6061 vs 7075 κράματα αλουμινίου: Ιδιότητες, θερμική επεξεργασία και εφαρμογές

Σειρά κράματος αλουμινίου με μια ματιά

Το κράμα μετατρέπει το καθαρό αλουμίνιο χαμηλής{0}}αντοχής σε υλικό μηχανικής. Χαλκός, μαγνήσιο, πυρίτιο, μαγγάνιο και ψευδάργυρος προστίθενται σε ελεγχόμενες ποσότητες και κάθε σειρά που προκύπτει καταλαμβάνει διαφορετική ισορροπία αντοχής, αντοχής στη διάβρωση, μορφοποίησης και συγκολλησιμότητας. 6061 ανήκει στη σειρά 6xxx και το 7075 στη σειρά 7xxx και αυτή η διαφορά εξηγεί το μεγαλύτερο μέρος της συμπεριφοράς που παρατηρείται στο σέρβις.

Το καθαρό αλουμίνιο είναι η βάση κάθε κράματος. Προσφέρει αντοχή στη διάβρωση, υψηλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα και καλή ολκιμότητα, αλλά όχι τη μηχανική αντοχή που απαιτείται από τη δομική συντήρηση, γι' αυτό το κράμα και η θερμική επεξεργασία χρησιμοποιούνται μαζί.

6061-T6 Ιδιότητες και Τυπικές Εφαρμογές

Το 6061 περιέχει μαγνήσιο και πυρίτιο, τα οποία καθιζάνουν ως Mg2Si κατά την τεχνητή γήρανση και αυξάνουν την αντοχή χωρίς να καταστρέφουν την ολκιμότητα. Το κράμα παράγεται ως πλάκα, εξωθημένη ράβδος, σωλήνας και δομικά σχήματα σύμφωνα με τα ASTM B209 και ASTM B221, με όρια σύνθεσης επίσης καταχωρισμένα στα GB/T 3190 και EN 573-3. Το T6 είναι το τυπικό temper για κατεργασμένα και συγκολλημένα εξαρτήματα.

Οικοδομικές κατασκευές, βραχίονες κουρτινών και κιγκλιδώματα

Στηρίγματα σασί αυτοκινήτων, θήκες μπαταριών και ασπίδες θερμότητας

Εξαρτήματα θαλάσσης, εξοπλισμός καταστρώματος και πλαίσια σκαφών

Υδραυλικές και πνευματικές πολλαπλές, σώματα βαλβίδων και εξαρτήματα σωληνώσεων

Ηλεκτρικά περιβλήματα, στηρίγματα μπάρας και περιβλήματα οργάνων

Κουφώματα επίπλων, σκάλες και βάσεις εξοπλισμού ακριβείας

7075-T6 Ιδιότητες και Τυπικές Εφαρμογές

Το 7075 είναι κράμα με ψευδάργυρο, μαγνήσιο και χαλκό. Το αποτέλεσμα είναι περίπου διπλάσια από την αντοχή διαρροής του 6061, με κόστος την ολκιμότητα, τη συγκολλησιμότητα και τη γενική αντοχή στη διάβρωση. Παρέχεται ως πλάκα και εξωθημένη ράβδος σύμφωνα με τα ASTM B209 και ASTM B221, με EN AW-7075 και την κινεζική ονομασία 7A09 που περιγράφει υλικό της ίδιας οικογένειας.

Οι εφαρμογές ακολουθούν το πλεονέκτημα αντοχής: σκελετοί και δέρματα αεροσκαφών, εξαρτήματα ρουλεμάν φορτίου, εξαρτήματα ποδηλάτων και μοτοσικλετών, εξοπλισμός αναρρίχησης και τοξοβολίας, πυροβόλα όπλα, εργαλεία καλουπιού και γρανάζια ή άξονες που παρουσιάζουν επαναλαμβανόμενη πίεση. Η επιλογή θερμοκρασίας είναι κρίσιμη, επειδή οι συνθήκες υπερηλικίας T73 και T7351 ανταλλάσσουν περίπου το 10% της αντοχής για πολύ καλύτερη αντίσταση στη διάβρωση λόγω καταπόνησης σε περιβάλλοντα με υγρασία ή χλωριούχο-χλώριο.

Άμεση σύγκριση και επιδράσεις θερμικής επεξεργασίας

Και τα δύο κράματα σκληρύνονται με καθίζηση. Η επεξεργασία διαλύματος διαλύει τα στοιχεία κράματος, η απόσβεση τα διατηρεί σε υπερκορεσμένο στερεό διάλυμα και η τεχνητή γήρανση καθιζάνει λεπτά σωματίδια που εμποδίζουν την κίνηση της εξάρθρωσης. Ο παρακάτω πίνακας δείχνει πώς η γήρανση αλλάζει κάθε υλικό.

Η συμπεριφορά συγκόλλησης παραμένει η πιο ξεκάθαρη διαχωριστική γραμμή. 6061 συγκολλάται και στη συνέχεια-γερνά εκ νέου τοπικά όταν απαιτείται, ενώ το 7075 ενώνεται με πριτσίνια, μπουλόνια ή συγκόλληση, επειδή η θερμότητα της συγκόλλησης με σύντηξη καταστρέφει τη γερασμένη μικροδομή και προωθεί τη ρωγμή.

Καθοδήγηση Επιλογής και Βιωσιμότητα

Επιλέξτε 6061 για συγκολλημένα συγκροτήματα, περίπλοκα μηχανικά περιβλήματα, θαλάσσιο υλικό και γενικές δομικές εργασίες

Επιλέξτε 7075 όπου η αντοχή ανά μονάδα βάρους διέπει και δεν απαιτείται συγκόλληση

Για 7075 υπό παρατεταμένη εφελκυστική τάση σε υγρό ή χλωριούχο σέρβις, καθορίστε T73 ή T7351

Όταν χρειάζονται και οι δύο αντοχή και συγκολλησιμότητα, ένα κράμα 6xxx συνήθως λύνει το πρόβλημα με χαμηλότερο κόστος

Και τα δύο κράματα ανακυκλώνονται χωρίς απώλεια ποιότητας, και η επανατήξη του αλουμινίου καταναλώνει μόνο ένα μικρό κλάσμα της ενέργειας που απαιτείται για την παραγωγή πρωτογενούς μετάλλου, με εξοικονόμηση που συνήθως αναφέρεται κοντά στο 95%. Η μεγάλη διάρκεια ζωής από την αντοχή στη διάβρωση στο 6061 και από την υψηλή αντοχή στο 7075 βελτιώνει περαιτέρω την ισορροπία του κύκλου ζωής, ενώ το 7075 συμβάλλει επίσης στο μεγαλύτερο πλεονέκτημα σχεδιασμού ελαφρού βάρους.

Συχνές Ερωτήσεις

Ε: Είναι το 7075 πάντα ισχυρότερο από το 6061;
Στο T6 temper, το 7075 είναι περίπου διπλάσιο σε απόδοση, αλλά το χάσμα μειώνεται σε υπερήλικες ιδιοσυγκρασίες και εξαφανίζεται εάν η θερμοκρασία σέρβις είναι αρκετά υψηλή ώστε να υπερβαίνει το 7075 μέρος.

Ε: Μπορούν τα 6061 και 7075 να συγκολληθούν μεταξύ τους;
Δεν πρέπει να συγκολλούνται με σύντηξη. Ένας βιδωτός ή συνδεδεμένος σύνδεσμος με μονωτική διεπαφή είναι η πρακτική διαδρομή για μικτά συγκροτήματα.

Ε: Ποιες μηχανές κραμάτων πιο εύκολα;
Το 6061 δίνει καθαρά τσιπ και σταθερά νήματα με εργαλεία γενικής χρήσης, ενώ το 7075 κόβει γρηγορότερα και κρατά πιο αιχμηρή άκρη, αλλά απαιτεί πιο άκαμπτη στερέωση για τον έλεγχο της φλυαρίας.

Ε: Γιατί το 7075 είναι πιο ακριβό;
Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε κράμα, ο αυστηρότερος έλεγχος της διαδικασίας και οι χαμηλότεροι όγκοι παραγωγής αυξάνουν την τιμή σε σχέση με το 6061.

Ε: Ποιο κράμα πρέπει να χρησιμοποιηθεί για ναυτικό υλικό;
Το 6061 προτιμάται κανονικά επειδή αντιστέκεται πολύ καλύτερα στη διάβρωση του αλμυρού νερού, ενώ το 7075 απαιτεί προστατευτική επίστρωση ή ανοδίωση και προσεκτική προσοχή στη διάβρωση λόγω καταπόνησης.

Ε: Πώς διαφέρει η ανοδίωση μεταξύ των δύο;
Το 6061 παράγει ένα ομοιόμορφο στρώμα οξειδίου που δέχεται τη βαφή με συνέπεια, ενώ το 7075 τείνει να δίνει ένα πιο σκούρο, λιγότερο ομοιόμορφο φινίρισμα λόγω της περιεκτικότητάς του σε χαλκό και ψευδάργυρο.