5052 vs. 6061 vs. 7075: Πώς να επιλέξετε το σωστό αλουμίνιο για κατασκευή

Η επιλογή της σωστής ποιότητας αλουμινίου για το έργο σας είναι ζωτικής σημασίας. Για το ανεκπαίδευτο μάτι, κάθε φύλλο αλουμινίου μοιάζει ακριβώς με το ίδιο κομμάτι "ασημένιο μέταλλο". Αλλά αν επιλέξετε το λάθος, οι συνέπειες για το τελικό σας εξάρτημα μπορεί να είναι δαπανηρές και μη αναστρέψιμες.

Σκεφτείτε τους συμβιβασμούς: ένα κράμα που κατασκευάζεται για την αεροδιαστημική μπορεί να είναι εξαιρετικά ισχυρό, αλλά θα μπορούσε να υποβαθμιστεί γρήγορα αν το τοποθετήσετε σε θαλάσσιο περιβάλλον. Από την άλλη πλευρά, ένα κράμα που αντιστέκεται τέλεια στη διάβρωση μπορεί να μην έχει τους "μύες" - ή το όριο διαρροής - για να αντέξει τα βαριά φορτία που απαιτούνται για βιομηχανικά μηχανήματα.

Κάθε μηχανικός παλεύει με αυτή την απόφαση. Για να ξεκαθαρίσουμε τη σύγχυση, θα αναλύσουμε τις τρεις πιο κοινές οικογένειες αλουμινίου - 5052, 6061 και 7075 - ώστε να μπορείτε να κάνετε την επιλογή σας με σιγουριά.

Μια γρήγορη επισκόπηση των 5052, 6061 και 7075

Αποκωδικοποίηση των αριθμών

Αυτά τα τετραψήφιοι κωδικοί στις ποιότητες αλουμινίου δεν είναι απλώς τυχαίοι σειριακοί αριθμοί. Ακολουθούν μια συγκεκριμένη λογική, και το κλειδί για να σπάσετε τον κώδικα είναι να κοιτάξετε τον πρώτο ψηφίο.

Αυτός ο αριθμός σας λέει το κύριο συστατικό -ή στοιχείο κράματος- που αναμιγνύεται στο καθαρό αλουμίνιο. Αυτό το επιπλέον συστατικό είναι αυτό που δίνει σε κάθε σειρά τη συγκεκριμένη "υπερδύναμη" της.

• Σειρά 5xxx (π.χ. 5052): Μαγνήσιο
  Η προσθήκη μαγνησίου δημιουργεί μια εσωτερική δομή που είναι εξαιρετικά ανθεκτική στη διάβρωση. Αυτό το καθιστά την καλύτερη επιλογή για εξοπλισμό θαλάσσης που πρέπει να επιβιώνει σε συνεχή έκθεση σε αλμυρό νερό.
• Σειρά 6xxx (π.χ. 6061): Μαγνήσιο + Πυρίτιο
  Αυτός ο συνδυασμός επιτρέπει τη θερμική κατεργασία του κράματος. Κάνει το μέταλλο ευπροσάρμοστο και εύκολα διαμορφώσιμο, γι' αυτό και βλέπετε συχνά αυτή τη σειρά να εξωθείται σε πολύπλοκα δομικά πλαίσια.
• Σειρά 7xxx (π.χ. 7075): Ψευδάργυρος
  Όταν προσθέτετε ψευδάργυρο, λαμβάνετε ένα υλικό που ανταγωνίζεται την αντοχή του χάλυβα. Το πλεονέκτημα εδώ είναι ότι αποκτάτε αυτή τη σκληρότητα που μοιάζει με χάλυβα, διατηρώντας παράλληλα τα ελαφριά πλεονεκτήματα του αλουμινίου.

Αν η χημεία σας φαίνεται λίγο βαριά, να ένας απλός τρόπος για να θυμάστε τα βασικά:

• 5 (μαγνήσιο) αντιστέκεται στη διάβρωση.
• 6 (πυρίτιο) σχηματίζει σχήματα.
• 7 (ψευδάργυρος) χτίζει δύναμη.

Πώς να επιλέξετε γρήγορα ανάμεσα στα τρία κράματα αλουμινίου

Αν δεν θέλετε να κολλήσετε στη θεωρία και χρειάζεστε απλώς μια γρήγορη απάντηση για το αν θα επιλέξετε 5052, 6061 ή 7075, αυτή η ενότητα είναι για εσάς. Εδώ είναι η γρήγορη διαδρομή για να κάνετε τη σωστή επιλογή.

5052

• Η διάσπαση: Αυτό το κράμα αφορά ευελιξία και ολκιμότητα. Εάν πρέπει να λυγίσετε, να διπλώσετε ή να σφραγίσετε το μέταλλο σε σχήμα χωρίς να ραγίσει, το 5052 είναι η πρώτη σας επιλογή. Για ένα κράμα που δεν μπορεί να υποστεί θερμική κατεργασία, είναι εκπληκτικά ισχυρό και αντιμετωπίζει εξαιρετικά καλά τη διάβρωση του θαλασσινού νερού.
• Καλύτερα για: Περιβλήματα από λαμαρίνα, δεξαμενές καυσίμων πλοίων, δάπεδα, αντιολισθητικές πλάκες και χτυπημένα εξαρτήματα.

6061

• Η διάσπαση: Το δομικό πολυεργαλείο. Έχει λογική τιμή, συγκολλάται εύκολα, έχει αξιοπρεπή αντοχή στη διάβρωση και παρέχει καλή δομική αντοχή. Αν μπείτε σε ένα μηχανουργείο και ζητήσετε "αλουμίνιο" χωρίς να προσδιορίσετε την ποιότητα, πιθανότατα θα σας δώσουν 6061. Είναι η προεπιλεγμένη ρύθμιση για τη γενική μηχανική.
• Καλύτερα για: Δομικά κουφώματα, πλαίσια ποδηλάτων, αρχιτεκτονικά καλούπια και γενικά κατεργασμένα μέρη.

7075

• Η διάσπαση: Αυτός είναι ο μυς. Προσφέρει αντοχή συγκρίσιμη με το ατσάλι, αλλά έχει συμβιβασμούς. Είναι ακριβό, εξαιρετικά δύσκολο να συγκολληθεί (συχνά αδύνατο για τα τυποποιημένα καταστήματα) και έχει χαμηλότερη αντοχή στη διάβρωση από τα άλλα δύο. Το χρησιμοποιείτε όταν χρειάζεστε αντοχή παρόμοια με αυτή του χάλυβα, αλλά δεν μπορείτε να αντέξετε οικονομικά το μεγάλο βάρος.
• Καλύτερα για: Αεροδιαστημικά γρανάζια, εξοπλισμός αναρρίχησης, εξαρτήματα ποδηλάτων για αγώνες και καλούπια υψηλής καταπόνησης.

Περίληψη

Πώς να επιλέξετε με βάση τις ιδιότητες απόδοσης

Το παραπάνω εξαπατητικό φύλλο είναι μόνο τα βασικά. Για να κατανοήσουμε πραγματικά τις συγκεκριμένες διαφορές επιδόσεων μεταξύ αυτών των τριών κραμάτων -και πώς αντιμετωπίζουν την πίεση στον πραγματικό κόσμο- πρέπει να ψάξουμε λίγο βαθύτερα. Οι ακόλουθες ενότητες θα σας δώσουν την πλήρη εικόνα, ώστε να ξέρετε ακριβώς με τι δουλεύετε.

Μηχανικές ιδιότητες & αντοχή (στατική)

Στον κόσμο της μηχανουργίας, η "αντοχή" είναι ένας αρκετά ασαφής όρος. Για να κάνετε μια επιστημονική επιλογή, πρέπει να αξιολογήσετε δύο συγκεκριμένες μετρήσεις: Αντοχή σε εφελκυσμό και Αντοχή σε διαρροή.

• Αντοχή σε εφελκυσμό είναι το ποσό του φορτίου που απαιτείται για να σπάσει πραγματικά το υλικό.
• Αντοχή σε διαρροή είναι το ποσό του φορτίου που απαιτείται για τη μόνιμη κάμψη ή παραμόρφωσή του.

Για τα περισσότερα δομικά έργα, Η αντοχή απόδοσης είναι στην πραγματικότητα ο πιο κρίσιμος αριθμός. Σκεφτείτε το: μόλις ένα εξάρτημα λυγίσει και δεν επανέλθει στο αρχικό του σχήμα, η δομή έχει ήδη αποτύχει, ακόμη και αν το μέταλλο δεν έσπασε στα δύο.

Πριν συγκρίνουμε τους συγκεκριμένους αριθμούς, πρέπει να εξετάσουμε έναν σημαντικό παράγοντα: Θερμική επεξεργασία.

Η απόδοση του αλουμινίου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την "ιδιοσυγκρασία" του. Τα παρακάτω δεδομένα συγκρίνουν τα πρότυπα της βιομηχανίας που συνήθως θα βρείτε στο ράφι: 5052 στη σκληρυμένη του κατάσταση (H32), και 6061 και 7075 στη θερμικά επεξεργασμένη κατάστασή τους (T6).

Προειδοποίηση: Μην αγοράζετε 7075 σε Κατάσταση "O" (ανόπτηση) αναμένοντας υψηλή αντοχή. Χωρίς αυτή τη θερμική επεξεργασία T6, το 7075 χάνει την ιδιότητα του "μυός" και γίνεται σημαντικά πιο μαλακό και αδύναμο.

Η ιεραρχία της δύναμης

1. 7075-T6 (Ο αδιαμφισβήτητος βασιλιάς): Με όριο διαρροής σχεδόν διπλάσιο από αυτό του 6061, αυτό το κράμα ανταγωνίζεται πολλούς δομικούς χάλυβες. Παρέχει την υψηλότερη αναλογία αντοχής προς βάρος από τα τρία. Εάν το εξάρτημα πρέπει να αντέξει ακραία κόπωση ή υψηλή καταπόνηση (όπως ένα στέλεχος πτέρυγας αεροσκάφους), αυτή είναι η μόνη επιλογή σε αυτόν τον κατάλογο.
2. 6061-T6 (το πρότυπο): Διαθέτει "καλή" αντοχή. Είναι επαρκής για δομικά πλαίσια, διαδρόμους και πλαίσια οχημάτων. Είναι άκαμπτο, αλλά υπό ακραία φορτία, όπου το 7075 θα κρατούσε σταθερά, το 6061 θα παραμορφωνόταν.
3. 5052-H32 (το χαμηλότερο): Η αντοχή δεν είναι το κύριο χαρακτηριστικό αυτού του κράματος. Έχει το χαμηλότερο όριο διαρροής, που σημαίνει ότι λυγίζει εύκολα - πράγμα που είναι ακριβώς αυτό για το οποίο έχει σχεδιαστεί. Η υψηλή αντοχή θα το καθιστούσε εύθραυστο και θα εμπόδιζε τα χαρακτηριστικά διαμόρφωσης για τα οποία έχει βραβευτεί.

Σκληρότητα και αντοχή στη φθορά

Η σκληρότητα μετράται στο Κλίμακα Brinell. Αυτός ο αριθμός υπαγορεύει κατά προσέγγιση τον τρόπο με τον οποίο το υλικό αντιστέκεται σε επιφανειακά χτυπήματα και γρατζουνιές.

• 7075 (High Brinell): Σκληρό και εύθραυστο. Αντέχει καλά στη φθορά της επιφάνειας, καθιστώντας το κατάλληλο για γρανάζια και άξονες.
• 6061 (Μέτρια Brinell): Η μέση λύση. Είναι αρκετά σκληρό για δομικά μέρη και αντέχει σε μικρά χτυπήματα, αλλά δεν είναι τόσο ανθεκτικό στη φθορά όσο το 7075.
• 5052 (Low Brinell): Μαλακό. Θα γρατζουνιστεί και θα βαθουλώσει εύκολα σε περιβάλλον μηχανουργείου.

Πίνακας σύγκρισης: Αντοχή & Σκληρότητα (Τυπικές τιμές)

Σημείωση: Οι τιμές αντιπροσωπεύουν τυπικούς μέσους όρους του κλάδου. Οι λεπτομέρειες ενδέχεται να διαφέρουν ελαφρώς ανάλογα με τον κατασκευαστή και το πάχος του φύλλου. Δεδομένα πηγής που αναφέρονται από MatWeb πρότυπα.

Διαμορφωσιμότητα & κάμψη (λαμαρίνα)

Ρωτήστε οποιονδήποτε χειριστή πρέσας για τη χειρότερη μέρα του, και πιθανότατα θα σας πει μια ιστορία για μια παλέτα με ακριβό κράμα που έσπασε σε κάθε στροφή.

Στα χαρτιά, η "διαμορφωσιμότητα" είναι μια στατιστική. Στο εργοστάσιο, είναι η διαφορά μεταξύ μιας ομαλής γωνίας 90 μοιρών και ενός σωρού από παλιοσίδερα. Όταν εφαρμόζετε τόνους πίεσης για να διπλώσετε το κρύο μέταλλο, η εσωτερική δομή του κράματος υπαγορεύει αν θα ρέει ή θα σπάει.

Η διάσπαση

• 5052 (Ο πρωταθλητής ψυχρής διαμόρφωσης):
  Εάν ο σχεδιασμός σας απαιτεί πολύπλοκες καμπύλες, στενές ακτίνες ή περίπλοκη σφράγιση, αυτή είναι η μόνη λογική επιλογή. Το 5052 φημίζεται για την εργασιμότητά του. Μπορείτε συχνά να το λυγίσετε πέρα από τις 90 μοίρες ή να το διπλώσετε πίσω στον εαυτό του (στρίφωμα) χωρίς να εμφανιστεί ούτε μια μικρορωγμή στην επιφάνεια. Μένει εκεί που το βάζετε και συμπεριφέρεται προβλέψιμα.
• 6061 (Το επικίνδυνο μεσαίο έδαφος):
  Εδώ είναι που οι κατασκευαστές αντιμετωπίζουν προβλήματα. Το 6061 είναι μορφοποιήσιμο, ΑΛΛΑ συνήθως μόνο στην ανόπτηση (Ο) ή στην ιδιοσυγκρασία Τ4. Η συντριπτική πλειοψηφία του 6061 που πωλείται είναι T6 (θερμική επεξεργασία για ακαμψία).
  • Το πρόβλημα T6: Επειδή το T6 είναι σκληρυμένο, αντιστέκεται στην κάμψη. Εάν πιέσετε το 6061-T6 σε μια στενή ακτίνα, η εξωτερική επιφάνεια θα τεντωθεί μέχρι να μοιάζει με "φλούδα πορτοκαλιού" και στη συνέχεια θα σπάσει. Γενικά, χρειάζεστε μια ακτίνα κάμψης τουλάχιστον 2x έως 3x του πάχους του υλικού για να λυγίσετε το T6 με ασφάλεια.
• 7075 (Ο εφιάλτης):
  Μην προσδιορίζετε το 7075 για μέρη από λαμαρίνα που απαιτούν ψυχρή διαμόρφωση, εκτός αν σας αρέσει η απογοήτευση. Λόγω του τεράστιου ορίου διαρροής του, το 7075 έχει απίστευτη "επαναφορά" - μπορεί να το λυγίσετε στις 90 μοίρες και θα επανέλθει στις 80 μοίρες τη στιγμή που θα απελευθερωθεί η πρέσα. Επιπλέον, είναι εύθραυστο- συνήθως σπάει καθαρά στα δύο αντί να δέχεται μια σφιχτή κάμψη.

Pro-Tip: Η παράκαμψη "Anneal & Age"
Αν χρειάζεστε οπωσδήποτε τη δομική ακαμψία του 6061 αλλά το πολύπλοκο σχήμα ενός εξαρτήματος 5052, υπάρχει λύση, αλλά κοστίζει χρήματα.

1. Αγοράστε 6061 στο "O" (ανόπτηση) ιδιοσυγκρασία. Είναι μαλακό και λυγίζει σχεδόν τόσο εύκολα όσο το 5052.
2. Διαμορφώστε το ρόλο σας.
3. Στείλτε το τελικό εξάρτημα σε θερμική κατεργασία για να το παλαιώσετε τεχνητά σε T6.
   προειδοποίηση: Αυτό προσθέτει σημαντικό χρόνο και κόστος και μπορεί να προκαλέσει στρέβλωση.

Συγκολλησιμότητα & σύνδεση

Εάν το έργο σας απαιτεί τη σύνδεση εξαρτημάτων μέσω συγκόλλησης TIG ή MIG, η διαδικασία επιλογής υλικού αλλάζει δραστικά. Η συγκόλληση δεν είναι απλώς το λιώσιμο μετάλλων μεταξύ τους- είναι μια μίνι διαδικασία θερμικής επεξεργασίας που μεταβάλλει τη χημεία του μετάλλου που περιβάλλει την ένωση.

Σε αυτό το σημείο η έννοια της Ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα (HAZ) γίνεται κρίσιμη. Μπορεί να αγοράσετε ένα φύλλο αλουμινίου με συγκεκριμένη αντοχή, αλλά τη στιγμή που θα χτυπήσετε ένα τόξο, η τεράστια θερμότητα αλλάζει την ιδιοσυγκρασία του μετάλλου που βρίσκεται δίπλα στη συγκόλληση.

Η διάσπαση

• 5052 ( The Welder's Friend):
  Το 5052 θεωρείται ευρέως το καλύτερο αλουμινένιο φύλλο βαρέως τύπου για συγκόλληση. Επειδή σκληρύνεται με ψυχρή κατεργασία (σκλήρυνση λόγω παραμόρφωσης) και όχι με θερμική κατεργασία, η θερμότητα της συγκόλλησης δεν υποβαθμίζει την αντοχή του τόσο δραστικά όσο στη σειρά 6xxx.
  • Ράβδος πλήρωσης: Συνήθως συγκολλούνται με 5356 ράβδος πλήρωσης.
  • Αποτέλεσμα: Ισχυρές, σταθερές αρθρώσεις με υψηλή αντοχή στη διάβρωση.
• 6061 (Η παγίδα της "απώλειας δύναμης"):
  Το 6061 είναι εξαιρετικά συγκολλήσιμο - η χάντρα τοποθετείται ομαλά - αλλά υπάρχει μια δομική παγίδα που αιφνιδιάζει πολλούς μηχανικούς.
  • Η πτώση HAZ: Όταν συγκολλάτε 6061-T6, η θερμότητα ουσιαστικά "σβήνει" την ιδιοσυγκρασία T6 στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα, επαναφέροντας το μέταλλο κοντά στη συγκόλληση πιο κοντά στην ανοπτημένη (μαλακή) κατάσταση. Μπορείτε να χάσετε έως 40-50% της αντοχής σε εφελκυσμό ακριβώς δίπλα στη συγκόλληση.
  • Η διόρθωση: Οι μηχανικοί ανάπτυξης πρέπει να λάβουν υπόψη τους αυτή την αδυναμία στο σχεδιασμό ή ολόκληρο το συγκολλημένο συγκρότημα πρέπει να τοποθετηθεί σε μεγάλο φούρνο για τεχνητή γήρανση ώστε να αποκατασταθεί η θερμοκρασία Τ6 σε όλη την άρθρωση.
  • Ράβδος πλήρωσης: Συνήθως 4043 (ευκολότερη ροή) ή 5356 (καλύτερη αντιστοιχία χρωμάτων για ανοδίωση και μεγαλύτερη αντοχή).
• 7075 (ο "μη συγκολλήσιμος" βαθμός):
  Για γενική κατασκευή με χρήση τυποποιημένων διεργασιών TIG/MIG, το 7075 θεωρείται μη συγκολλήσιμο.
  • Η επιστήμη: Η χημεία που κάνει τα κράματα βαρέως ψευδαργύρου τόσο ισχυρά προκαλεί "θερμό ράγισμα". Καθώς η δεξαμενή συγκόλλησης ψύχεται και στερεοποιείται, σχηματίζονται μικρορωγμές σχεδόν αμέσως, θέτοντας σε κίνδυνο την ακεραιότητα της ένωσης. Ενώ προηγμένες αεροδιαστημικές τεχνικές (όπως η συγκόλληση με τριβή ανάδευσης) μπορούν να το ενώσουν, δεν πρέπει ποτέ να σχεδιάζετε να συγκολλήσετε το 7075 σε ένα τυπικό περιβάλλον εργαστηρίου. Συνδέστε αυτά τα εξαρτήματα χρησιμοποιώντας συνδετήρες, μπουλόνια ή κόλλες.

Τιμητική μνεία: 6063 (για την αισθητική)

Εάν ο πρωταρχικός σας στόχος δεν είναι η ακατέργαστη δομική φέρουσα ικανότητα, αλλά η οπτική τελειότητα, σκεφτείτε να ανταλλάξετε το 6061 με το 6063.

• Γιατί; Οι συγκολλήσεις 6061 είναι ισχυρές, αλλά συχνά έχουν διαφορετική δομή κόκκων που εμφανίζεται ως αποχρωματισμός μετά την ανοδίωση. Το 6063 έχει σχεδιαστεί για αρχιτεκτονικό φινίρισμα- συγκολλάται εύκολα και η ζώνη συνδυάζεται άψογα μετά την ανοδίωση, καθιστώντας το την κορυφαία επιλογή για ορατά πλαίσια και συστήματα κιγκλιδωμάτων.

Κατεργασιμότητα & φινίρισμα επιφάνειας

Ο τρόπος με τον οποίο ένα υλικό συμπεριφέρεται κάτω από ένα κοπτικό εργαλείο καθορίζει το τελικό κόστος και την ποιότητα του τεμαχίου σας. Η δυνατότητα κατεργασίας δεν έχει να κάνει μόνο με την ταχύτητα- έχει να κάνει με τον τύπο του "τσιπ" που παράγει το μέταλλο και το φινίρισμα της επιφάνειας που αφήνει πίσω του.

Η εμπειρία κατεργασίας

• 7075 (Το όνειρο του μηχανικού):
  Παρά το γεγονός ότι είναι σκληρό, το 7075 είναι ευρέως αγαπητό από τους χειριστές CNC. Επειδή είναι εύθραυστο, σπάει σε μικροσκοπικά, τραγανά κομματάκια που φεύγουν μακριά από το κοπτικό εργαλείο. Αυτό αποτρέπει τη συσσώρευση θερμότητας και αφήνει ένα φινίρισμα που μοιάζει με καθρέφτη κατευθείαν από τη μηχανή. Μπορείτε να εκτελέσετε υψηλές ταχύτητες πρόωσης και να διατηρήσετε εξαιρετικά στενές ανοχές.
• 6061 (Το πρότυπο):
  Το 6061 επεξεργάζεται καλά, αλλά είναι πιο μαλακό από το 7075. Μπορεί να είναι ελαφρώς "κολλώδες", που σημαίνει ότι τα θραύσματα μπορεί να μην σπάσουν καθαρά και να τυλιχτούν γύρω από το εργαλείο (bird-nesting). Απαιτεί μεγαλύτερη προσοχή στη λίπανση για να εξασφαλιστεί ένα ομαλό φινίρισμα, αλλά γενικά δεν δημιουργεί σημαντικά προβλήματα.
• 5052 (Ο πονοκέφαλος του μηχανικού):
  Το 5052 δεν έχει σχεδιαστεί για φρεζάρισμα ακριβείας. Είναι μαλακό και εξαιρετικά κολλώδες. Αντί να κόβει καθαρά, το υλικό τείνει να "πασαλείφεται" πάνω στο εργαλείο, οδηγώντας σε ένα τραχύ, ασαφές φινίρισμα επιφάνειας. Δημιουργεί μακριά, χορδωτά κομμάτια που φράζουν τα μηχανήματα. Αν είναι δυνατόν, αποφύγετε το φρεζάρισμα του 5052- προτιμήστε την κοπή με λέιζερ ή υδροβολή.

Ανοδίωση & αισθητική

Εάν το εξάρτημά σας πρέπει να έχει καλή εμφάνιση (καλλυντικό φινίρισμα), η χημεία του κράματος έχει σημασία.

• 7075 (Η κίτρινη απόχρωση): Λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς του σε ψευδάργυρο, το 7075 αντιδρά διαφορετικά στην ανοδίωση. Η καθαρή ανοδίωση συχνά οδηγεί σε μια αχνή κιτρινωπή ή χρυσή απόχρωση αντί για μια καθαρή ασημένια εμφάνιση. Μπορεί επίσης να διαφέρει ως προς τη χρωματική συνοχή σε σύγκριση με τα μέρη της σειράς 6xxx που έχουν βαφτεί στην ίδια παρτίδα.
• 5052 (The Industrial Look): Το 5052 δεν ανοδειδώνεται καλά για καλλυντικούς σκοπούς. Η δομή των κόκκων οδηγεί συχνά σε μια κηλιδώδη ή λασπώδη εμφάνιση. Συνήθως αφήνεται ακατέργαστο ή επιχρισμένο με πούδρα.
• 6061 (το ασφαλές στοίχημα): Αυτό είναι το πρότυπο για την ανοδίωση. Δέχεται καλά τη βαφή και παράγει σταθερά, ζωντανά χρώματα (μαύρο, κόκκινο, μπλε) ή ένα καθαρό, ματ ασημένιο φινίρισμα.

Αντοχή στη διάβρωση

• 5052 (The Marine King): Αξεπέραστο σε περιβάλλοντα με αλμυρό νερό ή υγρασία. Σπάνια απαιτεί προστατευτική επιμετάλλωση.
• 6061 (Το μεσαίο έδαφος): Καλή αντοχή στη διάβρωση σε κανονικές ατμοσφαιρικές συνθήκες, αλλά θα οξειδωθεί (θα γίνει λευκό/ασβεστολιθικό) για μεγάλα χρονικά διαστήματα σε εξωτερικούς χώρους χωρίς ανοδίωση ή βαφή.
• 7075 (Ο αδύναμος κρίκος): Η υψηλή περιεκτικότητα σε ψευδάργυρο καθιστά 7075 ευαίσθητο στη διάβρωση. Γενικά δεν πρέπει να χρησιμοποιείται σε διαβρωτικά περιβάλλοντα χωρίς ισχυρή προστατευτική επίστρωση (όπως η σκληρή ανοδίωση).

Ανάλυση κόστους και διαθεσιμότητας

Κατά την εκτίμηση του προϋπολογισμού ενός έργου, η εξέταση της "τιμής ανά λίβρα" του ακατέργαστου αποθέματος είναι παραπλανητική μέτρηση. Το πραγματικό κόστος ενός εξαρτήματος είναι το άθροισμα των υλικών συν ο χρόνος που απαιτείται για τη διαμόρφωσή του. Ένα φτηνό κράμα που χρειάζεται διπλάσιο χρόνο για την κατεργασία είναι συχνά ακριβότερο από ένα κράμα υψηλής ποιότητας που κόβει γρήγορα.

Χρησιμοποιήστε αυτό Δείκτης σχετικού κόστους ως βάση για την τιμολόγηση των πρώτων υλών (υποθέτοντας τυποποιημένα σχήματα εμπορευμάτων):

• 6061: 1x (The Baseline)
  Η τυπική τιμή αναφοράς για τον κλάδο.
• 5052: ~1x (συγκρίσιμο)
  Περίπου η ίδια τιμή με το 6061, αν και κυμαίνεται ελαφρώς ανάλογα με το σχήμα που αγοράζετε.
• 7075: 2x έως 3x (Premium)
  Περιμένετε να πληρώσετε το διπλάσιο ή τριπλάσιο του κόστους του 6061.

Κόστος υλικού έναντι κόστους εργασίας

Η μεγαλύτερη οικονομική παγίδα για τους μηχανικούς είναι να υποθέτουν ότι ο προσδιορισμός του φθηνότερου υλικού οδηγεί στο φθηνότερο εξάρτημα. Πρέπει να συνυπολογίσετε Κατεργασιμότητα.

1. Το κρυφό κόστος του 5052 (ο παράγοντας "Gummy")

Μπορεί να εξοικονομήσετε χρήματα από το ακατέργαστο απόθεμα 5052, αλλά αν χρειάζεστε κατεργασία ακριβείας CNC, θα το πληρώσετε σε εργασία. Το 5052 είναι μαλακό και "κολλώδες". Αντί να δημιουργεί καθαρά κομματάκια, τείνει να λερώνει και να λιώνει πάνω στο κοπτικό εργαλείο.

• Η συνέπεια: Οι μηχανουργοί πρέπει να λειτουργούν τη μηχανή πιο αργά (χαμηλότεροι ρυθμοί πρόωσης) και να αφιερώνουν περισσότερο χρόνο στον καθαρισμό των φραγμένων εργαλείων. Επιπλέον, η επίτευξη λείας επιφάνειας είναι δύσκολη και συχνά απαιτείται δευτερεύουσα χειροκίνητη στίλβωση.
• Ετυμηγορία: Φτηνές στην αγορά, ακριβές στην επεξεργασία.

2. Η αποδοτικότητα του 7075 (ο παράγοντας "τραγανότητα")

Το 7075 προκαλεί αυτοκόλλητο σοκ κατά την αγορά του ακατέργαστου μπλοκ. Ωστόσο, είναι ένα απόλυτο όνειρο για την κατεργασία. Είναι σκληρό και εύθραυστο, που σημαίνει ότι σπάει σε μικροσκοπικά, καθαρά κομμάτια που πετάγονται από το κοπτικό.

• Η συνέπεια: Τα μηχανήματα μπορούν να λειτουργούν σε υψηλές ταχύτητες με εξαιρετική διάρκεια ζωής του εργαλείου. Η κατεργασία ενός πολύπλοκου εξαρτήματος μπορεί να διαρκέσει 3 ώρες σε 5052, αλλά μόνο 1 ώρα σε 7075.
• Ετυμηγορία: Ακριβά στην αγορά, αλλά ο μειωμένος χρόνος κατεργασίας μπορεί μερικές φορές να αντισταθμίσει το κόστος του υλικού για πολύπλοκα εξαρτήματα.

3. Η ισορροπία του 6061

Το 6061 παραμένει το πρότυπο της βιομηχανίας, επειδή βρίσκεται τέλεια στη μέση. Είναι προσιτό στην αγορά και μηχανές αξιόπιστα καλά ("αρκετά καλές" μάρκες, αξιοπρεπής ταχύτητα). Εκτός αν έχετε συγκεκριμένη ανάγκη για την ικανότητα μορφοποίησης του 5052 ή την αντοχή του 7075, το 6061 προσφέρει συνήθως τη χαμηλότερη Συνολικό κόστος παραγωγής.

Πώς να επιλέξετε το σωστό κράμα για την εφαρμογή σας

Έχετε δει τα όρια απόδοσης, τους δείκτες κόστους και τις χημικές συνθέσεις. Τώρα, ας μεταφράσουμε αυτά τα δεδομένα σε μια τελική απόφαση. Χρησιμοποιήστε αυτόν τον κατάλογο ελέγχου για να επικυρώσετε την επιλογή σας πριν από την οριστικοποίηση της λίστας υλικών (BOM).

Επιλέξτε 5052 Εάν:

• Πρέπει να το λυγίσετε: Εάν το εξάρτημα κατασκευάζεται σε πρέσα ή περιλαμβάνει σύνθετη αναδίπλωση λαμαρίνας (όπως ένα πλαίσιο ή ένα περίβλημα ηλεκτρονικών), το 5052 είναι υποχρεωτικό για την αποφυγή ρωγμών.
• Ζει κοντά στο αλμυρό νερό: Για τα κύτη σκαφών, το ναυτικό υλικό ή τις παράκτιες υποδομές, το 5052 προσφέρει την καλύτερη προστασία από τη διάβρωση της ομάδας.
• Συγκρατεί υγρό: Το 5052 είναι το πρότυπο για δεξαμενές καυσίμων και υδραυλικές δεξαμενές λόγω της υψηλής αντοχής του σε αστοχία από κραδασμούς και της εξαιρετικής ακεραιότητας των συγκολλήσεών του.

Επιλέξτε 6061 Εάν:

• Χρειάζεστε έναν "δομικό σκελετό": Για συγκολλητά πλαίσια, κρεβάτια ρυμουλκούμενων, πλαίσια αυτοκινήτων ή γερανογέφυρες αυτοματισμού, το 6061 είναι η προεπιλογή της βιομηχανίας.
• Χρειάζεστε υποδοχή T-Slot ή σωλήνωση: Εάν ο σχεδιασμός σας βασίζεται σε τυποποιημένα σχήματα διέλασης (γωνιακός σίδηρος, τετράγωνος σωλήνας, στρογγυλός σωλήνας), το 6061 είναι συχνά το μόνο διαθέσιμη επιλογή.
• Η ισορροπία είναι το κλειδί: Χρειάζεστε ένα υλικό που να είναι λογικά ισχυρό, λογικά φθηνό και εύκολο στην κατεργασία. Είναι το "Toyota Camry" των υλικών μηχανικής - αξιόπιστο σε 90% καταστάσεις.

Επιλέξτε 7075 Εάν:

• Το βάρος είναι ο εχθρός: Κατασκευάζετε βραχίονες μη επανδρωμένων αεροσκαφών, εξαρτήματα αεροσκαφών ή ανταγωνιστικά εξαρτήματα ποδηλάτων, όπου κάθε γραμμάριο που εξοικονομείται ισοδυναμεί με αύξηση της απόδοσης.
• Ο χώρος είναι περιορισμένος: Χρειάζεστε την αντοχή του χάλυβα, αλλά έχετε μόνο το φυσικό χώρο για ένα εξάρτημα από αλουμίνιο (π.χ. γρανάζια υψηλής καταπόνησης, καραμπίνερ αναρρίχησης ή εργαλεία καλουπιού).
• ΔΕΝ απαιτείται συγκόλληση: Σκοπεύετε να ενώσετε τα μέρη χρησιμοποιώντας μπουλόνια, βίδες ή κόλλες.

Πότε να εξετάσετε εναλλακτικές λύσεις

Μερικές φορές οι "τρεις μεγάλοι" δεν είναι αρκετά σωστοί. Εδώ είναι δύο τιμητικές αναφορές που αξίζει να ελέγξετε:

• Σκεφτείτε το 2024 (Ο ειδικός "κόπωσης"): Εάν χρειάζεστε την υψηλή αντοχή του 7075, αλλά ανησυχείτε ειδικά για την κυκλική κόπωση (π.χ. πτέρυγα αεροσκάφους υπό συνεχή τάση/συμπίεση), το 2024 είναι συχνά η προτιμώμενη αεροδιαστημική επιλογή. Σημείωση: Έχει χαμηλή αντοχή στη διάβρωση.
• Εξετάστε το 6063 (ο ειδικός "αισθητικής"): Εάν σχεδιάζετε αρχιτεκτονικά διακοσμητικά, πλαίσια παραθύρων ή καταναλωτικά αγαθά που απαιτούν ένα άψογο ανοδιωμένο φινίρισμα, το 6063 θα φαίνεται σημαντικά καλύτερο από το 6061, το οποίο μπορεί να γίνει "λασπωμένο" μετά την ανοδίωση.

Συνήθη σενάρια αποτυχίας (Τι συμβαίνει αν επιλέξετε λάθος;)

Άλλο πράγμα η θεωρία και άλλο ο ήχος του ακριβού μετάλλου που καταστρέφεται στο χώρο του εργοστασίου. Αν αγνοήσετε τις συγκεκριμένες ιδιότητες αυτών των κραμάτων, δεν κινδυνεύετε απλώς με ένα χαλασμένο εξάρτημα - κινδυνεύετε με χαμένες εβδομάδες και χιλιάδες δολάρια. Ιδού πώς μοιάζει η αποτυχία στον πραγματικό κόσμο.

Σενάριο Α: (Συγκόλληση 7075)

Χρειάζεστε έναν βραχίονα υψηλής αντοχής για ένα σύστημα ανάρτησης, οπότε επιλέγετε 7075 επειδή "το ισχυρότερο είναι καλύτερο". Ο ηλεκτροσυγκολλητής σας τοποθετεί μια όμορφη, στοίβα-των-λεπτών χάντρα TIG. Οπτικά, φαίνεται τέλειο.
Η πραγματικότητα: Καθώς το εξάρτημα ψύχεται, ακούγεται ένα αμυδρό μεταλλικό ping. Μετά άλλο ένα. Η χημεία του 7075 προκαλεί "ζώνες αδυναμίας" κοντά στη συγκόλληση όπου έχει μεταναστεύσει ο ψευδάργυρος. Έχετε προκαλέσει θερμό ράγισμα. Αυτές οι μικρορωγμές είναι συχνά αόρατες με γυμνό μάτι. Το εξάρτημα αποστέλλεται, εγκαθίσταται και τρεις εβδομάδες αργότερα, κάτω από ένα φορτίο που το 6061 θα μπορούσε να χειριστεί εύκολα, ο βραχίονας 7075 σπάει καθαρά στην άρθρωση.

Σενάριο Β: Το θραύσμα στο δάπεδο του εργαστηρίου (κάμψη 6061-T6)

Σχεδιάζετε ένα περίβλημα από λαμαρίνα με στενές φλάντζες 90 μοιρών. Καθορίζετε 6061-T6 επειδή θέλετε το κουτί να είναι άκαμπτο και ανθεκτικό στα βαθουλώματα.
Η πραγματικότητα: Ο χειριστής της πρέσας ευθυγραμμίζει το φύλλο και ενεργοποιεί τα υδραυλικά. Αντί το μέταλλο να ρέει ομαλά γύρω από τη μήτρα, ένα βίαιο ρωγμή αντηχεί στο μαγαζί. Το υλικό δεν λύγισε- κόπηκε. Επειδή το 6061-T6 παλαιώνεται τεχνητά για να είναι άκαμπτο, δεν έχει σχεδόν καθόλου ελαστικότητα για κάμψη σε στενή ακτίνα. Σας μένουν δύο κομμάτια από παλιοσίδερα και ένας τρομοκρατημένος χειριστής.

Σενάριο Γ: Ο εφιάλτης "Gummy" (Κατεργασία 5052)

Χρειάζεστε έναν πολύπλοκο συλλέκτη με οπές στενής ανοχής για δακτυλίους Ο. Βλέπετε ότι το 5052 είναι φθηνότερο από το 6061, οπότε αλλάζετε τις προδιαγραφές για να εξοικονομήσετε χρήματα στον πελάτη.
Η πραγματικότητα: Ο μηχανικός σας καλεί οργισμένος. Κάθε φορά που το κοπτικό CNC αγγίζει το μπλοκ, το αλουμίνιο δεν αποκολλάται καθαρά - λερώνεται. Το 5052 είναι τόσο μαλακό και "κολλώδες" που λιώνει πάνω στο κοπτικό εργαλείο (ένα φαινόμενο που ονομάζεται "Built-Up Edge"). Οι οπές που προκύπτουν είναι ωοειδείς και τραχείες αντί για απόλυτα στρογγυλές και λείες. Οι προσπάθειες λείανσης καταλήγουν απλώς σε ένα θολό, γρατζουνισμένο χάος. Το εξάρτημα είναι λειτουργικά άχρηστο για σφράγιση.

ΣΥΧΝΈΣ ΕΡΩΤΉΣΕΙΣ: Αλουμίνιο: Εξειδικευμένες ερωτήσεις

Q: Μπορείτε να συγκολλήσετε 7075 σε 6061;
A: Πρακτικά μιλώντας, όχι. Ενώ μπορείτε φυσικά να λιώσετε τα δύο μέταλλα μεταξύ τους χρησιμοποιώντας μια ράβδο πλήρωσης 5356 ή 4043, η πλευρά 7075 της άρθρωσης είναι ιδιαίτερα ευαίσθητη σε "θερμό ράγισμα" καθώς ψύχεται. Η προκύπτουσα συγκόλληση θα είναι εύθραυστη και δομικά εκτεθειμένη. Εάν πρέπει να ενώσετε ένα εξάρτημα 7075 με ένα πλαίσιο 6061, χρησιμοποιήστε μηχανικούς συνδέσμους (μπουλόνια ή πριτσίνια) ή βιομηχανικές κόλλες.

Q: Γιατί δεν μπορείτε να λυγίσετε το 6061-T6;
A: Η ονομασία "T6" σημαίνει ότι το μέταλλο έχει υποστεί θερμική κατεργασία με διάλυμα και τεχνητή γήρανση. Αυτή η διαδικασία ευθυγραμμίζει την εσωτερική δομή των κόκκων για να μεγιστοποιήσει τη δυσκαμψία και την ακαμψία. Ενώ αυτό το καθιστά εξαιρετικό για δομικά πλαίσια, καταστρέφει την ολκιμότητα (επιμήκυνση) του υλικού. Εάν πιέσετε το 6061-T6 σε μια στενή ακτίνα κάμψης, η εξωτερική επιφάνεια τεντώνεται πέρα από τα όριά της και σπάει.

Q: Είναι το 7075 πραγματικά ισχυρότερο από το χάλυβα;
A: Εξαρτάται από τον τύπο του χάλυβα. Ο 7075-T6 έχει όριο διαρροής 73.000 psi, το οποίο είναι σημαντικά υψηλότερο από τους κοινούς δομικούς ήπιους χάλυβες όπως ο A36 (36.000 psi). Ωστόσο, οι κραματωμένοι χάλυβες υψηλής αντοχής, όπως ο 4140 Chromoly, εξακολουθούν να είναι ισχυρότεροι. Το πραγματικό πλεονέκτημα του 7075 έγκειται στο αναλογία αντοχής προς βάρος-παρέχει την αντοχή του μαλακού χάλυβα, ενώ ζυγίζει μόνο το ένα τρίτο περίπου.

Ε: Τι καθορίζει τη διαφορά τιμής μεταξύ αυτών των τύπων;
A: Καταλήγει σε συστατικά και ταχύτητα επεξεργασίας.

1. Συστατικά: Το 7075 περιέχει υψηλότερες ποσότητες ψευδαργύρου και χαλκού, οι οποίες είναι ακριβότερες από το μαγνήσιο και το πυρίτιο που χρησιμοποιούνται στο 5052/6061.
2. Επεξεργασία: Το 6061 είναι εύκολο στην εξώθηση, ωθείται γρήγορα μέσα από τις μήτρες. Το 7075 είναι σκληρό και πρέπει να επεξεργάζεται πολύ πιο αργά για να ελέγχεται αυστηρά η ποιότητα και να αποφεύγονται οι ρωγμές κατά την παραγωγή. Πληρώνετε για τον επιπλέον χρόνο επεξεργασίας στο εργοστάσιο.

Συμπέρασμα

Δεν υπάρχει ένα μόνο "καλύτερο" αλουμίνιο, παρά μόνο το καλύτερο κράμα για τη συγκεκριμένη εφαρμογή σας. Η μηχανική είναι η τέχνη της εξισορρόπησης της αντοχής, της εργασιμότητας και του προϋπολογισμού.

• Επιλέξτε 5052 αν χρειάζεστε σύνθετα κάμψη λαμαρίνας, αναδιπλούμενη ή θαλάσσια αντοχή στη διάβρωση.
• Επιλέξτε 6061 ως προεπιλογή δομικό εργαλείο εργασίας για πλαίσια και γενικά μέρη μηχανών.
• Επιλέξτε 7075 μόνο όταν υψηλή αντοχή και μείωση βάρους είναι κρίσιμες και δεν απαιτείται συγκόλληση.

Έτοιμοι να κατασκευάσετε;
Στο ShincoFab, ειδικευόμαστε στην ακρίβεια επεξεργασία αλουμινίου και κατασκευή λαμαρίνας στην Κίνα. Είτε το έργο σας απαιτεί την ευελιξία του 5052 είτε την ακαμψία του 7075, οι εγκαταστάσεις μας έχουν τις δυνατότητες να μετατρέψουν το σχέδιό σας σε τελικό προϊόν.

Ανεβάστε τα αρχεία CAD σας στο ShincoFab σήμερα για μια γρήγορη, ανταγωνιστική προσφορά. Αφήστε τους μηχανικούς μας να εξετάσουν τις προδιαγραφές σας για να διασφαλίσουν ότι θα έχετε την καλύτερη δυνατή απόδοση για τον προϋπολογισμό σας.