alüminyum akma dayanımı: Uygulamalar, Seçim Kriterleri ve Pratik Kılavuz
Bir makine çerçevesi 6061-T6 alüminyum ekstrüzyonla yapıldığında, ilk kalıcı bükülmeyi tahmin eden sayı şu şekildedir: alüminyum akma dayanımı çekme mukavemeti değil. T6 temperinde, 6061'in tipik akma mukavemeti 276 MPa'dır, dolayısıyla yapısal bir eleman, 290 MPa çekme derecesine ulaşılmadan çok önce bu gerilime yakın bir set almaya başlar.
Akma gücü size elastik davranışın nerede biteceğini söyler; bu gerilimin üzerinde profil geri yaylanmaz.
Bu, t kanallı çerçevelemede önemlidir çünkü çoğu bağlantı ve kiriş elastik kalacak şekilde tasarlanmıştır. Bir mühendis bir açıklığı yalnızca nihai çekme dayanımına göre boyutlandırırsa, çerçeve kırılmadan çok önce kalıcı olarak sarkabilir. Akma dayanımı, yük taşıyan alüminyum yapılar için pratik tasarım sınırıdır.
Alüminyum Akma Dayanımı Nedir ve Çerçeve Sınırlarını Neden Belirler?
Alüminyum akma mukavemeti, MPa veya ksi cinsinden ifade edilen, malzemenin plastik olarak deforme olmaya başladığı strestir. Alüminyumun keskin bir akma noktası olmadığından mühendisler %0,2 ofset geçirmezlik stresini kullanır.
%0,2 ofset geçirmezlik gerilimi yük kaldırıldıktan sonra %0,2'lik kalıcı bir plastik şekil değiştirme oluşturan gerilimdir. Alüminyum alaşımları için akma dayanımının kabul edilen tanımıdır.
Basit bir örnek: 276 MPa akma dayanımına sahip bir 6061-T6 profili, 180 MPa'ya kadar yüklenebilir ve rahat bir marjla orijinal şekline dönebilir. 250 MPa'da kenar incedir ve yuva kenarlarındaki yerel gerilim konsantrasyonları malzemeyi akma sınırının ötesine itebilir.
Pratik sonuç, endüstriyel çerçeveler, iş istasyonları, muhafazalar ve doğrusal hareket yapıları için profil seçiminde ilk adımı sertlik veya çekme mukavemeti değil, akma mukavemetinin yönlendirmesi gerektiğidir.
Alaşım ve Tava Göre Alüminyum Akma Dayanımı Değerleri
Yaygın olarak kullanılan ekstrüde alüminyum alaşımları için tipik akma mukavemeti, 1100-O için 34 MPa ile 7075-T6 için 503 MPa arasında değişir. Aşağıdaki tablo, tedarikçi veri sayfalarında ve fabrika sertifikalarında bulacağınız değerleri toplamaktadır.
Ekstrüzyonlarda kullanılan yaygın alüminyum alaşımlarının tipik akma dayanımı.
Alaşım ve öfke
Verim gücü (MPa)
Verim gücü (ksi)
Tipik uygulama
1100-O
34
5
Trim, isim levhaları, kimyasal ekipmanlar
3003-H14
145
21
Isı eşanjörleri, depolama tankları
5052-H32
193
28
Deniz panelleri, yakıt depoları
6063-T5
110
16
Mimari çerçeveler, raylar
6063-T6
214
31
Hafif yapısal çerçeveler
6061-T6
276
40
Makine çerçeveleri, mastarlar, ağır hizmet profilleri
7075-T6
503
73
Havacılık, yüksek gerilimli parçalar
Yukarıdaki tablodaki tipik akma mukavemeti değerleri ortak bir ölçekte çizilmiştir.
Işık korumaları ve bölmeler için 6063-T5 yeterlidir. Yapısal kolonlar ve kirişler için 6061-T6 ortak varsayılandır. Çerçevenin daha yüksek servis yüklerini taşıması gerektiğinde, yüksek mukavemetli 3030 t-yuvalı profili genellikle daha büyük bir seriye geçmeden çalışan en küçük bölümdür.
Çerçevede dirsekli kollar veya baş üstü destekler kullanılıyorsa bu elemanların boyutlarını 6063-T5 verilerine göre ayarlamayın; 6061-T6 veya yüksek mukavemetli 30 serisi profil kullanın.
6061 vs 6063: Akma Dayanımı Ekstrüzyon Seçiminizi Nasıl Değiştirir?
T-yuvalı çerçeveleme için pratik seçim neredeyse her zaman 6061-T6 ile 6063-T6 arasındadır. 6061 daha yüksek akma dayanımı ve daha iyi işlenmiş kenarlar sunar; 6063 daha pürüzsüz bir yüzey ve ince veya karmaşık bölümlerin daha kolay ekstrüzyonunu sunar.
Yapı için 6061-T6
276 MPa'lık tipik akma dayanımı; T6'da minimum 240 MPa.
Dişli deliklerde daha yüksek sertlik ve iplik şeridine karşı daha iyi direnç.
Makine tabanları, mastarlar ve yük taşıyan kolonlar için tercih edilir.
Görünüm için 6063-T6
T6'da 214 MPa'lık tipik akma dayanımı; 6061'den düşük.
Şeffaf veya renkli anotlama için daha pürüzsüz yüzey.
Daha iyi köşe dolgusu ve daha kolay ince duvar ekstrüzyonu.
Bir makine kolonundaki cıvatalı bağlantı için 6061'in daha yüksek akma mukavemeti, ön yük altında yarık dişlerinin girintili çıkıntı yapma riskini azaltır. Parça anodize kaplamalı bir mahfaza ise, 6063'ün ince duvarlı bölümlerde ekstrüzyonu daha kolaydır ve daha düzgün bir yüzey oluşturur. Yaklaşık 25 kN'nin üzerindeki kolon yükleri için, ağır hizmet 6061 profili Daha kalın bir duvar daha güvenli bir başlangıç noktasıdır.
Ekstrüde Alüminyum Profilde Akma Dayanımını Ne Değiştirir?
Alaşım sabitlendikten sonra akma dayanımı üzerinde en büyük etkiye temper sahiptir ve bunu soğuk işlem, sıcaklık ve kesit şekli takip eder. Temel alaşım tavanı belirliyor; işleme gerçek değeri ayarlar.
Alaşım bileşimi: 6xxx alaşımlarındaki magnezyum ve silikon yaşlandırma sertleşmesi aşamaları üretir; bakır ve lityum 2xxx'te yanıtı artırır; magnezyumlu çinko 7xxx'i en yüksek dayanıma ulaştırır.
Isıl işlem: T5, ekstrüzyondan sonra soğutulur ve yapay olarak yaşlandırılır; T6 çözelti ısıl işlemine tabi tutulur, söndürülür ve yaşlanır. 6xxx alaşımlarında T6, T5'e kıyasla akma mukavemetini %40-60 artırır.
Soğuk çalışma: Ekstrüzyondan sonra gerdirme ve düzleştirme, akma mukavemetini biraz artırır ancak uzamayı azaltır. Bu nedenle son temperleme ve düzeltme sırası değirmen sertifikasının bir parçasıdır.
Servis sıcaklığı: 150 C'nin üzerinde uzun süreli maruz kalma, 6061-T6 akma mukavemetini 200 MPa'nın altına düşürebilir. Sıcak ortamlar için termal olarak kararlı bir alaşım seçin.
Bölüm geometrisi: Akma mukavemeti bir malzeme özelliğidir, ancak bir profilin pratik yük sınırı aynı zamanda ince kesitlerde akmadan önce yerel burkulmayı kontrol eden duvar kalınlığına ve şekline de bağlıdır.
Tasarım kuralı: Temperleme spesifikasyonundaki minimum akma mukavemetini kullanın ve ardından ince duvarlı t kanallı profillerde burkulmaya karşı ayrı bir kontrol uygulayın.
Ekstrüzyon Satın Alırken Akma Dayanımı Verileri Nasıl Uygulanır?
Yük taşıyan bir çerçeve için alüminyum ekstrüzyonlar satın aldığınızda, bir pazarlama sayfasındaki tipik değeri değil, fabrika sertifikasındaki minimum akma dayanımını kullanın.
Parti için çekme testi raporunu isteyin; ASTM B557 veya EN ISO 6892-1 ortak standartlardır.
Tam temper kodunu doğrulayın. T6 ve T651, işleme stabilitesini etkileyen farklı artık gerilim seviyelerine sahiptir.
Minimum akma mukavemetini en kötü durumda uygulanan gerilimle karşılaştırın. Statik iç mekan çerçeveleri için zemin 1,5 güvenlik faktörüdür; Döngüsel veya dinamik yükler için 2,0 veya üzerini kullanın.
Konektör yük değerlerini ayrı ayrı kontrol edin. 276 MPa akma dayanımına sahip bir profil, köşe konektörü veya cıvata ön yükünün boyutu küçükse bağlantı noktasında yine de başarısız olacaktır.
6061-T6 için "akma dayanımı 276 MPa" yazan bir veri sayfası genellikle tipik bir değere atıfta bulunur. Aynı alaşımın değirmen sertifikasında minimum 240 MPa değeri bulunabilir, dolayısıyla 276 MPa kullanan bir tasarım beklenenden %13 daha fazla verime daha yakın olabilir.
Shanghai Huishuo Aluminium Industry Technology Co., Ltd. gibi tedarikçiler her profil sayfasında kesit ağırlığını, sertliğini ve yüzey kaplamasını listeler; bu, özel uzunluklar sipariş etmeden önce akma mukavemeti varsayımlarını karşılaştırmayı kolaylaştırır. Standart ekstrüzyon aralığının en üstünde yer alan ekstra ağır 90 x 90 profil, genellikle özel bir kalıp onaylanmadan önce seçilen son standart bölümdür.
T6 temperinde 6061'in tipik akma dayanımı 276 MPa ve minimum akma dayanımı 240 MPa'dır. Tavlanmış O temperinde yaklaşık 55 MPa'ya düşer.
6063 alüminyumun akma dayanımı nedir?
6063-T6'nın tipik akma dayanımı yaklaşık 214 MPa iken 6063-T5'in tipik akma dayanımı 110 MPa civarındadır. 6063 genellikle 6061'den daha zayıftır ancak daha iyi bir yüzey kalitesiyle ekstrüzyona tabi tutulması daha kolaydır.
Isıl işlem alüminyumun akma dayanımını artırır mı?
Evet. 6xxx alaşımları için çözelti ısıl işlemi ve ardından yapay yaşlandırma akma dayanımını önemli ölçüde artırır. T6 temperleri tipik olarak aynı alaşımdaki T5 temperlerinden %40-60 daha yüksek akma mukavemeti sağlar.
Alüminyum akma dayanımı nasıl ölçülür?
Genellikle ASTM B557 veya ISO 6892-1'e göre %0,2 ofset yöntemi kullanılarak bir çekme testiyle ölçülür. Test, malzemenin %0,2 kalıcı plastik gerilme gösterdiği stresi kaydeder.
