Alumínium extrudált ötvözetek hajlításra alkalmasak?
Sok alumínium extrudált profil hajlítás közben megreped. Mások ráncosodnak vagy elveszítik alakjukat. Ezek a problémák anyag- és időpazarlást jelentenek. A legtöbb hiba a nem megfelelő ötvözet vagy keménység kiválasztásából ered.
A hajlításra alkalmas alumínium extrudált ötvözetek azok, amelyek erőssége és alakíthatósága kiegyensúlyozott, és repedés nélkül plasztikus alakváltozásra képesek, mint például a megfelelő keménységű 6xxx és 5xxx sorozatú ötvözetek.
A hajlítás nem csupán egy formázási lépés. Ez egy anyagviselkedési teszt. A hajlítás előtti ötvözethatárok megértése elkerüli a költséges újratervezést és a selejtet.
Melyik alumíniumötvözet kínálja a legjobb hajlíthatóságot?
A gyenge hajlíthatóság gyakran meglepi a vásárlókat. Papíron sok ötvözet hasonlóan néz ki. A gyakorlatban azonban hajlítási viselkedésük nagyban eltér.
A legjobb hajlíthatóságú alumíniumötvözetek az alacsony vagy közepes szilárdságú, nagy alakíthatóságú ötvözetek, különösen a 6xxx sorozatúak, mint például a 6063, és az 5xxx sorozatúak, mint például az 5052.
A hajlékonyság attól függ, hogy az ötvözet repedés előtt mennyi feszültséget képes elnyelni. Ez szorosan összefügg az ötvözet kémiai összetételével és szemcsés szerkezetével.
Miért fontosabb a képlékenység, mint az erősség?
Hajlítás során a külső sugár megnyúlik, míg a belső sugár összenyomódik. Ha az ötvözet nem tud eléggé megnyúlni, repedések keletkeznek.
A nagy alakíthatóságú ötvözetek lehetővé teszik:
- Nagyobb hajlítási sugarak
- Szűkebb kanyarok
- Kevesebb felületi repedés
A nagy szilárdságú ötvözetek ellenállnak a deformációnak. Ez az ellenállás növeli a repedés kockázatát.
A legjobb teljesítményű ötvözetcsaládok
A 6xxx sorozatú ötvözetek a leggyakrabban választott anyagok a hajlított extrudált profilokhoz.
Az okok között szerepelnek:
- Kiegyensúlyozott magnézium és szilícium
- Stabil szemcsés szerkezet
- Előre látható reakció a formálásra
A 6063-as típusú alumíniumot széles körben használják ívelt keretek és építészeti formák gyártásához. A 6061-es típusú alumínium is hajlítható, de nagyobb sugárral.
Az 5xxx sorozatú ötvözetek, például az 5052, még nagyobb alakíthatóságot biztosítanak. Nagyon jól hajlíthatók, de kevésbé gyakoriak a komplex extrudált profiloknál.
Ötvözetek hajlékonyságának összehasonlítása
| Ötvözet | Relatív hajlíthatóság | Jellemző hajlítási sugár |
|---|---|---|
| 6063 | Nagyon magas | Szoros |
| 5052 | Nagyon magas | Nagyon szoros |
| 6061 | Közepes | Mérsékelt |
| 6005A | Közepesen alacsony | Nagy |
| 7075 | Nagyon alacsony | Nagyon nagy |
Ez a táblázat egy egyértelmű tendenciát mutat. Az erő növekedésével a hajlékonyság csökken.
Gyakorlati tanácsok az ötvözet kiválasztásához
Hajlítást igénylő konstrukciókhoz:
- Válassza ki a terhelési igényeknek megfelelő legalacsonyabb szilárdságú ötvözetet.
- Kerülje a rézben gazdag ötvözeteket
- A hajlítást már a tervezés korai szakaszában határozza meg
Számos projektben végzett hajlítási kísérletek alapján megállapítható, hogy az ötvözet megválasztásával önmagában több mint felére csökkenthető a repedés kockázata.
A 6063 alumíniumötvözet kiváló hajlíthatóságot biztosít az extrudált hajlítási műveletekhez.Igaz
Kiegyensúlyozott kémiai összetétele magas alakíthatóságot és stabil deformációs viselkedést biztosít.
A nagy szilárdságú alumíniumötvözetek általában jobban hajlanak, mint az alacsony szilárdságú ötvözetek.Hamis
A nagyobb szilárdság általában alacsonyabb alakíthatóságot és nagyobb repedésveszélyt jelent hajlításkor.
Hogyan befolyásolja a temperálás a hajlítási teljesítményt?
Az ötvözet kiválasztása csak a döntés fele. A temperálás gyakran dönti el a siker vagy a kudarc kérdését.
Az alumínium keménysége jelentősen befolyásolja a hajlítási teljesítményt, mivel a keményebb keménység csökkenti a képlékenységet, míg a lágyabb keménység nagyobb plasztikus alakváltozást tesz lehetővé.
A temperálás az alumínium hő- és mechanikai történetét írja le. Ez határozza meg az erősséget, keménységet és alakíthatóságot.
Hajlításhoz általánosan használt hőmérsékletek
Az extrudált alumíniumot gyakran az alábbi keménységi fokozatokban szállítják:
- T4: oldattal kezelt és természetesen öregített
- T5: extrudálás után hűtött és mesterségesen öregített
- T6: oldattal kezelt és mesterségesen öregített
Mindegyik másképp viselkedik hajlításkor.
A lágyabb természetűek jobban hajlanak
A T4 keménység biztosítja a legjobb hajlíthatóságot. Lehetővé teszi az alumíniumszemcsék csúszását és nyúlását.
A T4 hajlítás előnyei:
- Alacsonyabb folyáshatár
- Nagyobb nyúlás
- Csökkentett repedésveszély
A T5 és T6 edzettségi fokozatok erősebbek, de kevésbé toleránsak.
Erősség és alakíthatóság közötti kompromisszum
A lágy hőkezelés javítja a hajlítószilárdságot, de csökkenti a végső szilárdságot. Sok projektben ezt úgy oldják meg, hogy először hajlítják, majd öregítik az anyagot.
Tipikus megközelítés:
- Extrudálás T4-ben
- Hajlítás végzése
- Hőkezelés T6-ra
Ez a sorrend javítja mind a formázhatóságot, mind a végső teljesítményt.
A hőmérséklet hatásának összehasonlítása
| Temper | Erősségi szint | Hajlíthatóság |
|---|---|---|
| T4 | Alacsony | Kiváló |
| T5 | Közepes | Mérsékelt |
| T6 | Magas | Szegény |
A hőmérséklet figyelmen kívül hagyása gyakran váratlan repedésekhez vezet, még a megfelelő ötvözet használata esetén is.
A gyártási tapasztalatok alapján a hajlítás előtti T6-ról T4-re való átállás számos meghibásodási esetet megold anélkül, hogy az ötvözetet megváltoztatnák.
A lágyabb alumíniumötvözetek, mint például a T4, javítják a hajlítási teljesítményt.Igaz
Az alacsonyabb keménység nagyobb plasztikus alakváltozást tesz lehetővé repedés nélkül.
A T6 temperált alumínium nagyobb szilárdsága miatt könnyebben hajlik, mint a T4.Hamis
A nagyobb szilárdság csökkenti a képlékenységet és növeli a repedés kockázatát.
A vastag falú extrudált profilok tisztán hajlíthatók?
A vastagság további nehézséget jelent. Sokan azt gondolják, hogy a vastag falak nem tudnak jól hajlani. Ez nem mindig igaz.
A vastag falú alumínium extrudált profilok tisztán hajlíthatók, ha az ötvözet, a keménység, a hajlítási sugár és a szerszámok megfelelően vannak szabályozva.
A falvastagság befolyásolja a hajlítás során fellépő feszültségeloszlást. Minél vastagabb a fal, annál nagyobb a belső és külső felületek közötti feszültségkülönbség.
A vastag szakaszok jelentette kihívások
Gyakori problémák:
- Külső sugár repedés
- Belső sugár ráncosodása
- Keresztmetszet torzítás
Ezek a problémák a vastagság és a szűk hajlítási sugarak növekedésével fokozódnak.
A tiszta hajlítást lehetővé tevő legfontosabb tényezők
A vastag extrudált profilok tiszta hajlításához a következőkre van szükség:
- Elég nagy hajlítási sugár
- Lágy hőkezelés hajlítás előtt
- Belső támogató eszközök
- Szabályozott hajlítási sebesség
A mandrelok vagy töltőanyagok alátámaszthatják az üreges szakaszokat.
Vastag falak hajlítási sugárra vonatkozó szabályok
Egy egyszerű irányelv, hogy a falvastagság növekedésével növeljük a hajlítási sugarat.
Tipikus tapasztalati szabály:
- Vékony fal: a sugár a falvastagság 1-2-szeresének felel meg
- Vastag fal: a sugár a falvastagság 3-5-szöröse
Ezek kiindulási pontok, nem garanciák.
Vastag falú hajlítási teljesítménytényezők
| Tényező | Hatás a hajlításra |
|---|---|
| Falvastagság | Magasabb stressz |
| Hajlítási sugár | Ellenőrzi a feszültséget |
| Temper | A képlékenység szabályozása |
| Szerszámozás | Vezérlők alakja |
A vastag falú alkatrészeket gyakran sikerül meghajlítani több lépésben, egy lépés helyett.
A műhelyi kísérletekből kitűnik, hogy a vastag extrudált profilok hajlításakor a legtöbb hiba a vékonyfalú szabályok alkalmazásából ered.
A vastag falú alumínium extrudált profilok megfelelő folyamatirányítással sikeresen hajlíthatók.Igaz
A sugár, a keménység és a szerszámok beállítása csökkenti a repedéseket és a torzulást.
A vastag falú alumínium extrudált profilok repedés nélkül nem hajlíthatók meg.Hamis
A repedések megfelelő ötvözet és hajlítási paraméterek alkalmazásával elkerülhetők.
Vannak olyan ötvözetek, amelyek hajlításkor hajlamosak repedésre?
Igen. Egyes ötvözetek még enyhe hajlítás hatására is könnyen megrepednek. Ezt a kockázatot korán fel kell ismerni.
Bizonyos alumíniumötvözetek hajlításkor hajlamosak repedésre alacsony képlékenységük, durva szemcsés szerkezetük vagy magas réz- és cink-tartalmuk miatt.
A repedés a korlátozott feszültségkapacitás tünete. Az ötvözet kémiai összetétele játszik itt a fő szerepet.
Magas kockázatú ötvözetcsoportok
A magasabb repedésveszélyű ötvözetek közé tartoznak:
- 2xxx sorozatú ötvözetek
- 7xxx sorozatú ötvözetek
- Túlkoros 6xxx ötvözetek
Ezek az ötvözetek az alakíthatóság helyett az erősséget helyezik előtérbe.
Miért növeli a réz és a cink a repedések kialakulását?
A réz és a cink erősíti az alumíniumot, de csökkenti a szemcsék közötti csúszást. Hajlítás során a feszültség a szemcsék határain koncentrálódik.
Ez a következőhöz vezet:
- Mikrorepedések kialakulása
- Repedés terjedése a hajlítási vonal mentén
- Hirtelen törés
A felületi repedések kicsinek tűnhetnek, de használat közben gyakran növekednek.
A szemcsés szerkezet hatása
A durva szemcsék rontják a hajlítási teljesítményt. Csökkentik az egyenletes deformációt.
A szemcseméretet befolyásolják:
- Extrudálási hőmérséklet
- Hűtési sebesség
- Ötvözet összetétele
A rossz folyamatirányítás még a normálisan hajlítható ötvözeteknél is növeli a repedés kockázatát.
Repedésveszély összehasonlítás
| Ötvözet | Repedésveszély | Hajlíthatóság |
|---|---|---|
| 6063 | Alacsony | Magas |
| 6061 | Közepes | Közepes |
| 6005A | Közepesen magas | Alacsony |
| 2024 | Magas | Nagyon alacsony |
| 7075 | Nagyon magas | Rendkívül alacsony |
A tervezőknek kerülniük kell a magas kockázatú ötvözeteket, ha hajlításra van szükség. Ha ez elkerülhetetlen, akkor nagyobb sugarak és lágyabb keménységű ötvözetek használata kötelező.
A hibaanalízis alapján az ötvözet hajlítás közbeni repedése ritkán véletlenszerű. Ez előre jelezhető és megelőzhető.
A réz- és cinkben gazdag alumíniumötvözetek hajlításkor hajlamosabbak a repedésre.Igaz
Ezek az elemek csökkentik a képlékenységet és növelik a feszültségkoncentrációt.
Minden alumíniumötvözet hasonló repedésveszélynek van kitéve hajlítás során.Hamis
A repedésveszély az ötvözet kémiai összetételétől és edzettségétől függően jelentősen változik.
Következtetés
Az alumínium extrudált profilok sikeres hajlítása az ötvözet képlékenységétől, a keménység választásától, a falvastagság szabályozásától és a repedésveszély tudatosításától függ. A hajlításra alkalmas ötvözetek és lágy keménységek korai kiválasztása megelőzi a hibákat és biztosítja a tiszta, megismételhető hajlítási eredményeket.
