Рівні твердості алюмінієвого профілю залежно від сплаву?
Екструдований алюміній з м'яким сплавом низької твердості іноді згинається, зношується або деформується під навантаженням. Це призводить до виходу деталей з ладу або їх швидкого зношування.
Вибір правильного сплаву та температури забезпечує екструдованим алюмінієвим профілям твердість, необхідну для міцності, зносостійкості та надійної обробки.
Давайте розберемося, які сплави мають найвищу твердість, як її виміряти, як на неї впливає відпуск і як вона впливає на оброблюваність.
Які алюмінієві сплави мають найвищу твердість?
При виборі алюмінієвого сплаву для екструзії велике значення має хімічний склад сплаву. Деякі сплави мають природну твердість, що перевищує твердість інших, що забезпечує вищу міцність, твердість і несучу здатність.
Сплави серії 7000 (наприклад, 7075) часто досягають найвищої твердості серед поширених алюмінієвих сплавів. У серії 6000 сплави, такі як 6061-T6 і 6082-T6, мають середню або високу твердість; м'якші сплави (наприклад, 6063) мають нижчу твердість, але легше піддаються формуванню та обробці.
Порівняння типових сплавів та твердості
| Сплав (поширений у профілях або кованих виробах) | Типовий характер / стан | Відносна твердість / міцність* | Типове використання / Коментарі |
|---|---|---|---|
| 7075 (серія 7xxx) | T6 | Найвищий серед звичайного алюмінію | Аерокосмічна промисловість, деталі, що піддаються високим навантаженням |
| 6082-T6 (серія 6xxx) | T6 | Високий, структурний | Рами, профілі для важких навантажень |
| 6061-T6 | T6 | Від помірного до високого | Загального призначення, деталі машин |
| 6005-T5 / T6 | T5 або T6 | Середній | Помірна міцність, краща екструдованість |
| 6063-T5 / T6 | T5 або T6 | Нижній | Архітектурне, декоративне використання |
* На основі твердості за Брінеллем або Роквеллом
Сплав 7075-T6 має вищу твердість, ніж 6061-T6.Правда.
7075-T6 використовує більше легуючих елементів і має більш сильне осадове зміцнення в порівнянні з 6061-T6, що забезпечує вищу твердість і міцність.
Профілі 6063-T6 м'якші та легші у формуванні, ніж 6061-T6.Правда.
6063 має нижчу твердість і межу плинності, що покращує формуваність і якість поверхні для екструзії та формування.
Як вимірюється твердість екструдованих профілів?
Твердість не є предметом припущень: виробники та інспектори вимірюють її за допомогою стандартних шкал та інструментів.
Випробування на твердість гарантує, що екструдовані профілі відповідають вимогам міцності та зносостійкості перед поставкою або механічною обробкою.
Загальні методи
- Твердість за Брінеллем (HB): Широко використовується для алюмінію, використовує кульку і вимірює розмір вм'ятини.
- Роквелл B (HRB): Вимірює глибину проникнення під навантаженням, підходить для м'яких металів, таких як алюміній.
- Вікерс (HV): Точний, для невеликих площ або тонких стін.
Типові результати:
- 6061-T6: ~95 HB, ~60 HRB
- 6063-T6: ~73 HB
- 7075-T6: ~150 HB
Випробування на твердість є необхідним для підтвердження правильності загартування. Якщо термічна обробка є неправильною або непослідовною, фактична твердість може бути нижчою за норму, що створює ризик руйнування під час навантаження.
Алюмінієві профілі 6061-T6 зазвичай мають твердість близько 95 HB або 60 HRB.Правда.
6061-T6 зазвичай має твердість за Брінеллем ~95 або за Роквеллом B ~60, що вказано в технічних паспортах.
Випробування твердості екструдованого алюмінію проводиться за допомогою стандартних методів, таких як шкали Брінелля, Роквелла B або Вікерса.Правда.
Це стандартні методи випробування твердості алюмінієвих сплавів, які зазвичай використовуються для перевірки стану та міцності.
Чи можуть процеси загартування підвищити твердість поверхні?
Так. Для алюмінієвих сплавів, що піддаються термічній обробці, правильне відпалювання (термічна обробка + старіння) значно підвищує твердість і міцність.
Темперування (або старіння) забезпечує зміцнення осадження в сплавах з відповідним хімічним складом. При правильному екструдуванні та термічній обробці твердість і міцність значно підвищуються.
Процес загартування:
- Термічна обробка розчину: Нагріти сплав для розчинення елементів
- Загартовування: Швидке охолодження для фіксації структури
- Старіння (T5, T6): Утворюються осади, затверділий матеріал
Тільки певні сплави (такі як 6061, 6082, 7075) реагують на відпуск. Сплави, що не піддаються термічній обробці (такі як 1100 або 3003), набувають твердості за допомогою холодної обробки.
Без правильної термічної обробки навіть високоякісний сплав залишається м'яким. Ось чому визначення термічної обробки (наприклад, T5 або T6) є таким же важливим, як і номер сплаву.
Зміцнення осадженням шляхом відпуску значно підвищує твердість алюмінієвого сплаву після екструзії.Правда.
Правильна термічна обробка та старіння призводять до утворення осадів, які зміцнюють сплав і підвищують його твердість порівняно з екструдованим або відпаленим станом.
Загартування не змінює твердість алюмінієвих сплавів, що не піддаються термічній обробці.Правда.
Тільки серії сплавів, що піддаються термічній обробці, реагують на зміцнення осадженням; сплави, що не піддаються термічній обробці, покладаються на зміцнення деформацією і не зміцнюються шляхом відпуску.
Чи впливають більш тверді сплави на оброблюваність?
Більш твердий сплав є міцнішим і зносостійкішим. Але це зазвичай означає, що його важче обробляти.
Так — як правило, більш тверді алюмінієві сплави або високоміцні марки ускладнюють обробку порівняно з м'якшими сплавами. М'якші сплави забезпечують легше різання, кращу якість поверхні та менший знос інструменту.
Ефекти механічної обробки
- М'які сплави: Легше різати, менше зношується інструмент, більш гладка поверхня (наприклад, 6063, 3003)
- Тверді сплави: Потрібні більш гострі інструменти, менша швидкість, більше охолоджуючої рідини; інструменти можуть зношуватися швидше (наприклад, 7075, 6082)
У багатьох випадках конструктори повинні знаходити баланс між міцністю та оброблюваністю. Якщо деталь вимагає жорстких допусків або тривалих циклів обробки, може бути доцільним використання дещо м'якшого, але все ж міцного сплаву (наприклад, 6061).
М'якші алюмінієві сплави, такі як 6063, легше піддаються механічній обробці, ніж більш тверді, такі як 6061 або 6082.Правда.
Нижча твердість зменшує знос інструменту та забезпечує більш плавну обробку та фінішну обробку.
Більш тверді алюмінієві сплави ніколи не впливають на складність обробки в порівнянні з більш м'якими сплавами.Неправда.
Більша твердість збільшує знос інструменту, вимагає використання більш міцних ріжучих інструментів або зниження швидкості, тому обробка стає складнішою, ніж у випадку з м'якими сплавами.
Висновок
Твердість алюмінієвого профілю залежить від сплаву та стану. Сплави 7075, 6082, 6061 забезпечують вищу твердість та міцність після відповідного відпуску, тоді як 6063 забезпечує легше формування та обробку. Вимірювання твердості за Брінеллем, Роквеллом або Вікерсом гарантує отримання правильної міцності. Термообробка (для сплавів, що піддаються термічній обробці) ефективно підвищує твердість. Але більш тверді сплави знижують оброблюваність і ускладнюють обробку. Вибір повинен враховувати баланс між потребами в міцності, оброблюваністю, формуваністю та якістю обробки.
