Kekuatan dan kekerasan daripaduan aluminiumbervariasi secara signifikan tergantung pada kelas paduan (seperti 6061, 7075, 2024, dll.) dan kondisi perawatan panas (seperti T4, T6, T651, dll.). Berikut ini adalah penjelasan dari kelas tertentu,data kinerja, kapasitas bantalan tekanan dan skenario aplikasi:
I. Perbandingan kekuatan dan kekerasan kelas paduan aluminium umum
1. 6 seri paduan aluminium (mengambil 6061-T6 sebagai contoh)
Kekuatan:
Kekuatan tarik: ≥290 MPa (setara dengan sekitar 29 kg gaya per milimeter persegi).
Kekuatan output: ≥ 240 MPa (tekanan kritis di mana material mulai menghasilkan deformasi permanen).
Kekerasan:
Kekerasan Brinell (HB): ≥95 (setara dengan kekerasan indentasi yang diukur dengan bola baja 10 mm dan beban 3000 kg).
Fitur: Kinerja komprehensif yang seimbang, ketahanan korosi, pemrosesan mudah, umum digunakan dalam bingkai sepeda, ski, dan bagian mekanik.
2. 7 seri paduan aluminium (mengambil 7075-T6 sebagai contoh)
Kekuatan:
Kekuatan tarik: ≥ 572 MPa (dekat dengan tingkat kekuatan baja biasa).
Kekuatan output: ≥503 MPa.
Kekerasan:
Kekerasan Brinell (HB): ≥ 150 (kekerasan dekat dengan baja karbon menengah).
Fitur: kekuatan tinggi dan kekerasan tinggi, umumnya dikenal sebagai "logam aluminium kelas pesawat", digunakan untuk bagian struktur pesawat, cetakan kelas atas, dan bagian mobil balap.
3. 2 seripaduan aluminium(mengambil 2024-T3 sebagai contoh)
Kekuatan:
Kekuatan tarik: ≥470 MPa.
Kekuatan output: ≥325 MPa.
Kekerasan:
Kekerasan Brinell (HB): ≥ 120.
Fitur: Kekuatan kedua hanya untuk seri 7, dengan ketahanan yang baik, digunakan untuk kulit penerbangan dan baut kekuatan tinggi.
4. 5 seripaduan aluminium(mengambil 5052-H32 sebagai contoh)
Kekuatan:
Kekuatan tarik: ≥ 215 MPa.
Kekuatan output: ≥ 145 MPa.
Kekerasan:
Kekerasan Brinell (HB): ≥60.
Fitur: Ketahanan korosi yang sangat baik, kekuatan sedang, digunakan untuk dek kapal, kapal bertekanan, dan tangki bahan bakar mobil.
II. Kapasitas bantalan tekanan: Bagaimana untuk mengukur?
"Kapasitas bantalan tekanan"paduan aluminiumperlu dievaluasi secara komprehensif dalam kombinasi dengan kekuatan material, desain struktural, dan bentuk tegangan (seperti kompresi, ketegangan, dan pemotongan):
1Kekuatan kompresi (skenario kompresi seragam)
Referensi rumus:
Kekuatan kompresi ≈ kekuatan yield × faktor keselamatan (faktor keselamatan dalam teknik biasanya 1,5-3,0).
Kasus:
Kekuatan hasil7075-T6 paduan aluminiumadalah 503 MPa. Jika faktor keselamatan adalah 2.0, kekuatan kompresi yang diizinkan adalah 251,5 MPa (setara dengan sekitar 2515 ton tekanan per meter persegi).
Dalam aplikasi praktis, seperti roda pendaratan pesawat, optimasi struktural (seperti desain tabung berongga) diperlukan untuk meningkatkan stabilitas kompresi.
2Kekuatan tarik (skenario tarik)
Indikator yang langsung sesuai: kekuatan tarik adalah tegangan maksimum sebelum material pecah.
Kekuatan tarik 6061-T6 adalah 290 MPa, yang dapat dipahami sebagai batang aluminium dengan diameter 10 mm dapat menahan kekuatan tarik sekitar 22,7 kilonewtons (sekitar 2,3 ton).
3Kekuatan pemotongan (skenario kekuatan pemotongan)
Rumus empiris: kekuatan geser ≈ kekuatan tarik × 0,6-0,8 (sedikit berbeda untuk paduan yang berbeda).
Kekuatan tarik paduan aluminium 2024-T3 adalah 470 MPa, dan kekuatan geser sekitar 282-376 MPa.
III. Faktor-faktor utama yang mempengaruhi kekuatan dan kekerasan
1. elemen paduan dan pengolahan panas
Larutan padat + perawatan penuaan: Misalnya, setelah6061 paduan aluminiumdiobati dengan T6 (larutan padat + penuaan buatan), kekuatan meningkat sekitar 50% dibandingkan dengan keadaan yang tidak diobati (keadaan O).
Efek elemen yang khas:
Seng (seri 7): membentuk fase penguatan AlZnMgCu, meningkatkan kekuatan secara signifikan.
Tembaga (2 seri): membentuk fase Al2Cu, meningkatkan kekerasan dan ketahanan panas.
2. Teknologi pengolahan
Pencetakan ekstrusi: Misalnya,6063 paduan aluminiumprofil memperbaiki butiran melalui ekstrusi, dan kekuatan meningkat sebesar 20% -30% dibandingkan dengan keadaan casting.
Penguatan kerja dingin: Misalnya, setelah deformasi dingin (keadaan H32) dari 5052 paduan aluminium, kekuatan hasil meningkat sekitar 50% dibandingkan dengan keadaan penggilingan (keadaan O).
3Faktor Lingkungan
Suhu: Kekuatan paduan aluminium menurun secara signifikan pada suhu tinggi (misalnya, kekuatan tarik 6061-T6 pada 200 °C turun menjadi 60% dari suhu kamar).
Korosi: Setelah film permukaan oksida rusak, kekuatan dapat berkurang karena lubang korosi (harus dilindungi oleh proses seperti anodisasi).
IV. Kasus desain kekuatan dalam skenario aplikasi
1Hub roda mobil (6061-T6 aluminium alloy)
Persyaratan desain: Ia harus tahan berat kendaraan, benturan jalan dan gaya sentrifugal, kekuatan tarik harus ≥ 260 MPa, dan umur kelelahan harus ≥ 1 juta siklus.
Optimalisasi struktural: Desain ringan jenis Spoke diadopsi, dan analisis elemen terbatas (FEA) digunakan untuk memastikan distribusi tegangan yang seragam.
2. Penggantungan mesin pesawat (7075-T651 aluminium)
Kondisi kerja yang ekstrim: Tahan suhu tinggi (≤120°C) dan beban getaran, kekuatan yield harus ≥480 MPa, dan tes ketahanan fraktur (seperti nilai KIC ≥24 MPa·√m) harus lulus.
3Profil dinding tirai bangunan (6063-T5 aluminium alloy)
Perhitungan beban: Ia perlu menahan tekanan angin (seperti 5000 Pa) dan berat mati, dan tegangan yang diizinkan adalah 1/1,8 dari kekuatan output (160 MPa) = 89 MPa untuk memastikan redundansi keselamatan.
V. Bagaimana memilih yang tepatpaduan aluminium?
Diurutkan menurut persyaratan kekuatan:
Kekuatan rendah (<200 MPa): seri 5 (5052), seri 3 (3003) → skenario tahan korosi (seperti wadah dan pipa).
Kekuatan menengah (200-400 MPa): 6 seri (6061/6063) → bagian struktural (seperti pintu dan jendela, kerangka industri).
Kekuatan tinggi (> 400 MPa): 2 seri (2024), 7 seri (7075) → mesin aerospace, beban tinggi.
Dikombinasikan dengan kemampuan untuk memproses:
Untuk skenario yang membutuhkan pengelasan, pilih seri 5 (paduan aluminium-magnesium) atau seri 6 (kemampuan pengelasan yang baik), dan hindari seri 2 dan seri 7 (mengandung tembaga dan seng,mudah retak selama pengelasan).
Ringkasan
Kekuatan dan kekerasan paduan aluminium dapat disesuaikan dalam rentang yang luas melalui desain paduan dan kontrol proses, dari "lembut seperti kaleng" (aluminium murni) hingga "kuat seperti baja" (7075-T6).Kapasitas beban tekanan yang sebenarnya perlu dievaluasi secara komprehensif dalam kombinasi dengan merekHal ini dianjurkan untuk memastikan keamanan melalui uji mekanik (seperti uji tarik, uji kompresi) atau referensi standar industri (seperti ASTM,GB/T) di bidang teknik.
Kekuatan dan kekerasan daripaduan aluminiumbervariasi secara signifikan tergantung pada kelas paduan (seperti 6061, 7075, 2024, dll.) dan kondisi perawatan panas (seperti T4, T6, T651, dll.). Berikut ini adalah penjelasan dari kelas tertentu,data kinerja, kapasitas bantalan tekanan dan skenario aplikasi:
I. Perbandingan kekuatan dan kekerasan kelas paduan aluminium umum
1. 6 seri paduan aluminium (mengambil 6061-T6 sebagai contoh)
Kekuatan:
Kekuatan tarik: ≥290 MPa (setara dengan sekitar 29 kg gaya per milimeter persegi).
Kekuatan output: ≥ 240 MPa (tekanan kritis di mana material mulai menghasilkan deformasi permanen).
Kekerasan:
Kekerasan Brinell (HB): ≥95 (setara dengan kekerasan indentasi yang diukur dengan bola baja 10 mm dan beban 3000 kg).
Fitur: Kinerja komprehensif yang seimbang, ketahanan korosi, pemrosesan mudah, umum digunakan dalam bingkai sepeda, ski, dan bagian mekanik.
2. 7 seri paduan aluminium (mengambil 7075-T6 sebagai contoh)
Kekuatan:
Kekuatan tarik: ≥ 572 MPa (dekat dengan tingkat kekuatan baja biasa).
Kekuatan output: ≥503 MPa.
Kekerasan:
Kekerasan Brinell (HB): ≥ 150 (kekerasan dekat dengan baja karbon menengah).
Fitur: kekuatan tinggi dan kekerasan tinggi, umumnya dikenal sebagai "logam aluminium kelas pesawat", digunakan untuk bagian struktur pesawat, cetakan kelas atas, dan bagian mobil balap.
3. 2 seripaduan aluminium(mengambil 2024-T3 sebagai contoh)
Kekuatan:
Kekuatan tarik: ≥470 MPa.
Kekuatan output: ≥325 MPa.
Kekerasan:
Kekerasan Brinell (HB): ≥ 120.
Fitur: Kekuatan kedua hanya untuk seri 7, dengan ketahanan yang baik, digunakan untuk kulit penerbangan dan baut kekuatan tinggi.
4. 5 seripaduan aluminium(mengambil 5052-H32 sebagai contoh)
Kekuatan:
Kekuatan tarik: ≥ 215 MPa.
Kekuatan output: ≥ 145 MPa.
Kekerasan:
Kekerasan Brinell (HB): ≥60.
Fitur: Ketahanan korosi yang sangat baik, kekuatan sedang, digunakan untuk dek kapal, kapal bertekanan, dan tangki bahan bakar mobil.
II. Kapasitas bantalan tekanan: Bagaimana untuk mengukur?
"Kapasitas bantalan tekanan"paduan aluminiumperlu dievaluasi secara komprehensif dalam kombinasi dengan kekuatan material, desain struktural, dan bentuk tegangan (seperti kompresi, ketegangan, dan pemotongan):
1Kekuatan kompresi (skenario kompresi seragam)
Referensi rumus:
Kekuatan kompresi ≈ kekuatan yield × faktor keselamatan (faktor keselamatan dalam teknik biasanya 1,5-3,0).
Kasus:
Kekuatan hasil7075-T6 paduan aluminiumadalah 503 MPa. Jika faktor keselamatan adalah 2.0, kekuatan kompresi yang diizinkan adalah 251,5 MPa (setara dengan sekitar 2515 ton tekanan per meter persegi).
Dalam aplikasi praktis, seperti roda pendaratan pesawat, optimasi struktural (seperti desain tabung berongga) diperlukan untuk meningkatkan stabilitas kompresi.
2Kekuatan tarik (skenario tarik)
Indikator yang langsung sesuai: kekuatan tarik adalah tegangan maksimum sebelum material pecah.
Kekuatan tarik 6061-T6 adalah 290 MPa, yang dapat dipahami sebagai batang aluminium dengan diameter 10 mm dapat menahan kekuatan tarik sekitar 22,7 kilonewtons (sekitar 2,3 ton).
3Kekuatan pemotongan (skenario kekuatan pemotongan)
Rumus empiris: kekuatan geser ≈ kekuatan tarik × 0,6-0,8 (sedikit berbeda untuk paduan yang berbeda).
Kekuatan tarik paduan aluminium 2024-T3 adalah 470 MPa, dan kekuatan geser sekitar 282-376 MPa.
III. Faktor-faktor utama yang mempengaruhi kekuatan dan kekerasan
1. elemen paduan dan pengolahan panas
Larutan padat + perawatan penuaan: Misalnya, setelah6061 paduan aluminiumdiobati dengan T6 (larutan padat + penuaan buatan), kekuatan meningkat sekitar 50% dibandingkan dengan keadaan yang tidak diobati (keadaan O).
Efek elemen yang khas:
Seng (seri 7): membentuk fase penguatan AlZnMgCu, meningkatkan kekuatan secara signifikan.
Tembaga (2 seri): membentuk fase Al2Cu, meningkatkan kekerasan dan ketahanan panas.
2. Teknologi pengolahan
Pencetakan ekstrusi: Misalnya,6063 paduan aluminiumprofil memperbaiki butiran melalui ekstrusi, dan kekuatan meningkat sebesar 20% -30% dibandingkan dengan keadaan casting.
Penguatan kerja dingin: Misalnya, setelah deformasi dingin (keadaan H32) dari 5052 paduan aluminium, kekuatan hasil meningkat sekitar 50% dibandingkan dengan keadaan penggilingan (keadaan O).
3Faktor Lingkungan
Suhu: Kekuatan paduan aluminium menurun secara signifikan pada suhu tinggi (misalnya, kekuatan tarik 6061-T6 pada 200 °C turun menjadi 60% dari suhu kamar).
Korosi: Setelah film permukaan oksida rusak, kekuatan dapat berkurang karena lubang korosi (harus dilindungi oleh proses seperti anodisasi).
IV. Kasus desain kekuatan dalam skenario aplikasi
1Hub roda mobil (6061-T6 aluminium alloy)
Persyaratan desain: Ia harus tahan berat kendaraan, benturan jalan dan gaya sentrifugal, kekuatan tarik harus ≥ 260 MPa, dan umur kelelahan harus ≥ 1 juta siklus.
Optimalisasi struktural: Desain ringan jenis Spoke diadopsi, dan analisis elemen terbatas (FEA) digunakan untuk memastikan distribusi tegangan yang seragam.
2. Penggantungan mesin pesawat (7075-T651 aluminium)
Kondisi kerja yang ekstrim: Tahan suhu tinggi (≤120°C) dan beban getaran, kekuatan yield harus ≥480 MPa, dan tes ketahanan fraktur (seperti nilai KIC ≥24 MPa·√m) harus lulus.
3Profil dinding tirai bangunan (6063-T5 aluminium alloy)
Perhitungan beban: Ia perlu menahan tekanan angin (seperti 5000 Pa) dan berat mati, dan tegangan yang diizinkan adalah 1/1,8 dari kekuatan output (160 MPa) = 89 MPa untuk memastikan redundansi keselamatan.
V. Bagaimana memilih yang tepatpaduan aluminium?
Diurutkan menurut persyaratan kekuatan:
Kekuatan rendah (<200 MPa): seri 5 (5052), seri 3 (3003) → skenario tahan korosi (seperti wadah dan pipa).
Kekuatan menengah (200-400 MPa): 6 seri (6061/6063) → bagian struktural (seperti pintu dan jendela, kerangka industri).
Kekuatan tinggi (> 400 MPa): 2 seri (2024), 7 seri (7075) → mesin aerospace, beban tinggi.
Dikombinasikan dengan kemampuan untuk memproses:
Untuk skenario yang membutuhkan pengelasan, pilih seri 5 (paduan aluminium-magnesium) atau seri 6 (kemampuan pengelasan yang baik), dan hindari seri 2 dan seri 7 (mengandung tembaga dan seng,mudah retak selama pengelasan).
Ringkasan
Kekuatan dan kekerasan paduan aluminium dapat disesuaikan dalam rentang yang luas melalui desain paduan dan kontrol proses, dari "lembut seperti kaleng" (aluminium murni) hingga "kuat seperti baja" (7075-T6).Kapasitas beban tekanan yang sebenarnya perlu dievaluasi secara komprehensif dalam kombinasi dengan merekHal ini dianjurkan untuk memastikan keamanan melalui uji mekanik (seperti uji tarik, uji kompresi) atau referensi standar industri (seperti ASTM,GB/T) di bidang teknik.
