1. Introduction
6063 alliage en aluminium - communément désigné Et AW-6063, ASTM B221, et ISO AlMg0.7Si—Sonne comme un polyvalent, Matériel optimisé par extrusion.
Depuis ses débuts commerciaux au milieu du 20e siècle, 6063 L'aluminium a sculpté un créneau de marché important.
Les fabricants rédigent son excellente finition de surface, bon rapport force / poids, et facilité de fabrication.
Dans cet article, Nous explorons 6063 Aluminium de ses racines chimiques à travers l'évolution microstructurale, Examiner ses performances mécaniques et corrosion, et mettre en évidence les applications pratiques.
2. Qu'est-ce que 6063 Aluminium?
Composition chimique & Philosophie d'alliage
6063 aluminium L'alliage appartient à la série 6xxx, où magnésium (Mg) et silicium (Et) Formez le silicide en magnésium de phase de renforcement (Mg₂si).
Sa composition nominale (dans WT%) Généralement tombe:
| Élément | Contenu nominal (wt %) | Fonction primaire |
|---|---|---|
| Et | 0.2–0.6 | Améliore la fluidité pendant la coulée; se combine avec MG pour former des précipités MG₂si pour le durcissement de l'âge. |
| Mg | 0.45–0.9 | Réagit avec Si pour produire de fines particules de mg₂si, Stimuler la force par le durcissement des précipitations. |
| Fe | ≤ 0.35 | Agit comme une impureté - un peu bas pour éviter les intermétalliques grossiers qui réduisent la ductilité et la finition de surface. |
| Cu | ≤ 0.10 | Augmente légèrement la résistance mais se limite à maintenir la résistance et la ténacité à la corrosion. |
MN |
≤ 0.10 | Écoute du fer pour former des intermétalliques bénignes et affine la structure des grains pour améliorer la ténacité. |
| Croisement | ≤ 0.10 | Contrôle la croissance des grains pendant le traitement thermique, Amélioration de la force et de la résistance à la fissuration du stress. |
| Zn | ≤ 0.10 | Ajout d'alliage mineur - Excès est évité pour préserver la résistance à la corrosion. |
| De | ≤ 0.10 | Agit comme un raffineur de céréales dans le casting, produire une amende, Structure des grains uniformes pour l'extrusion. |
| Autres | ≤ 0.05 (chaque), ≤ 0.15 (total) | Strictement limité pour empêcher les phases secondaires incontrôlées qui nuisent aux performances mécaniques ou à la corrosion. |
| Al | Équilibre | Fournit la matrice de base, offrant une faible densité, conductivité élevée, et excellente formabilité. |
3. Physique & Propriétés mécaniques de 6063 Alliage en aluminium
Propriétés physiques de 6063 Alliage en aluminium
| Propriété | Valeur |
|---|---|
| Densité | 2.70 g / cm³ |
| Conductivité thermique (20 ° C) | 201 W / m · k |
| Conductivité électrique | 35 % IACS |
| Module d'élasticité | 69 GPA |
| Coefficient de dilatation thermique | 23.4 × 10⁻⁶ k⁻¹ |
Performance mécanique par tempérament
| Caractère | Résistance à la traction (MPA) | Limite d'élasticité (0.2 % compenser, MPA) | Élongation (%) | Dureté (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 |
Performance à température élevée & Fatigue
6063 L'alliage en aluminium conserve grossièrement 80 % de sa force à température ambiante à 100 ° C. Dans les tests de fatigue (R = 0.1), Une courbe S-N montre une limite d'endurance près 90 MPA pour un million de cycles.
Les concepteurs prennent souvent en compte une marge de sécurité de 1,5 à 2 × pour le chargement cyclique dans les applications extérieures ou automobiles.
Anisotropie de l'extrusion
Les profils extrudés présentent une anisotropie: Les propriétés longitudinales dépassent généralement les transversales de 5 à 10 % en tenue de traction.
Les ingénieurs compensent en alignant les chemins de charge critique avec la direction d'extrusion.
4. Résistance à la corrosion & Protection de la surface
Barrière d'oxyde naturel
6063 L'aluminium forme un mince, film al₂o₃ auto-guérison (2–5 nm) qui résiste à la corrosion atmosphérique, passage 1,000+ heures dans les tests de pulvérisation saline (ASTM B117) Quand anodisé.
Ce film rend l'alliage idéal pour les applications en plein air, des profils architecturaux aux raccords marins.
Défis et atténuation
- Environnements de chlorure: Sensible aux piqûres dans l'eau salée (Cl⁻ > 500 ppm), atténué par une épaisse anodisation (15–25 μm) ou revêtements époxy.
- Corrosion galvanique: Évitez le contact direct avec le cuivre ou l'acier au carbone; Utilisez des joints isolants ou des amorces riches en zinc.
Techniques d'anodisation et finitions décoratives
- Acide sulfurique Anodisation (Type II) produit un oxyde poreux de 5 à 25 µm d'épaisseur.
- Anodisation du coco durs (Type III) donne une épaisseur de 25 à 60 µm pour la résistance à l'usure.
- Anodisation de couleur et Revêtements de poudre Autoriser la personnalisation esthétique, avec des amorces de conversion chimique (Par exemple, chromate ou zirconium trivalent) Amélioration de l'adhésion.
5. Fabrication & Se joindre à 6063 Alliage en aluminium
Fabricants favorables 6063 Aluminium pour son extrudabilité exceptionnelle, Comportement d'usinage prévisible, et une soudabilité fiable.
Caractéristiques d'extrusion
D'abord, 6063 Extrudes en aluminium en douceur à 450–550 ° C, Une fenêtre de température qui équilibre l'écoulement métallique et le raffinement des grains.
Typique extrusion les ratios varient de 10:1 jusqu'à 30:1, permettant des sections transversales complexes avec des épaisseurs de paroi aussi minces que 1 mm.
6063 L'alliage en aluminium définit l'indice de référence pour l'extrudabilité, avec des avantages clés:
- Faible pression d'extrusion: 100–150 MPa pour les profils complexes, 30% inférieur à 6061,
activer des formes complexes comme des cadres de fenêtre de rupture thermique avec 0.8 mm épaisseurs de paroi et chambres creux. - Finition de surface: Les surfaces extrudées atteignent RA ≤1,6 μm sans post-traitement, Critique pour les applications architecturales où l'usinage secondaire ajouterait un coût de 20 à 30%.
- Vitesse de production: Taux d'extrusion de 5–20 m / i (en fonction de la complexité du profil), avec une seule matrice capable de produire 10 000 à 20 000 mètres par jour.
Usinage et outillage
Son tempérament doux (F) permet un usinage rapide avec acier à grande vitesse (HSS) outils à couper les vitesses jusqu'à 150 m / mon.
En utilisant liquide de refroidissement soluble (5–10% de concentration) réduit l'usure de l'outil par 40%, tandis que les outils en carbure sont préférés pour les fonctionnalités tournantes (Par exemple, Threads en température T6).
Techniques de soudage
- Soudage Tig: Préféré pour les composants de précision, en utilisant 4043 tige de remplissage (Al-5% oui) pour minimiser la fissuration chaude.
L'efficacité de la soudure atteint 90%, avec rétention de résistance à la traction de 85% en température T6. - Soudage par agitation à la friction (FSW): Un processus à semi-conducteurs idéal pour les sections épaisses (jusqu'à 10 mm), produire des articulations sans défaut avec 90% de base en métal de base.
- Traitement post-influente: Soulagement du stress à 150° C pour 2 heures réduit le stress résiduel par 60%, critique pour la stabilité dimensionnelle dans les grands assemblages.
6. Traitement thermique & Durcissement par âge de 6063 Alliage en aluminium
Le traitement thermique transforme le 6063, Condition ductile à tel.
En sélectionnant la bonne combinaison de solution, éteinte, et les étapes vieillissantes,
Les fabricants adaptent l'équilibre de la résistance à la traction, ductilité, et la stabilité dimensionnelle aux exigences des applications.
Des désignations de tempérament et des cycles typiques
| Caractère | Processus | Cycle de vieillissement typique |
|---|---|---|
| T1 | Refroidir directement à partir de l'extrusion; vieillir naturellement à température ambiante | ~ 7 jours 20 ° C |
| T5 | Refroidir à partir de l'extrusion ou de la trempe; âge artificiellement | 175–205 ° C pendant 4 à 8 h |
| T6 | Solution thermique à 520 à 540 ° C; éteindre; âge artificiellement | 175–205 ° C pendant 6 à 12 h |
| T7 | Overnage au-delà de T6 (Pour une stabilité dimensionnelle améliorée) | 200–220 ° C pour 8 à 16 h |
- T1 Le tempérament s'appuie sur lent, vieillissement naturel. Les concepteurs favorisent T1 pour les pièces nécessitant une formabilité maximale immédiatement après l'extrusion.
- T5 améliore rapidement la force. En tenant à 175–205 ° C pendant plusieurs heures, 6063 L'alliage en aluminium atteint 80 à 90% de sa dureté maximale avec une distorsion minimale.
- T6 offre la résistance la plus élevée - généralement 190 à 240 MPa Tensile.
Les fabricants sont en solution à 520–540 ° C pour dissoudre tous les mg₂si, puis éteindre et vieil. - T7 cible les applications où le contrôle dimensionnel serré l'emporte sur la force de pointe.
Les grossembres de vieillissement prolongés se précipitent dans la phase β plus stable, Réduction de la résistance de ~ 10 à 20% mais réduisant le stress résiduel.
Force, Ductilité, et compromis de stabilité
Immédiatement après le vieillissement, T6 6063 L'alliage d'aluminium atteint son rendement le plus élevé et sa résistance à la traction ultime, Pourtant, il présente également un plus grand relâchement pendant la flexion.
Inversement, Le tempérament T5 produit une résistance légèrement inférieure (160–200 MPA) mais conserve 5 à 10% de meilleur allongement et minimise la distorsion des géométries complexes.
Lorsque les concepteurs ont besoin à la fois de résistance modérée et d'une excellente précision dimensionnelle, comme dans les cadres de fenêtre de tolérance serrée - ils spécifient souvent un cycle T6I4 ou T7 modifié.
Soulagement excessif et soulagement du stress
Trop gré au-delà du pic T6 - consacré par des températures de vieillissement de la rampe à 200–220 ° C ou en prolongeant les temps de maintien au-delà 12 Heures - Drive β ″ précipite à grossiner en β 'puis β.
Bien que ce décalage réduit la limite d'élasticité jusqu'à 20%, Il stabilise les dimensions et soulage les contraintes internes qui peuvent autrement conduire à la déformation ou à la fissuration pendant le service.
En assemblages avec plusieurs pièces jointes, suragé 6063 L'alliage d'aluminium résiste à la fissuration de la corrosion stressante, Faire de T7 Temper un choix idéal pour les structures soudées ou fixées mécaniquement.
7. Traitements de surface & Revêtements
Revêtements de conversion chimique
Chromate (Type I) et les prétraitements du phosphate favorisent l'adhésion pour les couches de finition ultérieures. Les systèmes à base de chrome trivalent et de zirconium offrent des alternatives conformes à ROHS.
Revêtement en poudre et peinture
Après le prétraitement, Les poudres en polyester ou époxy-poolyester offrent des finitions de couleurs durables.
Épaisseur typique: 60–120 µm. Rugosité de surface appropriée (Ra ≈ 1.5 µm) Améliore le verrouillage mécanique.
Traitements nano-texturés et autonettoyants émergents
Les chercheurs développent des revêtements superhydrophobes utilisant des nanoparticules de silice et des liants fluorés.
Les premiers tests montrent les angles de contact > 150°, prometteur réduit des salissures sur les façades extérieures.
8. Application principale de 6063 Alliage en aluminium
Industrie architecturale et du bâtiment
- Cadres de fenêtre et de porte
- Systèmes de murs-rideaux
- Handrrawe et garde-corps
- Garniture architecturale
- Profils de vitrage structurel
Secteur des transports
- Garnitures automobiles et moulures décoratives
- Rails de toit et panneaux à course
- Cadres de remorque
- Cadres de vélos et accessoires
- Raccords de bateau et passerelles
Systèmes électriques et d'éclairage
- Boîtiers d'éclairage LED
- Dissipateurs de chaleur pour l'électronique
- Enclos électriques
- Tube de conduit
- Cadres de réflecteur
Produits de consommation et meubles
- Systèmes de partition de bureau
- Afficher les luminaires et les cadres de signalisation
- Tubules et supports de meubles
- Échelles et racks
- Équipement sportif (trépieds, Pôles de tente)
Machines et équipements industriels
- Profils de garde de la machine
- Tubes de cylindre pneumatique
- Systèmes de cadrage pour l'automatisation
- Rails du système de convoyeur
- Boîtiers du système de refroidissement
9. Avantages et limitations de 6063 Alliage en aluminium
Avantages clés
- Formabilité: Inégalé pour des extrusions complexes, Permettre une flexibilité de conception dans les secteurs architecturaux et automobiles.
- Rentabilité: Coût des matières premières ~ 2,2 $ / kg, 30% moins cher que 6061 et 50% moins cher que 7075.
- Finition de surface: Idéal pour l'anodisation et la peinture, critique pour les applications esthétiques.
Limites
- Force: Inférieur à 6061 (T6 Force de traction: 310 contre. 350 MPA) et bien inférieur à 7075 (570 MPA), limiter l'utilisation dans les composants à stress élevé.
- Performance à haute température: La résistance tombe rapidement au-dessus de 150 ° C (conserver 50% de résistance T6 à 200 ° C), inadapté aux composants du moteur.
- Résistance au feu: Fond à 595 ° C, nécessitant des revêtements ignifuges dans des applications structurelles critiques.
10. Normes, Caractéristiques & Disponibilité
6063 L'alliage en aluminium répond à plusieurs normes mondiales:
- DANS 573-3 / DANS 755-2: Exigences chimiques et mécaniques pour les produits forgés
- ASTM B221: Barres extrudées, tiges, fils, profils, et tubes
- ISO 6361: Feuilles en alliage en aluminium et en aluminium forgé, bandes, et les assiettes
- Juste h4040: Formes extrudées en alliage en aluminium
Fournisseurs du monde entier ALU 6063 dans des formes allant des profils extrudés (70% de la production), feuilles, tubes, et tiges.
Les délais de plomb pour les extrusions personnalisées varient généralement de 3 à 6 semaines pour des profils simples à 8 à 12 semaines pour les géométries complexes.
11. Comparaison avec les alliages connexes
6063 L'alliage d'aluminium occupe une position distincte dans la série 6xxx d'alliages en aluminium, connu pour leur excellent équilibre entre la force, résistance à la corrosion, et extrudabilité.
Table des comparaisons clés
| Propriété / Fonctionnalité | 6063 | 6061 | 6005UN | 6082 | 7075 |
|---|---|---|---|---|---|
| Résistance à la traction (MPA) | 145–240 (T5 / T6) | 240–310 (T6) | 260–340 (T5 / T6) | 290–340 (T6) | 490–570 (T6) |
| Limite d'élasticité (MPA) | 110–200 | 210–275 | 215–290 | 240–310 | 400–505 |
| Élongation (%) | 8–12 | 8–10 | 7–12 | 6–10 | 6–10 |
| Résistance à la corrosion | Excellent | Très bien | Très bien | Très bien | Modéré (Besoin de revêtement) |
| Extrudabilité | Excellent (profils complexes) | Bien | Bien | Équitable | Pauvre |
| Qualité anodisante | Excellent | Bien | Bien | Équitable | Pauvre |
| Machinabilité | Équitable | Bien | Bien | Bien | Excellent |
| Soudabilité | Excellent | Très bien | Bien | Bien | Passant (Risque de craquage chaud) |
| Cas d'utilisation typiques | Architecture, meubles | De construction, automobile | Ponts, tartre | Transport, marin, structure | Aérospatial, pièces à stress élevé |
6061 contre. 6063 Alliage en aluminium
- Force: 6061 offre une force de 20 à 30% plus élevée que 6063, Rendre mieux pour les applications structurelles.
- Formabilité: 6063 excellent dans des extrusions et des finitions complexes, alors que 6061 est plus rigide.
- Applications: 6063 est idéal pour les utilisations décoratives et architecturales; 6061 est préféré pour les composants porteurs comme les cadres de vélo, châssis, et navires de pression.
6005A VS. 6063 Alliage en aluminium
- Force: 6005Une surperformance 6063 en force de 10 à 30%.
- Extrudabilité: 6063 Permet des détails plus fins dans les profils; 6005A est plus difficile à extruder.
- Meilleur ajustement: 6005A est utilisé dans le transport ferroviaire et les systèmes structurels, alors que 6063 domine dans les systèmes de fenêtres et de portes.
6082 contre. 6063 Alliage en aluminium
- Force: 6082 fournit 40% plus de force que 6063.
- Résistance à la corrosion: Comparable, mais 6063 offre une meilleure finition anodisée.
- Machinabilité & soudabilité: 6082 est plus difficile à machine; 6063 Soudures plus nettoyant et plus nette.
7075 contre. 6063 Alliage en aluminium
- Force: 7075 est significativement plus fort - plus du double de la force de 6063.
- Résistance à la corrosion: 6063 fonctionne beaucoup mieux dans les environnements humides ou marins.
- Activabilité: 7075 est difficile à souder et à extruder, alors que 6063 excelle dans la facilité de fabrication.
- Utiliser: 7075 est utilisé dans l'aérospatiale et les pièces critiques des performances; 6063 est favorisé pour les produits de consommation et d'architecture.
12. Conclusion
6063 L'alliage en aluminium établit un équilibre convaincant: il permet des extrusions complexes avec des finitions de surface fines,
Fournit une résistance à la corrosion fiable, et atteint une résistance mécanique respectable par le vieillissement contrôlé.
Des façades architecturales au matériel marin, 6063 L'aluminium prouve sa polyvalence dans plusieurs industries.
En comprenant sa composition, microstructure, et les voies de traitement,
Les ingénieurs peuvent tirer parti 6063 Aluminium pour répondre aux performances et aux exigences esthétiques - tout en conservant les coûts de fabrication et l'impact environnemental en contrôle.
FAQ
Qu'est-ce que 6063 alliage d'aluminium utilisé pour?
6063 L'alliage d'aluminium est principalement utilisé pour les applications architecturales telles que les cadres de fenêtre, cadres de porte, murs-rideaux, balustrades, et d'autres profils décoratifs
En raison de son excellente finition de surface, résistance à la corrosion, et bonne extrudabilité.
Est 6063 Aluminium plus fort que 6061?
Non, 6063 L'aluminium n'est pas aussi fort que 6061.
Alors que 6063 Offre une finition de surface supérieure et une formabilité, 6061 Fournit une traction plus élevée et une limite d'élasticité, Le rendre plus adapté aux applications structurelles et porteuses.
Qu'est-ce que 6063 Aluminium de qualité aéronautique?
6063 L'aluminium n'est généralement pas considéré.
Les applications d'aéronef nécessitent généralement des alliages de résistance plus élevés comme 2024 ou 7075. Cependant, 6063 ALU peut être utilisé dans des composants intérieurs ou décoratifs non critiques dans l'industrie aérospatiale.
Ce qui équivaut à 6063 aluminium?
Équivalents internationaux à 6063 L'aluminium comprend:
- DANS: Et AW-6063
- ISO: Almg0.7si
- Il est: A6063
- ASTM: B221 (couvre les formulaires de produits comme les barres, tubes, profils)
