La forza e la durezza dileghe di alluminiovariano significativamente a seconda del grado di lega (come 6061, 7075, 2024, ecc.) e dello stato di trattamento termico (come T4, T6, T651, ecc.).dati relativi alle prestazioni, capacità di pressione e scenari di applicazione:
I. Confronto di resistenza e durezza delle classi comuni di leghe di alluminio
1Leghe di alluminio della serie 6 (per esempio 6061-T6)
Forza:
Resistenza alla trazione: ≥ 290 MPa (equivalente a circa 29 kg di forza per millimetro quadrato).
Resistenza alla resa: ≥ 240 MPa (stressa critica alla quale il materiale inizia a produrre deformazioni permanenti).
Durezza:
Durezza Brinell (HB): ≥95 (equivalente alla durezza di indentamento misurata con una sfera di acciaio da 10 mm e un carico di 3000 kg).
Caratteristiche: prestazioni complessive equilibrate, resistenza alla corrosione, lavorazione facile, comunemente utilizzate in cornici di biciclette, sci e parti meccaniche.
2Leghe di alluminio della serie 7 (ad esempio 7075-T6)
Forza:
Resistenza alla trazione: ≥ 572 MPa (vicina al livello di resistenza dell'acciaio ordinario).
Forza di potenza: ≥ 503 MPa.
Durezza:
Durezza Brinell (HB): ≥ 150 (durezza vicina a quella dell'acciaio al carbonio medio).
Caratteristiche: elevata resistenza e alta durezza, comunemente nota come "legatura di alluminio per aeromobili", utilizzata per parti strutturali di aeromobili, stampi di fascia alta e parti di auto da corsa.
3. 2 serieleghe di alluminio(ad esempio 2024-T3)
Forza:
Resistenza alla trazione: ≥470 MPa.
Forza di potenza: ≥ 325 MPa.
Durezza:
Durezza Brinell (HB): ≥ 120.
Caratteristiche: la resistenza è seconda solo alla serie 7, con una buona resistenza, utilizzata per pelli di aviazione e bulloni ad alta resistenza.
4. serie 5leghe di alluminio(per esempio 5052-H32)
Forza:
Resistenza alla trazione: ≥ 215 MPa.
Forza di potenza: ≥ 145 MPa.
Durezza:
Durezza Brinell (HB): ≥ 60.
Caratteristiche: eccellente resistenza alla corrosione, resistenza media, utilizzato per ponti navali, recipienti a pressione e serbatoi di carburante per automobili.
II. Capacità di pressione: come quantificarla?
La "capacità di pressione" dileghe di alluminiodeve essere valutato in modo completo in combinazione con la resistenza del materiale, la progettazione strutturale e la forma di sollecitazione (come compressione, tensione e taglio):
1- Resistenza alla compressione (scenario di compressione uniforme)
Formula di riferimento:
Resistenza alla compressione ≈ resistenza alla resa × fattore di sicurezza (il fattore di sicurezza in ingegneria è generalmente 1,5-3,0).
Caso:
La resistenza al rendimento di7075-T6 lega di alluminio503 MPa. Se il fattore di sicurezza è 2.0, la resistenza compressiva ammissibile è di 251,5 MPa (equivalente a circa 2515 tonnellate di pressione per metro quadrato).
Nelle applicazioni pratiche, come il carrello di atterraggio degli aeromobili, è necessaria l'ottimizzazione strutturale (come il design tubulare cavo) per migliorare la stabilità compressiva.
2. Resistenza alla trazione (scenario di trazione)
Indicatori direttamente corrispondenti: la resistenza alla trazione è la tensione massima prima che il materiale si rompa.
La resistenza alla trazione di 6061-T6 è di 290 MPa, che può essere intesa come una barra di alluminio con un diametro di 10 mm può resistere a una forza di trazione di circa 22,7 kilonewtons (circa 2,3 tonnellate).
3. Forza di taglio (scenario della forza di taglio)
Formula empirica: resistenza al taglio ≈ resistenza alla trazione × 0,6-0,8 ( leggermente diversa per leghe diverse).
La resistenza alla trazione della lega di alluminio 2024-T3 è di 470 MPa e la resistenza al taglio è di circa 282-376 MPa.
III. Principali fattori che influenzano la resistenza e la durezza
1- Elementi di lega e trattamento termico
Soluzione solida + trattamento di invecchiamento: ad esempio, dopo6061 lega di alluminiose trattata con T6 (soluzione solida + invecchiamento artificiale), la forza aumenta di circa il 50% rispetto allo stato non trattato (stato O).
Effetti tipici degli elementi:
Zinc (7 serie): forma la fase di rinforzo AlZnMgCu, migliorando significativamente la resistenza.
Rame (2 serie): forma la fase Al2Cu, aumentando la durezza e la resistenza al calore.
2. Tecnologia di lavorazione
Il moltiplicatore per estrusione:6063 lega di alluminioIl profilo raffina i grani attraverso l'estrusione e la resistenza aumenta del 20%-30% rispetto allo stato di fusione.
Indurimento a freddo: ad esempio, dopo la deformazione a freddo (stato H32) della lega di alluminio 5052, la resistenza al rendimento aumenta di circa il 50% rispetto allo stato di ricottura (stato O).
3- Fattori ambientali
Temperatura: la resistenza della lega di alluminio diminuisce significativamente ad alta temperatura (ad esempio, la resistenza alla trazione del 6061-T6 a 200°C scende al 60% della temperatura ambiente).
Corrosione: dopo che il film di ossido superficiale è danneggiato, la resistenza può essere ridotta a causa di buchi di corrosione (bisogna proteggerlo con processi come l'anodizzazione).
IV. Casi di progettazione della resistenza in scenari di applicazione
1. Nave della ruota dell'automobile (legatura di alluminio 6061-T6)
Requisiti di progettazione: deve resistere al peso del veicolo, all'impatto sulla strada e alla forza centrifuga, la resistenza alla trazione deve essere ≥ 260 MPa e la durata di resistenza alla stanchezza deve essere ≥ 1 milione di cicli.
Ottimizzazione strutturale: viene adottato un design leggero di tipo spoke e viene utilizzata l'analisi degli elementi finiti (FEA) per garantire una distribuzione uniforme delle sollecitazioni.
2. supporto motore aereo (legatura di alluminio 7075-T651)
Condizioni di lavoro estreme: resistenza alle alte temperature (≤ 120°C) e ai carichi di vibrazione, resistenza al rendimento ≥ 480 MPa e superamento della prova di resistenza alla frattura (come il valore KIC ≥ 24 MPa·√m).
3. Profili per pareti di cortina di edifici (6063-T5 lega di alluminio)
Calcolo del carico: deve resistere alla pressione del vento (ad esempio 5000 Pa) e al peso morto, e la sollecitazione ammissibile è di 1/1,8 della resistenza di resa (160 MPa) = 89 MPa per garantire la ridondanza di sicurezza.
V. Come scegliere unleghe di alluminio?
Ordinazione per requisiti di resistenza:
Bassa resistenza (< 200 MPa): serie 5 (5052), serie 3 (3003) → scenari resistenti alla corrosione (come contenitori e tubi).
Resistenza media (200-400 MPa): 6 serie (6061/6063) → parti strutturali (come porte e finestre, cornici industriali).
Alta resistenza (> 400 MPa): serie 2 (2024), serie 7 (7075) → macchine aerospaziali e ad alto carico.
In combinazione con la capacità di elaborazione:
Per gli scenari che richiedono saldatura, scegliere la serie 5 (lega di alluminio e magnesio) o la serie 6 (buona saldabilità) ed evitare la serie 2 e la serie 7 (contenenti rame e zinco,facile da spaccare durante la saldatura).
Riassunto
La resistenza e la durezza delle leghe di alluminio possono essere regolate in una vasta gamma attraverso la progettazione delle leghe e il controllo dei processi, da "morbida come una lattina" (alluminio puro) a "forte come l'acciaio" (7075-T6).La capacità di pressione effettiva deve essere valutata in modo completo in combinazione con il marchioSi raccomanda di garantire la sicurezza mediante prove meccaniche (come le prove di trazione, le prove di compressione) o il riferimento alle norme del settore (come ASTM,GB/T) in ingegneria.
La forza e la durezza dileghe di alluminiovariano significativamente a seconda del grado di lega (come 6061, 7075, 2024, ecc.) e dello stato di trattamento termico (come T4, T6, T651, ecc.).dati relativi alle prestazioni, capacità di pressione e scenari di applicazione:
I. Confronto di resistenza e durezza delle classi comuni di leghe di alluminio
1Leghe di alluminio della serie 6 (per esempio 6061-T6)
Forza:
Resistenza alla trazione: ≥ 290 MPa (equivalente a circa 29 kg di forza per millimetro quadrato).
Resistenza alla resa: ≥ 240 MPa (stressa critica alla quale il materiale inizia a produrre deformazioni permanenti).
Durezza:
Durezza Brinell (HB): ≥95 (equivalente alla durezza di indentamento misurata con una sfera di acciaio da 10 mm e un carico di 3000 kg).
Caratteristiche: prestazioni complessive equilibrate, resistenza alla corrosione, lavorazione facile, comunemente utilizzate in cornici di biciclette, sci e parti meccaniche.
2Leghe di alluminio della serie 7 (ad esempio 7075-T6)
Forza:
Resistenza alla trazione: ≥ 572 MPa (vicina al livello di resistenza dell'acciaio ordinario).
Forza di potenza: ≥ 503 MPa.
Durezza:
Durezza Brinell (HB): ≥ 150 (durezza vicina a quella dell'acciaio al carbonio medio).
Caratteristiche: elevata resistenza e alta durezza, comunemente nota come "legatura di alluminio per aeromobili", utilizzata per parti strutturali di aeromobili, stampi di fascia alta e parti di auto da corsa.
3. 2 serieleghe di alluminio(ad esempio 2024-T3)
Forza:
Resistenza alla trazione: ≥470 MPa.
Forza di potenza: ≥ 325 MPa.
Durezza:
Durezza Brinell (HB): ≥ 120.
Caratteristiche: la resistenza è seconda solo alla serie 7, con una buona resistenza, utilizzata per pelli di aviazione e bulloni ad alta resistenza.
4. serie 5leghe di alluminio(per esempio 5052-H32)
Forza:
Resistenza alla trazione: ≥ 215 MPa.
Forza di potenza: ≥ 145 MPa.
Durezza:
Durezza Brinell (HB): ≥ 60.
Caratteristiche: eccellente resistenza alla corrosione, resistenza media, utilizzato per ponti navali, recipienti a pressione e serbatoi di carburante per automobili.
II. Capacità di pressione: come quantificarla?
La "capacità di pressione" dileghe di alluminiodeve essere valutato in modo completo in combinazione con la resistenza del materiale, la progettazione strutturale e la forma di sollecitazione (come compressione, tensione e taglio):
1- Resistenza alla compressione (scenario di compressione uniforme)
Formula di riferimento:
Resistenza alla compressione ≈ resistenza alla resa × fattore di sicurezza (il fattore di sicurezza in ingegneria è generalmente 1,5-3,0).
Caso:
La resistenza al rendimento di7075-T6 lega di alluminio503 MPa. Se il fattore di sicurezza è 2.0, la resistenza compressiva ammissibile è di 251,5 MPa (equivalente a circa 2515 tonnellate di pressione per metro quadrato).
Nelle applicazioni pratiche, come il carrello di atterraggio degli aeromobili, è necessaria l'ottimizzazione strutturale (come il design tubulare cavo) per migliorare la stabilità compressiva.
2. Resistenza alla trazione (scenario di trazione)
Indicatori direttamente corrispondenti: la resistenza alla trazione è la tensione massima prima che il materiale si rompa.
La resistenza alla trazione di 6061-T6 è di 290 MPa, che può essere intesa come una barra di alluminio con un diametro di 10 mm può resistere a una forza di trazione di circa 22,7 kilonewtons (circa 2,3 tonnellate).
3. Forza di taglio (scenario della forza di taglio)
Formula empirica: resistenza al taglio ≈ resistenza alla trazione × 0,6-0,8 ( leggermente diversa per leghe diverse).
La resistenza alla trazione della lega di alluminio 2024-T3 è di 470 MPa e la resistenza al taglio è di circa 282-376 MPa.
III. Principali fattori che influenzano la resistenza e la durezza
1- Elementi di lega e trattamento termico
Soluzione solida + trattamento di invecchiamento: ad esempio, dopo6061 lega di alluminiose trattata con T6 (soluzione solida + invecchiamento artificiale), la forza aumenta di circa il 50% rispetto allo stato non trattato (stato O).
Effetti tipici degli elementi:
Zinc (7 serie): forma la fase di rinforzo AlZnMgCu, migliorando significativamente la resistenza.
Rame (2 serie): forma la fase Al2Cu, aumentando la durezza e la resistenza al calore.
2. Tecnologia di lavorazione
Il moltiplicatore per estrusione:6063 lega di alluminioIl profilo raffina i grani attraverso l'estrusione e la resistenza aumenta del 20%-30% rispetto allo stato di fusione.
Indurimento a freddo: ad esempio, dopo la deformazione a freddo (stato H32) della lega di alluminio 5052, la resistenza al rendimento aumenta di circa il 50% rispetto allo stato di ricottura (stato O).
3- Fattori ambientali
Temperatura: la resistenza della lega di alluminio diminuisce significativamente ad alta temperatura (ad esempio, la resistenza alla trazione del 6061-T6 a 200°C scende al 60% della temperatura ambiente).
Corrosione: dopo che il film di ossido superficiale è danneggiato, la resistenza può essere ridotta a causa di buchi di corrosione (bisogna proteggerlo con processi come l'anodizzazione).
IV. Casi di progettazione della resistenza in scenari di applicazione
1. Nave della ruota dell'automobile (legatura di alluminio 6061-T6)
Requisiti di progettazione: deve resistere al peso del veicolo, all'impatto sulla strada e alla forza centrifuga, la resistenza alla trazione deve essere ≥ 260 MPa e la durata di resistenza alla stanchezza deve essere ≥ 1 milione di cicli.
Ottimizzazione strutturale: viene adottato un design leggero di tipo spoke e viene utilizzata l'analisi degli elementi finiti (FEA) per garantire una distribuzione uniforme delle sollecitazioni.
2. supporto motore aereo (legatura di alluminio 7075-T651)
Condizioni di lavoro estreme: resistenza alle alte temperature (≤ 120°C) e ai carichi di vibrazione, resistenza al rendimento ≥ 480 MPa e superamento della prova di resistenza alla frattura (come il valore KIC ≥ 24 MPa·√m).
3. Profili per pareti di cortina di edifici (6063-T5 lega di alluminio)
Calcolo del carico: deve resistere alla pressione del vento (ad esempio 5000 Pa) e al peso morto, e la sollecitazione ammissibile è di 1/1,8 della resistenza di resa (160 MPa) = 89 MPa per garantire la ridondanza di sicurezza.
V. Come scegliere unleghe di alluminio?
Ordinazione per requisiti di resistenza:
Bassa resistenza (< 200 MPa): serie 5 (5052), serie 3 (3003) → scenari resistenti alla corrosione (come contenitori e tubi).
Resistenza media (200-400 MPa): 6 serie (6061/6063) → parti strutturali (come porte e finestre, cornici industriali).
Alta resistenza (> 400 MPa): serie 2 (2024), serie 7 (7075) → macchine aerospaziali e ad alto carico.
In combinazione con la capacità di elaborazione:
Per gli scenari che richiedono saldatura, scegliere la serie 5 (lega di alluminio e magnesio) o la serie 6 (buona saldabilità) ed evitare la serie 2 e la serie 7 (contenenti rame e zinco,facile da spaccare durante la saldatura).
Riassunto
La resistenza e la durezza delle leghe di alluminio possono essere regolate in una vasta gamma attraverso la progettazione delle leghe e il controllo dei processi, da "morbida come una lattina" (alluminio puro) a "forte come l'acciaio" (7075-T6).La capacità di pressione effettiva deve essere valutata in modo completo in combinazione con il marchioSi raccomanda di garantire la sicurezza mediante prove meccaniche (come le prove di trazione, le prove di compressione) o il riferimento alle norme del settore (come ASTM,GB/T) in ingegneria.
