Dua Aloi, Dua Pekerjaan Yang Sangat Berbeza
Aluminium bukan satu bahan. Seperti keluli ia datang dalam keluarga gred dan setiap gred direka bentuk untuk keseimbangan kekuatan yang berbeza, rintangan kakisan, kebolehbentukan dan kos. 3003 dan 6061 kedua-duanya sangat biasa dalam bentuk kepingan, plat dan penyemperitan, namun ia berkelakuan sangat berbeza sehingga menggantikan satu dengan yang lain tanpa menyemak aplikasi biasanya menyebabkan masalah.
Perbezaannya adalah mudah pada prinsipnya. 3003 tergolong dalam keluarga 3000 aluminium-mangan dan tidak boleh diperkukuhkan dengan rawatan haba. 6061 tergolong dalam keluarga-magnesium-aluminium 6000-dan menjadi lebih kuat dengan ketara apabila larutan dirawat dan berumur buatan untuk suhu T6. Satu dipilih kerana rintangan kakisan dan mudah dibentuk; yang lain untuk kekuatan strukturnya.
Komposisi dan Keluarga Metalurgi
| item | Aluminium 3003 | Aluminium 6061 |
|---|---|---|
| Siri | 3000, Al-Mn | 6000, Al-Mg-Si |
| Mangan | 1.0-1.5% | 0.15% maks |
| Magnesium | Jumlah surih sahaja | 0.8-1.2% |
| silikon | 0.6% maks | 0.40-0.8% |
| Tembaga | 0.05-0.20% | 0.15-0.40% |
| Chromium | Tidak dinyatakan | 0.04-0.35% |
| Rawatan haba | Tidak, pengerasan terikan sahaja | Ya, rawatan penyelesaian dan penuaan |
| Piawaian utama | ASTM B209, EN 573-3, GB/T 3880 | ASTM B209, ASTM B221, EN 573-3 |
Mangan dalam 3003 meningkatkan kekuatan secara sederhana dan meningkatkan rintangan kakisan. Magnesium dan silikon dalam 6061 membentuk fasa silisid magnesium yang menjadikan aloi responsif kepada pengerasan kerpasan, dan penambahan kuprum menyumbang kekuatan selanjutnya.
Sifat Mekanikal dan Perbandingan
| Harta benda | 3003 H14 | 6061 T6 |
|---|---|---|
| Kekuatan tegangan | 145-195 MPa | 290 MPa minimum |
| 0.2% tekanan bukti | 125 MPa minimum | 240 MPa minimum |
| Pemanjangan | 3% dan ke atas | 8% dan ke atas |
| Kebolehlenturan | Cemerlang | Terhad, radius yang lebih besar diperlukan |
| Rintangan kakisan | Cemerlang, terutamanya dalam air tawar dan suasana | Sangat baik, lebih rendah daripada 3003 dalam perkhidmatan klorida |
| Perangai tipikal | O, H14, H16, H18, H22 | O, T4, T6, T651 |
Jurang dalam kekuatan hasil adalah kira-kira dua hingga satu memihak kepada 6061-T6. Perkara yang diberikan oleh 3003 ialah kebolehbentukan: ia boleh dibengkokkan ke jejari yang lebih ketat, dipintal dan ditarik dalam, dan ia mengekalkan rintangan kakisannya selepas dikimpal kerana tiada rawatan haba untuk kehilangan. 6061-T6 melembutkan dalam zon terjejas haba kimpalan, itulah sebabnya mengapa struktur 6061 yang dikimpal, atau dicacatkan pada kimpalan T4 selalunya direka bentuk dan dalam kimpalan T4.
Tempat Setiap Aloi Digunakan
| 3003 permohonan | 6061 permohonan |
|---|---|
| Peralatan proses makanan dan kimia, bekas penyimpanan dan kerja paip | Rangka trak dan treler, kurungan struktur dan rangka mesin |
| Radiator kenderaan dan tangki bahan api | Kelengkapan struktur kapal terbang dan marin |
| Bumbung, berpihak dan pelapisan bangunan | Rangka basikal, peralatan sukan dan plat perkakas |
| Peralatan memasak, peralatan dapur dan panel perkakas | Komponen mesin ketepatan dan kelengkapan pneumatik |
| Penukar haba dan jaket penebat | Jambatan dan ahli struktur bangunan |
Coraknya jelas: 3003 pergi ke mana rintangan kakisan dan pembentukan mendominasi, dan 6061 pergi ke mana beban atau pemesinan mendominasi.
Fabrikasi, Pemilihan dan Kawalan Kualiti
Kedua-dua aloi mudah dikimpal, walaupun dengan akibat yang berbeza. 3003 memerlukan arka tungsten gas dan kimpalan arka logam gas dengan padanan atau pengisi 4043 dan mengekalkan kebanyakan sifatnya. 6061 biasanya dikimpal dengan pengisi 4043 atau 5356, dan penyambung harus dianggap lebih lemah daripada logam induk kecuali jika pemasangannya adalah logam induk. Pembentukan mengikut corak yang sama: 3003 membengkok kepada kira-kira satu hingga satu setengah kali jejari ketebalan dalam H14, manakala 6061-T6 memerlukan jejari beberapa kali ketebalan untuk mengelakkan keretakan.
Pemesinan 6061 jauh lebih mudah dan menghasilkan cip yang bersih dan kuat, yang merupakan salah satu sebab ia mendominasi bahagian yang dimesin. 3003 lebih lembut dan bergetah kepada mesin tetapi sangat baik untuk ditekan dan kosong. Tingkah laku kakisan juga berbeza: 3003 bertolak ansur dengan air tawar dan suasana perindustrian dengan sangat baik, manakala 6061 mendapat manfaat daripada salutan atau anodis di mana ia menghadapi lembapan atau klorida yang berterusan.
Pemilihan dan pengesahan hendaklah mengikut disiplin yang sama. Nyatakan keperluan yang mengawal, pilih keluarga aloi yang memenuhinya, kemudian sahkan komposisi dan sifat mekanikal terhadap piawaian yang berkenaan, sama ada ASTM B209 untuk kepingan dan plat, ASTM B221 untuk penyemperitan atau pendaftaran Eropah dan kebangsaan yang setara. Sijil hendaklah menyatakan nilai tegangan dan hasil yang diukur, dan sebarang pemasangan yang dikimpal hendaklah disokong oleh prosedur kimpalan yang berkelayakan dan, jika berkaitan, rekod kelayakan prosedur.
Soalan Lazim
S: Mana lebih kuat, 3003 atau 6061?
A: 6061 dalam suhu T6 adalah lebih kuat, dengan kekuatan tegangan minimum sekitar 290 MPa berbanding 145-195 MPa untuk 3003 H14. 3003 tidak boleh dirawat haba, jadi kekuatannya dihadkan oleh kerja sejuk.
S: Aloi manakah lebih tahan kakisan?
J: 3003 umumnya berprestasi lebih baik dalam air tawar, suasana industri dan banyak pendedahan kimia. 6061 adalah sangat baik tetapi mendapat manfaat daripada perlindungan dalam perkhidmatan klorida berterusan.
S: Bolehkah 3003 digunakan untuk bahagian struktur?
J: Hanya untuk struktur yang dimuatkan dengan ringan. Di mana bahagian itu membawa beban yang ketara, 6061-T6 atau aloi marin 5xxx biasanya dipilih.
S: Manakah yang lebih mudah dikimpal?
J: Kedua-duanya dikimpal dengan baik, tetapi 3003 mengekalkan sifatnya dalam sambungan yang dikimpal kerana ia tidak dirawat-haba. 6061 yang dikimpal kehilangan kekuatan di kawasan haba-zon terjejas melainkan ia sudah tua selepas itu.
S: Mana yang lebih baik untuk pemesinan?
A: 6061, yang mesinnya bersih dan tahan toleransi dengan baik dalam suhu T6 atau T651. 3003 lebih lembut dan cenderung membentuk kelebihan-terbina.
S: Bagaimanakah pilihan aloi perlu didokumenkan?
J: Catatkan keperluan yang mengawal, aloi dan temper yang dipilih, piawaian yang berkenaan dan keputusan ujian yang diukur, supaya keputusan itu boleh dikesan melalui pengeluaran dan pemeriksaan.
