Mikä on 6063-alumiini? Ominaisuudet, lujuus, käyttö ja sovellukset?

Mikä on 6063-alumiini?

An 6063 alumiini metalli, johon on lisätty pieniä määriä muita metallisia aineita parantamaan sen ominaisuuksia. Alumiinimetalli on yksi suosituimmista perusmetalleista seoksen valmistuksessa, koska se on yleinen ja sillä on erinomaiset materiaalin ominaisuudet. On lukuisia alumiiniseoksia, joista jokaisella on erilaisia seosaineiden tyyppejä ja koostumuksia, ja niillä on kussakin etunsa kestävyyden, työstettävyyden, hitsattavuuden jne. erottamiseksi toisistaan, Alumiiniyhdistys on kehittänyt nimeämisjärjestelmän, joka järjestää alumiiniseokset seosaineiden ja materiaalin ominaisuuksien perusteella, käyttämällä nelinumerosta "nimeä". Tämän nimen ensimmäinen numero ilmaisee seossarjan, jotka jaetaan pääasiassa seosaineiden mukaan; esimerkiksi tämän artikkelin kohteena on 6063-alumiini, joka kuuluu 6xxx-seoksiin, eli niihin, jotka käyttävät magnesiumia ja piitä parantamaan perusalumiinia. Tämän seoksen ominaisuuksia, vahvuuksia ja sovelluksia käsitellään tässä keskustelussa, jotta ymmärrettäisiin paremmin, kuinka hyödyllinen tämä materiaali voi olla suunnittelijoille.

6063-alumiinin fysikaaliset ominaisuudet

6063 alumiini seos on lämpökäsiteltävissä, hitsattavissa, hyvä korroosionkestossa ja helposti muotoiltavissa. Se on suosittu valinta valssaamiseen sen ominaisuuksien vuoksi, koska sitä on helppo työntää muotin läpi moniin kiinteän poikkileikkauksen muotoihin. Tämä seos eroaa toisesta suosituimmasta 6xxx-sarjan seoksesta, 6061-alumiiniseoksesta, sen seosainepitoisuuksien osalta (voit lukea kaiken 6061-seoksesta täältä). 6063-alumiinin koostumus on 0,7% Mg, 0,4% Si ja 98,9% Al, mikä on hieman perusluonteisempi kuin 6061-alumiinin koostumus. Huomaa, että nämä luvut vaihtelevat valmistusvaatimusten tai luonnollisten epäpuhtauksien mukaan, tiettyjen toleranssien sisällä. 6063-alumiinin tiheys on 2,7 g/cm3 ja se on noin sama kuin puhdas alumiinimetalli. Erot 6061- ja 6063-alumiinin välillä ovat vain hienovaraisia, mutta huomattavin niistä on, että 6063 on vähemmän vahvaa mutta helpommin muotoiltavissa, mikä tekee siitä korvaamattoman monimutkaisissa, valssatuissa projekteissa.

Korroosionkestävyys

Kaikki alumiini tyypit reagoivat ilman tai veden kanssa, kuten useimmat metallit, mutta alumiiniseokset saavat todellisuudessa lisää voimaa sen heikkenemisen sijaan. Suojakerros oksidia kiinnittyy alumiinin ulkopintaan, mikä muodostaa esteen kaikelle, mikä voisi vuorovaikuttaa kemiallisesti aktiivisen alumiinimateriaalin kanssa. Tämä tarjoaa melko hyvän vastustuskyvyn korroosiota vastaan, ja 6xxx-seokset tunnetaan hyvästä kemiallisesta kestävyydestään. Useimmat korroosiovaikutukset 6063-alumiiniin ovat yleensä vähäisiä normaalissa ilmakehässä, mikä ei päde muihin yleisiin materiaaleihin kuten hiiliteräkseen. 6063-alumiini on myös kestävämpää kuin sen veli (tyyppi 6061), koska se sisältää paljon vähemmän kuparia, joka lisää alttiutta korroosiolle. 6063 on kemiallisesti inaktiivinen konsentroituja typpihappoja, ammoniakkia, ammoniumhydroksidia ja tiettyjä maaperiä vastaan, vaikka tätä on vaikea yleistää maaperän koostumusten vaihtelun vuoksi. 6063-seosta voidaan päällystää suojakerroksella (katso artikkelimme 2024-alumiinista lisätietoja päällystämisestä) tehdäkseen siitä vielä vähemmän alttiin korroosiolle.

Mekaaniset ominaisuudet

Taulukko 1 alla tiivistää tärkeimmät mekaaniset ominaisuudet 6063-alumiinille. Näihin kuuluvat myötö- ja murtolujuus, sekä leikkauslujuus, elastisuusmoduuli ja leikkausmoduuli. Nämä arvot riippuvat siitä, kuinka seos on lämpökäsitelty tai vahvistettu lämpökäsittelyprosessilla (katso artikkeli 2024-alumiinista saadaksesi syvällisemmän ymmärryksen tästä prosessista). Jokaisella "lämpötilalla" on omat erityisominaisuutensa, mutta tämä artikkeli keskittyy vain 6063-T6-lämpötilaan yksinkertaistamisen vuoksi.

Vetolujuus on mitta siitä, kuinka paljon vetolujuutta (vetäytymisjännitystä) 6063-alumiinilevy kestää ennen kuin se muovautuu pysyvästi. Se on välttämätön arkkitehtonisissa sovelluksissa, koska 6063-seoksen osan jännityksen ei tulisi koskaan ylittää tätä arvoa, muuten rakennus romahtaa. 6063-alumiinin lujuus on 214 MPa (31 000 psi), mikä on vain hieman heikompi kuin sen 6061-vastine.

Lopullinen lujuus on suurin rasituksen määrä muodonmuutoksen aikana, joka yleensä saavutetaan ennen kuin alumiininäyte katkeaa kahtia (tunnetaan nimellä "murtumispiste"). Tätä arvoa ei yleensä ole määritelty, mutta se on hyödyllistä tietää esimerkiksi 6063-ylijäämälajeista, koska sitä on muovattava plastisesti, mutta ei katkaistava. 6063-alumiiniseoksen lopullinen lujuus on 241 MPa.

Leikkauslujuus mittaa materiaalin suurimman sietokyvyn leikkausjännitykselle ennen plastista muodonmuutosta. Leikkausjännitys on mikä tahansa jännitys, joka aiheuttaa vastakkaisia voimia tasossa; ajattele sakset leikkaamassa paperia. Kun sakset leikkaavat paperin ohuen poikkileikkauksen, paperi epäonnistuu leikkauksessa (tai "leikkaantuu") leikkausjännityksen vuoksi, jonka sakset aiheuttavat. Leikkauslujuus on hyödyllinen, kun käytetään seoksia levymetallien stanssauksessa ja tankojen leikkauksessa, jotta ymmärrettäisiin paremmin, miten materiaali reagoi tällaisiin leikkausmuodonmuutoksiin. 6063-alumiiniseoksella leikkauslujuus on 152 MPa (22 000 psi), mikä on riittävän alhainen tämänkaltaiseen koneistukseen.

Joustavuusmoduuli ja leikkausmoduuli määrittelevät materiaalin vastustuskyvyn elastiselle (tai ei-pysyville) muodonmuutokselle. Ne lasketaan jännitys-venymäkäyrien elastisiltä alueilta (lue lisää tästä aiheesta artikkelistamme, joka käsittelee 3003-alumiiniseosta), ja ne ovat hyviä yleisen materiaalin lujuuden indikaattoreita. For 6063 alumiiniSen jännityskestävyysmoduuli ja leikkausmoduuli ovat vastaavasti 68,9 GPa (10 000 ksi) ja 25,8 GPa (3 740 ksi). Nämä arvot ovat noin samat 6061-alumiinissa, mikä on intuitiivisesti järkevää, koska saman sarjan seokset tulisi reagoida elastiseen muodonmuutokseen samankaltaisesti.

6063 alumiiniseoksen mekaanisten ominaisuuksien yhteenveto.