Výrobca baliaceho stroja nedávno opätovne uviedol 6-metrový portálový dopravník dvoma spôsobmi: zváraný rám z mäkkej ocele s hmotnosťou 340 kg alebo skrutkovaný rám vyrobený z hliníkových profilov 6061-T6 s hmotnosťou približne 120 kg. Obe uniesli rovnaké pohyblivé zaťaženie 250 kg a obe zostali v rámci limitu vychýlenia 1,5 mm, ale hliníková verzia sa dodávala ako plochá súprava, zmontovaná za jednu smenu a lakovňu úplne vynechala.
Táto obchodná štúdia je, v miniatúre, celý prípad pre výhody tvrdej zliatiny hliníka : väčšia pevnosť na kilogram, predvídateľné opracované tolerancie a logika spájania, ktorá uprednostňuje skrutky pred zvarmi. Ako priemyselný výrobca profilu T-drážok a zákazkových extrúzií, Shanghai Huishuo Aluminium Industry Technology Co., Ltd. kladie túto otázku od výrobcov zariadení, ktorí sa rozhodujú, kde tvrdé zliatiny odôvodňujú svoju prémiu a kde nie. Nasledujúce časti uvádzajú čísla tohto rozhodnutia.
572 MPa
Typická konečná pevnosť v ťahu 7075-T6, najpevnejšia hlavná tvrdá zliatina hliníka, oproti zhruba 80 MPa pre komerčne čistý 1050-O.
Čo sa počíta ako tvrdá zliatina hliníka? Séria Kódy a Tempery
Tvrdý hliník nemá jedinú oficiálnu definíciu; v každodennom strojárstve to znamená tepelne spracovateľné kované rodiny, najmä konštrukčné triedy 2xxx, 6xxx, ako napríklad 6061 a 7xxx, ktoré získavajú pevnosť vďaka legovacím prvkom a riadenému tepelnému spracovaniu namiesto samotnej práce za studena.
Tvrdá zliatina hliníka: tvárnená hliníková zliatina so zámernými prísadami medi, horčíka, kremíka alebo zinku, ktorá je spevnená rozpúšťacím tepelným spracovaním a umelým starnutím (temperovanie T5 až T7), pričom dosahuje pevnosti v ťahu výrazne vyššie ako u čistých alebo tepelne neupraviteľných druhov.
Systém štvormiestneho označenia uľahčuje čítanie rozdelenia, pretože prvá číslica označuje hlavný legovací prvok a táto voľba riadi pevnosť, korózne správanie a extrudovateľnosť:
- Séria 1xxx, 3xxx a 5xxx: mäkké, tepelne nespracovateľné zliatiny s vynikajúcou tvárnosťou a odolnosťou proti korózii, ale pevnosťou v ťahu väčšinou medzi 70 a 260 MPa.
- 2xxx (meď) a 7xxx (zinok): Tvrdé zliatiny leteckého priemyslu, s 2024-T4 blízko 470 MPa a 7075-T6 blízko 572 MPa.
- 6xxx (horčík a kremík): ťahúni profilového vytláčania, v rozsahu 6063-T5 pre konečnú úpravu a zložitosť až po 6061-T6 pre štruktúru pri približne 310 MPa.
- Na temperovaní záleží rovnako ako na sérii: rovnaký predvalok 6061 dodávaný T4 namiesto T6 poskytuje pevnosť v ťahu približne 70 MPa.
Pre kupujúcich, ktorí zvažujú dva najbežnejšie stupne vytláčania proti sebe, toto technické porovnanie výberu profilu 6061 a 6063 prechádzky, kde každá trieda vyhráva silou, povrchom a cenou.
Šesť výhod tvrdej zliatiny hliníka, ktoré odôvodňujú prémiu
Výhody tvrdej zliatiny hliníka sú skôr merateľné ako kozmetické: približne o 65 percent vyššia pevnosť v ťahu ako pri povrchovej úprave 6063, lepšia únavová životnosť, vyššia odolnosť proti opotrebovaniu, prísnejšia rozmerová stabilita a väčšia nosnosť z menšieho prierezu.
310 MPa Typická pevnosť v ťahu 6061-T6
2,70 g/cm3 hustota, asi jedna tretina ocele
96 MPa Únavová pevnosť 6061-T6 pri 500 miliónoch cyklov zaťaženia
- Pomer pevnosti a hmotnosti. Tvrdá zliatina s hmotnosťou 2,70 g/cm3 poskytuje nosnosť s oveľa menšou hmotnosťou rámu ako oceľ, čo znižuje náklady na dopravu a umožňuje rýchlejšie zrýchlenie pohybových systémov.
- Odolnosť proti únave. Vibrujúce a vratné bremená, nie statická hmotnosť, rozbité rámy; 6061-T6 nesie zhruba o 40 percent vyššiu únavovú pevnosť ako 6063-T5.
- Odolnosť voči opotrebovaniu a vtlačeniu. Upínacie stoly, pevné dorazy a klzné kontaktné body odolávajú stopám po svorkách a nárazom dielov oveľa lepšie ako čisté alebo 3xxx zliatiny.
- Kontrola teploty. Pretože pevnosť je nastavená v peci na ochladzovanie a starnutie, 3,2 mm stena môže byť certifikovaná pre stredné zaťaženie, kde by mäkká zliatina potrebovala oveľa ťažšiu časť.
- Rozmerová stabilita. Medza klzu 276 MPa oproti 145 MPa pre 6063-T5 udržuje skrutkované rámy rovno pri predpätí, čím chráni zarovnanie na viacosových zariadeniach.
- Presnosť obrábania. Stroje s vyššou tvrdosťou s menším chvením a nahromadenou hranou, takže otvory pre kolíky a protiľahlé plochy si zachovávajú toleranciu pri opakovaných nastaveniach.
Tabuľka nižšie uvádza rodiny zliatin vedľa seba a skok z 6063 na 6061-T6 a ďalej na 7075-T6 je presne to, za čo kupujúci zaplatí pri špecifikácii tvrdej zliatiny:
Maximálna pevnosť v ťahu podľa zliatiny, typické hodnoty
Typické hodnoty čerpané z noriem Aluminium Association.
Vo výrobnom závode sa tieto čísla stávajú katalógovými voľbami: napríklad vysokopevnostný profil 4040 so stenou 3,2 mm prenáša stredne zaťažené strojové zaťaženie, ktoré by inak prinútilo návrh prejsť na ťažšiu sekciu série 45 alebo 50.
HS-8-4040D vysokopevnostný hliníkový profil 4040 s drážkou v tvare T s hrúbkou steny 3,2 mm Tento profil 6063-T5 s rozmermi 40 x 40 mm s 3,2 mm zosilnenou stenou unesie stredne náročné strojové zaťaženie, čo z neho robí praktickú katalógovú voľbu pre rámy, ktoré by inak vyžadovali ťažšie sekcie série 45 alebo 50. Zobraziť produkt → Kde predstihuje tvrdá zliatina hliníka: Prípady použitia rámov a údaje
Tvrdé zliatiny získavajú svoju prémiu všade tam, kde rám nesie zaťaženie, pohybuje sa alebo drží zarovnanie: strojové základne, portály, vysokovýkonné skladovacie regály, podpery robotov a ochrana na strane lisu. Statické chrániče a svetelné pracovné stanice ich potrebujú len zriedka.
Porovnané faktory výberu: profily z mäkkej zliatiny 6063-T5 oproti profilom z tvrdej zliatiny 6061-T6 | Faktor výberu | Mäkká zliatina 6063-T5 | Tvrdá zliatina 6061-T6 |
| Typická pevnosť v ťahu | 186 MPa | 310 MPa |
| Typická medza klzu | 145 MPa | 276 MPa |
| Rýchlosť vytláčania a tvarová zložitosť | Vynikajúce, vyhovuje tenkým zložitým úsekom | Nižšie rýchlosti, hrubšie minimálne steny |
| Kvalita eloxovanej povrchovej úpravy | Svetlé a jednotné | Trochu nudnejšie, ale jednotné |
| Najlepšie použitie rámovania | Stráže, lavičky, svetelné stojany | Základy, portály, ťažké regály |
Pravidlo skríningu: akonáhle zaťažené rozpätie prejde asi 1,5 metra alebo rám podopiera pohyblivú os, prejdite zo štandardných profilov 6063 na vysokovýkonné profily z tvrdej zliatiny.
Pre základové a stĺpové konštrukcie v sérii 80 je zvyčajnou ťažkou odpoveďou extra hrubý stenový profil 8080, ktorý spája široký pôdorys T-drážky so stenami dimenzovanými na skrutkové spoje s vysokým zaťažením.
HS-8-8080W extra hrubá stena 8080 hliníkový profil s drážkou v tvare T pre veľké zaťaženie S extra hrubou stenou 5 mm a prierezom 80 x 80 mm tento profil vyhovuje skrutkovaným, vysoko zaťaženým základovým a stĺpovým konštrukciám v sérii 80, pričom spája široký rozmer T-drážky s mimoriadne vysokou nosnosťou. Zobraziť produkt → Obrábanie, spájanie a eloxovanie: Ako tvrdé zliatiny sa správajú vo výrobe
V dielni sa hliník z tvrdej zliatiny ľahšie presne obrába, ale menej zhovievavo sa zvára, takže o spôsobe spájania by sa malo rozhodnúť pred objednaním profilov, nie až potom.
- CNC obrábanie: 6061-T6 a rodiny 2xxx a 7xxx režú čisto pri vyšších rýchlostiach úberu ako čistý hliník a opracované plochy zostávajú ploché, pretože zvyškové napätia sú po riadenom kalení nižšie.
- Upevnenie do T-drážky: skrutkové spoje zachovávajú plnú pevnosť základného kovu a dajú sa rozobrať na prepracovanie, čo je dôvod, prečo profilové rámovanie takmer úplne zabraňuje zváraniu.
- Eloxovanie: 6063 eloxuje najjasnejšie, zatiaľ čo 6061 a 7xxx sú o niečo tmavšie a vyžadujú bližšiu kontrolu kúpeľa; strieborné, čierne a dvojfarebné povrchové úpravy sú rutinou na štrukturálnych rámoch 6xxx.
- Závity a opakovaná montáž: Závitové otvory v tvrdých zliatinách držia svoj tvar oveľa viac cyklov inštalácie a demontáže ako mäkšie typy.
T6
Skrutka, nezvárať: zváraný spoj 6061-T6 stratí v tepelne ovplyvnenej zóne približne 30 až 40 percent svojej pevnosti a nedá sa potom úplne znova temperovať, zatiaľ čo skrutkový spoj s drážkou T si zachováva plný rating základného kovu.
Cenové kompromisy: Keď je 6063 stále inteligentnejšou voľbou
Pre ľahké ochranné kryty, rámy pracovných staníc a laboratórne lavice poskytujú štandardné profily z mäkkej zliatiny rovnakú životnosť pri nižších nákladoch a platenie cien z tvrdej zliatiny prináša silu, ktorú rám nikdy nevyužije.
Uveďte tvrdú zliatinu, kedy
- Rozpätia nesú pohyblivé alebo sústredené bremená
- Rámy držia zarovnanie alebo presnosť stroja
- Diely sú po extrúzii obrábané CNC
- Konštrukcie čelia vibráciám alebo únavovým cyklom
Zostaň s 6063, keď
- Zaťaženia sú statické a ľahké
- Povrchová úprava vedie v špecifikácii
- Potrebné sú tenké, zložité prierezy
- Rozpočet je záväzným obmedzením
Dôležitá je aj matematika obstarávania: predvalok z tvrdej zliatiny zvyčajne nesie 10 až 20 percent prémiu a vytláča sa pomalšie, avšak zmenšením veľkosti na menšiu časť z tvrdej zliatiny, ktorá nesie rovnaké zaťaženie, sa často obnoví rozdiel v samotnej hmotnosti materiálu.
Laboratórna lavica je klasickým puzdrom na udržanie svetla: ľahký profil 3030 navrhnutý pre laboratórne rámovanie udržuje lavicu tuhou pri štandardných nákladoch a šetrí rozpočet na tvrdú zliatinu na nástroje, ktoré to skutočne potrebujú.
HS-8-3030QL Ľahký hliníkový profil 3030 s drážkou v tvare T pre laboratórne rámovanie Tento ľahký výlisok 3030 udržuje laboratórne lavice a ľahké konštrukcie pevné pri štandardnej prevádzkovej cene, takže rozpočet z tvrdej zliatiny môže byť vyhradený na rámovanie, ktoré skutočne potrebuje vyššiu pevnosť. Zobraziť produkt → Často kladené otázky o tvrdej zliatine hliníka
Považuje sa 6063 za tvrdú zliatinu hliníka?
Sedí na mäkkej hranici. 6063 je tepelne spracovateľný ako zvyšok rodiny 6xxx, ale pri ťahu okolo 186 MPa je zvolený skôr pre zložitosť povrchovej úpravy a tvaru ako pre štruktúru a väčšina inžinierskych tímov považuje 6061-T6 za vstupný bod pre rámovanie z tvrdej zliatiny.
O koľko silnejší je 6061-T6 ako 6063-T5?
Asi o 65 percent vyššia pevnosť v ťahu, 310 oproti 186 MPa a asi o 90 percent vyššia medza klzu, 276 oproti 145 MPa, čo umožňuje menšie alebo tenšie časti pri rovnakom zaťažení.
Odoláva tvrdý zliatinový hliník korózii rovnako dobre ako mäkké zliatiny?
Všetky hliníkové zliatiny tvoria ochranný oxidový film a najlepšie to robia čistoty a triedy 5xxx. Tvrdé zliatiny zodpovedajú tomuto výkonu v interiéri a po eloxovaní, a preto je eloxovanie štandardnou povrchovou úpravou konštrukčných profilov.
Dajú sa profily z tvrdej zliatiny rezať a prerábať tak ľahko ako 6063?
Áno pri pílení, vŕtaní a montáži T-drážok a vyššia tvrdosť skutočne zlepšuje kvalitu opracovanej hrany. Jediným upozornením je zváranie, pri ktorom sa stráca určitá pevnosť pri tepelnom spracovaní okolo spoja.
