verbeteren, de corrosiebestendigheid te verhogen, de verwerkingsprestaties te verbeteren en dimensionale stabiliteit te bereiken.
7.1.1 Kenmerken van warmte behandeling voor aluminiumlegeringen
Zoals we allemaal weten, krijgt staal met een hoog koolstofgehalte na het afschrikken onmiddellijk een hoge hardheid, maar is de plasticiteit erg laag.
Dit is echter niet het geval voor aluminiumlegeringen. Na het afschrikken wordt de sterkte en hardheid van aluminiumlegeringen niet onmiddellijk toenemen en hun plasticiteit zelfs toeneemt in plaats van afneemt.
De sterkte en hardheid van de afgeschrikte legering zullen echter aanzienlijk toenemen, terwijl de plasticiteit zal afnemen na een periode (zoals 4-6 dagen).
Dit fenomeen waarbij de sterkte en hardheid van afgeschrikte aluminiumlegeringen na verloop van tijd aanzienlijk toenemen, wordt veroudering genoemd.
Veroudering kan plaatsvinden bij kamertemperatuur, wat natuurlijke veroudering wordt genoemd, of het kan plaatsvinden binnen een bepaald temperatuurbereik boven kamertemperatuur (zoals 100-200℃), wat kunstmatige veroudering wordt genoemd.
7.1.2 Principes van verouderingharding voor aluminiumlegeringen
Verouderingsharding van aluminiumlegeringen is een complex proces, dat niet alleen afhangt van de samenstelling van de legering en het verouderingsproces, maar ook van defecten veroorzaakt door krimp tijdens productie, vooral het aantal en de verdeling van vacatures en dislocaties. Over het algemeen wordt aangenomen dat veroudering het resultaat is van het samenkomen van opgeloste atomen om een verhardingszone te vormen.
Wanneer aluminiumlegeringen worden afgeschrikt en verwarmd, ontstaan er holtes in de legering. Tijdens het afschrikken hebben deze holtes niet genoeg tijd om zich te verplaatsen door de snelle afkoeling, dus worden ze "gefixeerd" in het kristal.
De meeste van deze vacatures in de oververzadigde vaste oplossing combineren met atomen van de opgeloste stof. Omdat de oververzadigde vaste oplossing zich in een onstabiele toestand bevindt, zal deze onvermijdelijk veranderen in de richting van evenwicht.
Het bestaan van holtes versnelt de diffusiesnelheid van opgeloste atomen, waardoor de aggregatie van opgeloste atomen wordt versneld.
De grootte en het aantal hardingszones hangen af van de afschriktemperatuur en de afschrikkoelsnelheid.
Hoe hoger de afschriktemperatuur, hoe hoger de holteconcentratie, hoe meer verhardingszones en hoe kleiner hun grootte.
Hoe sneller de koelsnelheid van het afschrikken, hoe meer vaste holtes in de vaste oplossing, wat gunstig is om het aantal hardingszones te vergroten en hun grootte te verkleinen.
Een fundamenteel kenmerk van precipitatiegeharde legeringssystemen is de evenwichtsoplosbaarheid die verandert met de temperatuur, dat wil zeggen dat de oplosbaarheid toeneemt naarmate de temperatuur stijgt.
De meeste aluminiumlegeringen die een warmtebehandeling kunnen ondergaan om sterker te worden, voldoen aan deze voorwaarde.
De oplosbaarheid-temperatuur relatie die nodig is voor precipitatieharding kan worden verklaard door de Al-4Cu legering van het aluminium-koper systeem.
Figuur 3-1 toont het binaire fasediagram van het aluminiumrijke deel van het aluminium-koper systeem. De eutectische transformatie L→α+θ (Al2Cu) treedt op bij 548℃.
De maximale oplosbaarheid van koper in de α-fase is 5,65% (548℃), en de oplosbaarheid neemt sterk af bij afnemende temperatuur, tot ongeveer 0,05% bij kamertemperatuur.
Tijdens het verouderingsproces ondergaat de legering verschillende veranderingen in zijn structuur, waaronder de volgende:
7.1.2.1 Vorming van aggregatiezones van opgeloste atomen - G-(Ⅰ)-zones
In de pas gedoofde oververzadigde vaste oplossing is de verdeling van koperatomen in het aluminiumrooster willekeurig en ongeordend.
In het vroege stadium van veroudering, dat wil zeggen wanneer de verouderingstemperatuur laag is of de verouderingstijd kort, aggregeren koperatomen op bepaalde kristalvlakken van de aluminiummatrix om aggregatiezones van opgeloste atomen te vormen die G-(Ⅰ) zones worden genoemd.
De G-(Ⅰ)-zones onderhouden een coherente relatie met de matrix α en deze aggregaten vormen coherente rekgebieden die de weerstand tegen vervorming verbeteren en zo de sterkte en hardheid van de legering verhogen.
7.1.2.2 Geordende rangschikking van G- zones - vorming van G-(Ⅱ) zones
Als de verouderingstemperatuur toeneemt of de verouderingstijd langer wordt, blijven de koperatomen aggregeren en worden ze geordend, waarbij ze G-P(Ⅱ) zones vormen.
Deze zones onderhouden nog steeds een coherente relatie met de matrix α, maar ze zijn groter dan de G-P(Ⅰ) zones.
Ze kunnen worden beschouwd als tussenliggende overgangsfasen en worden vaak weergegeven door θ".
Ze hebben een grotere vervorming dan de omliggende G-P(Ⅰ)-zones, wat de beweging van dislocaties verder belemmert, waardoor het verouderingsversterkende effect sterker wordt.
Het neerslaan van de θ" fase is het stadium waarin de legering zijn maximale versterking bereikt.
7.1.2.3 Vorming van de overgangsfase θ′
Met de verdere ontwikkeling van het verouderingsproces, blijven koperatomen aggregeren in de G-P(Ⅱ) zones, waarbij de overgangsfase θ′ wordt gevormd wanneer de verhouding van koperatomen tot aluminiumatomen 1:2 wordt.
Omdat de roosterconstante van θ′ sterk verandert, begint zijn coherente relatie met de matrix af te breken als hij zich vormt, dat wil zeggen, hij verandert van volledige coherentie naar gedeeltelijke coherentie met de matrix.
Daarom verzwakt de coherente vervorming rond de θ′-fase en neemt het belemmerende effect op de dislocatiebeweging ook af, wat resulteert in een afname van de hardheid van de legering.
Het kan worden gezien dat het bestaan van coherente vervorming een belangrijke factor is die verouderingsversterking in legeringen veroorzaakt.
7.1.2.4 Vorming van de stabiele θ-fase
De overgangsfase slaat volledig neer uit de vaste oplossing op basis van aluminium en vormt een onafhankelijke stabiele fase Al2Cu met een duidelijk grensvlak met de matrix, de θ-fase genoemd.
Op dat moment is de coherente relatie tussen de θ fase en de matrix volledig verbroken en heeft het zijn eigen onafhankelijke rooster en verdwijnt de vervorming.
Bij verhoging van de verouderingstemperatuur of verlenging van de verouderingstijd aggregeren de deeltjes van de θ-fase en worden ze langer, waardoor de sterkte en hardheid van de legering verder afnemen. De legering wordt zachter en raakt "oververouderd". De θ-fase aggregeert en wordt dikker.
De verouderingsprincipes en algemene regels van binaire aluminium-koperlegeringen zijn ook van toepassing op andere industriële aluminiumlegeringen.
De soorten legeringen, de gevormde G-P zones, overgangsfasen en uiteindelijk neergeslagen stabiele fasen zijn echter allemaal verschillend, wat leidt tot verschillende verouderingsversterkende effecten.
Zelfs voor dezelfde legering is het mogelijk dat het verouderingsproces niet elke fase opeenvolgend volgt. Sommige legeringen stoppen bijvoorbeeld bij de G-P(Ⅰ) tot G-P(Ⅱ) zones tijdens natuurlijke veroudering.
Tijdens kunstmatige veroudering, als de verouderingstemperatuur te hoog is, kan de legering direct de overgangsfase neerslaan uit de oververzadigde vaste oplossing zonder door de G-P zone te gaan. De mate van veroudering heeft direct invloed op de structuur en eigenschappen van de legering na veroudering.
7.1.3 Factoren die veroudering beïnvloeden
7.1.3.1 De invloed van de tijd tussen afschrikken en kunstmatige veroudering
Studies hebben ontdekt dat sommige aluminiumlegeringen, zoals Al-Mg-Si legeringen, niet hun maximale sterkte kunnen bereiken na kunstmatige veroudering als ze voor de kunstmatige veroudering op kamertemperatuur mogen blijven. In plaats daarvan neemt hun vervormbaarheid toe.
Bijvoorbeeld voor de ZL101 gegoten aluminiumlegeringAls het na het afschrikken een dag bij kamertemperatuur wordt bewaard en dan kunstmatig wordt verouderd, zal de uiteindelijke sterkte 10-20 Mpa lager zijn dan wanneer het onmiddellijk na het afschrikken wordt verouderd, maar de vervormbaarheid zal toenemen in vergelijking met het laatste.
7.1.3.2 De invloed van de chemische samenstelling van legeringen
Of een legering versterkt kan worden door veroudering hangt er in de eerste plaats vanaf of de elementen waaruit de legering bestaat, kunnen oplossen in de vaste oplossing en in welke mate de oplosbaarheid in vaste vorm verandert met de temperatuur.
De vaste oplosbaarheid van silicium en mangaan in aluminium is bijvoorbeeld relatief klein en varieert niet veel met de temperatuur, terwijl magnesium en zink een relatief grote vaste oplosbaarheid hebben in de vaste oplossing op basis van aluminium, maar de structuren van de verbindingen die ze vormen met aluminium zijn niet erg verschillend van de matrix, wat resulteert in minimale versterkende effecten.
Daarom worden binaire aluminium-silicium, aluminium-mangaan, aluminium-magnesium en aluminium-zink legeringen meestal niet onderworpen aan een verouderingsversterkende behandeling.
Sommige binaire legeringen, zoals aluminium-koperlegeringen, en ternaire of multicomponentlegeringen, zoals aluminium-magnesium-siliciumlegeringen en aluminium-koper-magnesium-siliciumlegeringen, hebben oplosbaarheids- en vastestofaseovergangen tijdens warmtebehandeling en kunnen worden versterkt door warmtebehandeling.
7.1.3.3 De invloed van de verwerkingstechnologie voor vaste oplossingen van legeringen
Om goede verouderingsversterkende effecten te verkrijgen, onder de voorwaarden van het vermijden van oververhitting, verbranding en korrelgroei, zijn hogere afkoeltemperaturen en langere wachttijden gunstig voor het verkrijgen van een gelijkmatig oververzadigde vaste oplossing met maximale oververzadiging.
Bovendien mag bij het afschrikken het afkoelen niet leiden tot het neerslaan van de tweede fase; anders zal de reeds neergeslagen fase tijdens de volgende verouderingsbehandelingen als nuclei fungeren, wat plaatselijk niet-uniforme neerslag veroorzaakt en het verouderingsversterkende effect vermindert.
Zuiver aluminium wordt meestal gebruikt in omgevingen die een hoge thermische geleidbaarheid vereisen, maar over het algemeen wordt het niet veel gebruikt. AL6061 aluminiumlegering heeft verschillende toestanden: O, T4, T6, T451, T651, T6510, T6511.
Typische toepassingen zijn onder meer industriële structurele onderdelen die een bepaald niveau van sterkte vereisen, hoge lasbaarheiden corrosiebestendigheid. Deze onderdelen worden gebruikt voor de productie van vrachtwagens, torengebouwen, schepen, trams, spoorvoertuigen, meubels, staven, buizen en profielen met goede anodiseereigenschappen.
AL6063 aluminiumlegering heeft verschillende toestanden: O, T4, T83, T1, T5, T6. Het wordt meestal gebruikt als geëxtrudeerd materiaal voor bouwprofielen, irrigatiebuizen, frames voor voertuigen, meubels, liften, hekken en decoratieve onderdelen in verschillende kleuren voor vliegtuigen, schepen, lichte industrie en gebouwen.
Op het gebied van geëxtrudeerde materialen is 6063 ongetwijfeld de beste keuze. Het heeft betere polijst- en anodiseereigenschappen dan 6061 na extrusie.
6061 is een materiaal met vergelijkbare eigenschappen als 6063, maar behoort tot de constructiematerialen. Het heeft goede lasbaarheid, corrosiebestendigheid en structurele sterkte, maar er zijn nog steeds kleine verschillen tussen 6061 en 6063. De extrusieprestaties zijn inferieur aan die van 6063.
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
ID 
IT 
JA 
PT 
PT_BR 
RU 
KO 
TR