1. Indledning
6063 Aluminiumslegering - almindeligt udpeget Og AW-6063, ASTM B221, og ISO Almg0.7Si—Stætter ud som en alsidig, Ekstrudering-optimeret materiale.
Siden sin kommercielle debut i midten af det 20. århundrede, 6063 Aluminium har skåret en betydelig markedsniche.
Producenter priser sin fremragende overfladefinish, God styrke-til-vægt-forhold, og let fremstilling.
I denne artikel, Vi udforsker 6063 Aluminium fra dets kemiske rødder gennem mikrostrukturel udvikling, Undersøg dens mekaniske og korrosionsydelse, og fremhæv praktiske applikationer.
2. Hvad er 6063 Aluminium?
Kemisk sammensætning & Legeringsfilosofi
6063 aluminium Legering tilhører 6xxx -serien, hvor Magnesium (Mg) og silicium (Og) Form den styrkende fase magnesiumsilicid (Mg₂si).
Dens nominelle sammensætning (i WT%) falder typisk inden for:
| Element | Nominelt indhold (wt %) | Primær funktion |
|---|---|---|
| Og | 0.2–0,6 | Forbedrer fluiditeten under støbning; Kombineres med MG til dannelse af MG₂SI -bundfald til aldershærdning. |
| Mg | 0.45–0,9 | Reagerer med SI for at producere fine MG₂si -partikler, Øgelsen af styrken gennem nedbørshærdning. |
| Fe | ≤ 0.35 | Fungerer som en urenhed - holdt lavt for at undgå grov intermetallik, der reducerer duktilitet og overfladefinish. |
| Cu | ≤ 0.10 | Øger styrken lidt, men er begrænset til at opretholde korrosionsbestandighed og sejhed. |
Mn |
≤ 0.10 | Scavenges Iron til dannelse. |
| Cr | ≤ 0.10 | Kontrollerer kornvækst under varmebehandling, Forbedring af styrke og modstand mod stresskrakning. |
| Zn | ≤ 0.10 | Mindre legeringsaddition - Ekstrens undgås for at bevare korrosionsbestandighed. |
| Af | ≤ 0.10 | Fungerer som kornraffinaderi i støbning, producerer en bøde, ensartet kornstruktur til ekstrudering. |
| Andre | ≤ 0.05 (hver), ≤ 0.15 (total) | Strengt begrænset til at forhindre ukontrollerede sekundære faser, der forringer mekanisk eller korrosionsydelse. |
| Al | Balance | Tilvejebringer basismatrixen, Tilbyder lav densitet, høj ledningsevne, og fremragende formbarhed. |
3. Fysisk & Mekaniske egenskaber ved 6063 Aluminiumslegering
Fysiske egenskaber ved 6063 Aluminiumslegering
| Ejendom | Værdi |
|---|---|
| Densitet | 2.70 g/cm³ |
| Termisk ledningsevne (20 ° C.) | 201 W/m · k |
| Elektrisk ledningsevne | 35 % IACS |
| Elasticitetsmodul | 69 GPA |
| Koefficient for termisk ekspansion | 23.4 × 10⁻⁶ k⁻¹ |
Mekanisk ydeevne ved temperament
| Temperament | Trækstyrke (MPA) | Udbyttestyrke (0.2 % Offset, MPA) | Forlængelse (%) | Hårdhed (Hb) |
|---|---|---|---|---|
| T1 | 130–160 | 95–120 | 10–14 | 40–55 |
| T5 | 160–200 | 125–155 | 8–12 | 60–75 |
| T6 | 190–240 | 160–200 | 8–12 | 60–80 |
Forhøjet temperatur ydeevne & Træthed
6063 Aluminiumslegering bevarer omtrent 80 % af dens rumtemperaturstyrke kl 100 ° C.. Ved træthedstest (R = 0.1), En S-N-kurve viser en udholdenhedsgrænse nær 90 MPA til en million cyklusser.
Designere indgår ofte i en sikkerhedsmargin på 1,5–2 × til cyklisk belastning i udendørs eller bilanvendelser.
Anisotropi fra ekstrudering
Ekstruderede profiler udviser anisotropi: Langsgående egenskaber overstiger typisk tværgående egenskaber med 5-10 % i trækstyrke.
Ingeniører kompenserer ved at justere kritiske belastningsstier med ekstruderingsretningen.
4. Korrosionsmodstand & Overfladebeskyttelse
Naturlig oxidbarriere
6063 Aluminium danner en tynd, Selvhelende al₂o₃-film (2–5 nm) der modstår atmosfærisk korrosion, passerer 1,000+ Timer i saltsprøjtestest (ASTM B117) Når den er anodiseret.
Denne film gør legeringen ideel til udendørs applikationer, Fra arkitektoniske profiler til marine fittings.
Udfordringer og afbødning
- Chloridmiljøer: Følsom over for pitting i saltvand (Cl⁻ > 500 ppm), afbødes af tyk anodisering (15–25 μm) eller epoxybelægninger.
- Galvanisk korrosion: Undgå direkte kontakt med kobber eller kulstofstål; Brug isolerende pakninger eller zinkrige primere.
Anodiseringsteknikker og dekorative finish
- Svovlsyre Anodisering (Type II) producerer 5–25 um tyk porøst oxid.
- Hard-coat anodisering (Type III) giver 25–60 um tykkelse for slidstyrke.
- Farveanodisering og Pulverbelægninger Tillad æstetisk tilpasning, med kemiske konverteringsprimer (F.eks., Chromat eller trivalent zirkonium) Forbedring af vedhæftning.
5. Fremstilling & Deltag i 6063 Aluminiumslegering
Producenter favoriserer 6063 aluminium for dets ekstraordinære ekstruderbarhed, forudsigelig bearbejdningsadfærd, og pålidelig svejsbarhed.
Ekstruderingskarakteristika
Først, 6063 aluminium ekstruderer glat ved 450-550 ° C, Et temperaturvindue, der afbalancerer metalstrøm og kornforfining.
Typisk ekstrudering Forhold spænder fra 10:1 op til 30:1, muliggør komplekse tværsnit med vægtykkelser så tynde som 1 mm.
6063 Aluminiumslegering indstiller benchmark for ekstruderbarhed, med centrale fordele:
- Lavt ekstruderingstryk: 100–150 MPa for komplekse profiler, 30% lavere end 6061,
Aktivering af indviklede former som termisk-break vinduesrammer med 0.8 mm vægtykkelser og hule kamre. - Overfladefinish: Som eksponerede overflader opnår RA ≤1,6 μm uden efterbehandling, Kritisk for arkitektoniske applikationer, hvor sekundær bearbejdning ville tilføje 20-30% omkostninger.
- Produktionshastighed: Ekstruderingshastigheder på 5–20 m/i (Afhængig af profilkompleksitet), med en enkelt matrice, der er i stand til at producere 10.000–20.000 meter om dagen.
Bearbejdning og værktøj
Det er blødt som eksponeret temperament (F) tillader hurtig bearbejdning med Højhastighedsstål (HSS) Værktøjer ved skærehastigheder op til 150 m/min.
Brug af opløseligt kølevæske (5–10% koncentration) reducerer værktøjsslitage af 40%, Mens karbidværktøjer foretrækkes til hårdt vendte funktioner (F.eks., Tråde i T6 Temper).
Svejseteknikker
- Tig svejsning: Foretrukket for præcisionskomponenter, Brug af 4043 fyldestang (Al-5%ja) For at minimere varm krakning.
Svejseeffektivitet når 90%, med trækstyrkeopbevaring af 85% I T6 temperament. - Friktion omrør svejsning (FSW): En solid-state-proces ideel til tykke sektioner (op til 10 mm), producerer defektfrie led med 90% af base metalstyrke.
- Efter svejsende behandling: Stresslindring kl 150° C for 2 timer reducerer resterende stress ved 60%, Kritisk for dimensionel stabilitet i store samlinger.
6. Varmebehandling & Alderhærdning af 6063 Aluminiumslegering
Varmebehandling transformerer 6063's bløde, Duktil som eksponeret tilstand i en nedbørshærdet legering med markant forbedret styrke.
Ved at vælge den rigtige kombination af løsning, slukning, og aldrende trin,
Producenter skræddersy balancen mellem trækstyrke, Duktilitet, og dimensionel stabilitet til applikationskrav.
Temperaturer og typiske cyklusser
| Temperament | Behandle | Typisk aldringscyklus |
|---|---|---|
| T1 | Afkøles direkte fra ekstrudering; Naturligt alder ved stuetemperatur | ~ 7 dage kl 20 ° C. |
| T5 | Cool fra ekstrudering eller slukning; kunstigt alder | 175–205 ° C i 4–8 timer |
| T6 | Løsningsvarmebehandling ved 520–540 ° C; Quench; kunstigt alder | 175–205 ° C i 6–12 timer |
| T7 | Overskydning ud over T6 (For forbedret dimensionel stabilitet) | 200–220 ° C i 8–16 timer |
- T1 Temper er afhængig af langsomt, naturlig aldring. Designere favoriserer T1 til dele, der kræver maksimal formbarhed umiddelbart efter ekstrudering.
- T5 Forbedrer styrken hurtigt. Ved at holde på 175–205 ° C i flere timer, 6063 Aluminiumslegering opnår 80–90% af sin højeste hårdhed med minimal forvrængning.
- T6 leverer den højeste styrke - typisk 190-240 MPa træk.
Producenter opløsning ved 520–540 ° C for at opløse alle mg₂si, Sluk derefter og alder for at danne de fine ß ″ bundfald, der giver maksimal hårdhed. - T7 Målsanvendelser, hvor stram dimensionel kontrol opvejer spidsstyrke.
Udvidet aldrende grove udfælder i den mere stabile ß -fase, Skæringsstyrke med ~ 10-20% men reducere resterende stress.
Styrke, Duktilitet, og udvikling af stabilitet
Umiddelbart efter aldring, T6 6063 Aluminiumslegering når sit højeste udbytte og den ultimative trækstyrke, Alligevel udviser det også større springback under bøjning.
Omvendt, T5 -temperaturen producerer lidt lavere styrke (160–200 MPa) Men bevarer 5–10% bedre forlængelse og minimerer forvrængning i komplekse geometrier.
Når designere kræver både moderat styrke og fremragende dimensionel nøjagtighed-såsom i tæt-tolerance vinduesrammer-specificerer de ofte en modificeret T6I4- eller T7-cyklus.
Overgang og stresslindring
Overgning ud over T6 -toppen - opnået ved at rampe aldrende temperaturer til 200-220 ° C eller forlænge holdtider ud over 12 Timer - Driv β ″ udfælder til grisen i ß ′ og derefter β.
Selvom dette skift reducerer udbyttestyrken med op til 20%, Det stabiliserer dimensioner og aflaster interne spændinger, der ellers kan føre til vridning eller revner under service.
I samlinger med flere sammenføjede dele, Overgavet 6063 Aluminiumslegering modstår krakning af stresskorrosion, Gør T7 tempereret til et ideelt valg til svejste eller mekanisk fastgjorte strukturer.
7. Overfladebehandlinger & Overtræk
Kemiske konverteringsbelægninger
Chromat (Type i) og fosfatforbehandlinger fremmer vedhæftning til efterfølgende topcoats. Trivalent chrom og zirkoniumbaserede systemer tilbyder ROHS-kompatible alternativer.
Pulverbelægning og maleri
Efter forbehandling, Polyester eller epoxy - polyesterpulvere leverer holdbare farvefinish.
Typisk tykkelse: 60–120 um. Korrekt overflade ruhed (Ra ≈ 1.5 µm) Forbedrer mekanisk sammenlås.
Emerging Nano-teksturerede og selvrensende behandlinger
Forskere udvikler superhydrofobe belægninger ved hjælp af silica -nanopartikler og fluorerede bindemidler.
Tidlige test viser kontaktvinkler > 150°, lovende reduceret tilsmudsning på udendørs facader.
8. Hovedanvendelse af 6063 Aluminiumslegering
Arkitektonisk og bygningsindustri
- Vindue- og dørrammer
- Gardinvægsystemer
- Gelændere og rækværk
- Arkitektonisk trim
- Strukturelle ruderprofiler
Transportsektor
- Automotive trim og dekorative lister
- Tagskinner og løbende tavler
- Trailerrammer
- Cykelrammer og tilbehør
- Bådbeslag og kaminveje
Elektriske og belysningssystemer
- LED -belysningshuse
- Køleplade til elektronik
- Elektriske indhegninger
- Ledningsrør
- Reflektorrammer
Forbrugerprodukter og møbler
- Office Partition Systems
- Vis inventar og skiltningsrammer
- Møbelrør og understøtter
- Stiger og stativer
- Sportsudstyr (stativer, teltstænger)
Industrielle maskiner og udstyr
- Maskinvogtprofiler
- Pneumatiske cylinderrør
- Indramningssystemer til automatisering
- Transportsystemskinner
- Kølesystemhus
9. Fordele og begrænsninger for 6063 Aluminiumslegering
Centrale fordele
- Formbarhed: Uovertruffen for komplekse ekstruderinger, Aktivering af designfleksibilitet i arkitektoniske og bilindustrien.
- Omkostningseffektivitet: Råmateriale koster ~ $ 2,2/kg, 30% billigere end 6061 og 50% billigere end 7075.
- Overfladefinish: Ideel til anodisering og maleri, Kritisk for æstetiske anvendelser.
Begrænsninger
- Styrke: Lavere end 6061 (T6 Trækstyrke: 310 vs.. 350 MPA) og langt dårligere end 7075 (570 MPA), Begrænsning af brug i højspændingskomponenter.
- Højtemperaturpræstation: Styrken falder hurtigt over 150 ° C (beholder 50% af T6 -styrke ved 200 ° C), Uegnet til motorkomponenter.
- Brandmodstand: Smelter ved 595 ° C., kræver brandhæmmende belægninger i kritiske strukturelle anvendelser.
10. Standarder, Specifikationer & Tilgængelighed
6063 Aluminiumslegering opfylder flere globale standarder:
- I 573-3 / I 755-2: Kemiske og mekaniske krav til smedeprodukter
- ASTM B221: Ekstruderede stænger, stænger, ledninger, profiler, og rør
- ISO 6361: Udarbejdet aluminiums- og aluminiumslegeringsark, strimler, og plader
- Bare H4040: Ekstruderede former for aluminiumslegeringsformer
Leverandører over hele verden lager Alu 6063 i former, der spænder fra ekstruderede profiler (70% produktion), ark, rør, og stænger.
Lejetider for brugerdefinerede ekstruderinger spænder typisk fra 3 til 6 uger for enkle profiler til 8-12 uger for komplekse geometrier.
11. Sammenligning med relaterede legeringer
6063 Aluminiumslegering indtager en tydelig position i 6xxx -serien af aluminiumslegeringer, kendt for deres fremragende balance mellem styrke, Korrosionsmodstand, og ekstruderbarhed.
Nøgle sammenligningstabel
| Ejendom / Funktion | 6063 | 6061 | 6005EN | 6082 | 7075 |
|---|---|---|---|---|---|
| Trækstyrke (MPA) | 145–240 (T5/T6) | 240–310 (T6) | 260–340 (T5/T6) | 290–340 (T6) | 490–570 (T6) |
| Udbyttestyrke (MPA) | 110–200 | 210–275 | 215–290 | 240–310 | 400–505 |
| Forlængelse (%) | 8–12 | 8–10 | 7–12 | 6–10 | 6–10 |
| Korrosionsmodstand | Fremragende | Meget god | Meget god | Meget god | Moderat (har brug for belægning) |
| Ekstruderbarhed | Fremragende (komplekse profiler) | God | God | Retfærdig | Dårlig |
| Anodisering af kvalitet | Fremragende | God | God | Retfærdig | Dårlig |
| Bearbejdningsevne | Retfærdig | God | God | God | Fremragende |
| Svejsbarhed | Fremragende | Meget god | God | God | Fair - Poor (Hot krakningsrisiko) |
| Typiske brugssager | Arkitektur, møbel | Strukturel, bilindustrien | Broer, Stiger | Transportere, marine, strukturer | Rumfart, Dele med høj stress |
6061 vs.. 6063 Aluminiumslegering
- Styrke: 6061 Tilbyder 20-30% højere styrke end 6063, Gør det bedre til strukturelle applikationer.
- Formbarhed: 6063 udmærker sig i komplekse ekstruderinger og finish, mens 6061 er mere stiv.
- Applikationer: 6063 er ideel til dekorativ og arkitektonisk anvendelse; 6061 foretrækkes for bærende komponenter som cykelrammer, chassis, og trykfartøjer.
6005En vs.. 6063 Aluminiumslegering
- Styrke: 6005En bedre end 6063 i styrke med 10–30%.
- Ekstruderbarhed: 6063 Tillader finere detaljer i profiler; 6005A er sværere at ekstrudere.
- Bedste pasform: 6005A bruges i jernbanetransport og strukturelle systemer, mens 6063 dominerer i vindues- og dørsystemer.
6082 vs.. 6063 Aluminiumslegering
- Styrke: 6082 giver op til 40% mere styrke end 6063.
- Korrosionsmodstand: Sammenlignelig, men 6063 giver en bedre anodiseret finish.
- Bearbejdningsevne & svejsbarhed: 6082 er hårdere at maskinen; 6063 svejsninger rengøringsmiddel og pænere.
7075 vs.. 6063 Aluminiumslegering
- Styrke: 7075 er markant stærkere - mere end det dobbelte af styrken af 6063.
- Korrosionsmodstand: 6063 fungerer meget bedre i fugtige eller marine miljøer.
- Arbejdsbarhed: 7075 er vanskeligt at svejse og ekstrudere, der henviser til 6063 udmærker sig i let fremstilling.
- Bruge: 7075 bruges i rumfarts- og præstationskritiske dele; 6063 er foretrukket for forbruger- og arkitektoniske produkter.
12. Konklusion
6063 Aluminiumslegering slår en overbevisende balance: Det muliggør komplekse ekstruderinger med fine overfladefinish,
giver pålidelig korrosionsbestandighed, og opnår respektabel mekanisk styrke gennem kontrolleret aldring.
Fra arkitektoniske facader til marine hardware, 6063 Aluminium beviser sin alsidighed på tværs af flere brancher.
Ved at forstå dens sammensætning, Mikrostruktur, og behandlingsveje,
Ingeniører kan udnytte 6063 Aluminium for at imødekomme både præstationer og æstetiske krav - mens man holder produktionsomkostningerne og miljøpåvirkningen i kontrol.
FAQS
Hvad er 6063 aluminiumslegering brugt til?
6063 Aluminiumslegering bruges primært til arkitektoniske applikationer såsom vinduesrammer, dørrammer, Gardinvægge, Rækværk, og andre dekorative profiler
På grund af sin fremragende overfladefinish, Korrosionsmodstand, og god ekstruderbarhed.
Er 6063 Aluminium stærkere end 6061?
Ingen, 6063 Aluminium er ikke så stærk som 6061.
Mens 6063 Tilbyder overlegen overfladefinish og formbarhed, 6061 giver højere træk- og udbyttestyrke, Gør det mere velegnet til strukturelle og bærende applikationer.
Hvad er 6063 Aluminium i fly-kvalitet?
6063 Aluminium betragtes generelt ikke som "luftfartøjskvalitet" aluminium.
Luftfartsanvendelser kræver typisk legeringer med højere styrke som 2024 eller 7075. Imidlertid, 6063 ALU kan bruges i ikke-kritisk interiør eller dekorative komponenter inden for luftfartsindustrien.
Hvad svarer til 6063 aluminium?
Internationale ækvivalenter til 6063 Aluminium inkluderer:
- I: Og AW-6063
- ISO: Almg0.7Si
- Det er han: A6063
- Astm: B221 (dækker produktformularer som barer, rør, profiler)
