Экструзионніе алюминиевые сплавы серии 6ххх

Из всех алюминиевых профилей профили из сплавов серии 6ххх – сплавов Al-Mg-Si – имеют подавляющую популярность. Она связана с их уникальными технологическими, конструкционными и эксплуатационными свойствами. К ним, в первую очередь, относятся:

сплав 6060.
сплав 6063,
сплав 6061 и
сплав 6082,

а также такие сплавы как

сплав 6005А и
сплав 6106.

Вязкость алюминиевых сплавов

Вязкость – это мера способности сплава поглощать механическую энергию и пластически деформироваться перед разрушением. Это свойство особенно важно для конструкционных элементов, которые должны сопротивляться хрупкому разрушению под воздействием ударных нагрузок. В отличие от сталей алюминиевые сплавы при снижении температуры не имеют перехода от вязкого к хрупкому разрушению, характерному для сталей. Вязкость алюминиевых сплавов чаще всего оценивают по результатам ударных испытаний по Шарпи или Изоду, а также, когда это позволяют размеры изделия, испытаний на вязкость разрушения.

Микроструктура для высокой вязкости

Вязкость алюминиевых сплавов серии 6ххх контролируется тремя факторами:

зеренной структурой,
выделениями по границам зерен и
зонами, свободными от выделений вблизи границ зерен.

Самую высокую вязкость дают слоистая, нерекристаллизованная зеренная структура и однородное, внутризеренное распределение частиц силицида магния. С другой стороны, низкая вязкость сплавов серии 6ххх обычно связана с грубой рекристаллизованной структурой, также как и с присутствием грубых частиц силицида магния и частиц свободного кремния по границам зерен и смежными с границей зонами без выделений избыточных фаз.

Легирование для повышения вязкости

Вязкие свойства повышают путем добавок марганца и хрома, низкой температурой гомогенизации слитков (для сплавов, легированных марганцем), низкой температурой профилей на выходе из матрицы и высокой скоростью охлаждения при закалке на прессе.

Вязкость разрушения у модифицированного алюминиевого сплава 6005А в два раза выше, чем у его базового сплава 6005. Это достигается за счет содержания в сплаве 6005А повышенного по сравнению со сплавом 6005 содержания марганца и хрома.

Усталостная прочность алюминия

Усталостная прочность сплавов также является важной для применения профилей как конструкционных элементов. Предел усталости обычно увеличивается пропорционально уровню прочности.

Способность алюминия к холодной формовке

Способность к холодной формовке, например, гибке, контролируется химическим составом сплава, скоростью охлаждения при закалке и условиями старения. Обычно способность к формовке возрастает со снижением предела текучести. Поэтому низкое легирование, быстрое охлаждение на прессе, естественное старение или искусственное старение с недостариванием способствуют улучшению характеристик формуемости. Наиболее употребляемой мерой формуемости является минимальный радиус гиба, достигаемый при гибке на 180º.

Свариваемость алюминия

Все сплавы серии 6ххх удовлетворительно свариваются методом МIG (полуавтоматическая сварка) и методом TIG (ручная сварка) с использованием неплавящегося (вольфрамового) электрода. В качестве сварочной проволоки часто применяют сплавы 4043 и 5356. Отношение прочности сварного шва и основного металла обычно около 0,6.

Коррозионная стойкость алюминия

Алюминиевые сплавы серии 6ххх обычно показывают весьма высокое сопротивление коррозии в сельской, городской и промышленной атмосферах. Естественная оксидная пленка на прессованных профилях обеспечивает им хорошую защиту. Увеличение толщины оксидной пленки путем анодирования алюминиевых профилей дает дальнейшее повышение коррозионной стойкости. Коррозия этих сплавов в основном проявляется в виде межзеренной питтинговой коррозии. В большинстве типов коррозионных атмосфер максимальная глубина коррозионных «язвинок» составляет около 100 мкм, причем скорость их роста с увеличением глубины замедляется.

Способность алюминия к анодированию

На способность алюминиевых сплавов к анодированию оказывают влияние плотность и размеры интерметаллических компонентов сплава – частиц силицида магния и железосодержащих частиц. Отражательная яркость анодированной поверхности зависит от химического состава. Обычно чем выше легированность сплава, тем более матовой выглядит анодированная поверхность.

Добавки меди – для блестящего анодирования

Исключением из легирующих элементов является медь, которая увеличивает отражательные свойства анодированной поверхности за счет того, что она благоприятствует образованию мелкодисперсной и однородной структуры выделяющихся частиц силицида магния. Алюминиевый сплав 6463 специально разработан для получения блестящей анодированной поверхности за счет малого содержания железа (<0,15 %) и небольших добавок меди для измельчения выделений силицида магния.

Применение алюминиевых профилей

Алюминиевые сплавы 6060 и 6063 (и связанный с ним 6463), обладающие умеренными прочностными свойствами наиболее доминируют в строительных ограждающих конструкциях (окнах, дверях, навесных фасадах) и в декоративных изделиях, требующих блестящей отделки поверхности. С каждым годом расширяется их применение в различных отраслях промышленности. Например, из них изготовляют профили с множеством тонких полок для отбора тепла в электронных приборах, по виду поперечного сечения напоминающие гребенки.

Алюминиевый сплав 6005А применяют во множестве строительных изделий от лестниц и мачт яхт до массивных профилей для кузовов пассажирских вагонов.
Более прочные алюминиевые сплавы 6061, 6261 и 6082 применяют в автомобилестроении, в том числе, при изготовлении шасси и кузовов автобусов и грузовиков.