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6061 Aluminiumlegierung

  • Aluminiumlegierung 6061 ist eine aushärtbare Legierung mittlerer und hoher Festigkeit.
  • Hat eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit und eine sehr gute Schweißbarkeit, obwohl es in der Schweißzone eine verringerte Festigkeit aufweist.
  • Hat eine mittlere Dauerfestigkeit.
  • Hat eine gute Kaltumformbarkeit im T4-Temper, aber begrenzte Umformbarkeit im T6-Temper.
  • Nicht geeignet für sehr komplexe Abschnitte.

Chemische Zusammensetzung

Nominale chemische Zusammensetzung

Al-1,0Mg-0,6Si-0,30Cu-0,20Сr

Chemische Zusammensetzung nach EN 573-3

  • In der aktuellen europäischen Norm EN 573-3 nur eine Sorte EN AW-6061A vorhanden. Legierung 6061 ohne Brief “EIN” fehlt (Tabelle. 1).
  • In früheren Ausgaben der Europäischen Norm EN 573-3 Es gab zwei Legierungen: 6061 und seine Modifikation 6061A (Tabelle. 2)
  • Anmerkungen “e” und “15” angeben, dass der Bleigehalt in der 6061A-Legierung nicht mehr als betragen sollte 0,003 %
  • Â DE 755-2 nach den mechanischen Eigenschaften ist nur die Legierung vorhanden 6061, ohne Buchstabe A.

Tabelle 1 – Chemische Zusammensetzung der Legierung 6061 nach EN 573-3:2019

Tabelle 2 – Chemische Zusammensetzung der Legierung 6061 nach EN 573-3:2001

Bezeichnungen

  • AUF 573-3: EN AW-6061 und EN AW-Al Mg0,7Si
  • Internationale Registrierung (Teal Sheats) – Aluminiumverband: 6061
  • Einheitliches Nummerierungssystem (UNS): А96061
  • ISO 209: 2007: 6061
  • VON 1725-1 (abgesagt): keine

Metallurgische Eigenschaften

  • Verformbar
  • Thermisch gehärtet
  • Mittel- bis hochfeste Legierungen.
  • Durch thermisches Härten wird die Festigkeit erhöht.
  • Erreicht höhere Festigkeit, als Legierung 6005A.
  • Gute Korrosionsbeständigkeit.
  • Schweißbarer Brunnen, hat aber eine reduzierte Festigkeit in der Schweißzone.
  • Hat mittlere Dauerfestigkeit.
  • Es eignet sich gut für die Kaltumformung im T4-Zustand, hat aber eine begrenzte Umformbarkeit in der T6-Lage.
  • Nicht geeignet für Strangpressprofile mit komplexen Querschnitten.
  • Ort der Legierung 6061 unter anderen Legierungen der 6xxx-Reihe – cm. Bild unten.

Typische Anwendung

  • Fahrradrahmen
  • LKW
  • Personenkraftwagen
  • Sportausrüstung
  • Strukturrohre
  • strukturelle Details, die erhöhte Kraft erfordern, gute Schweißbarkeit und hohe Korrosionsbeständigkeit
  • Rahmendetails, Sitzführungen, Stoßstangen für Pkw.
  • LKW-Rahmen
  • Schiffbau
  • Brücken und bewegliche Militärbrücken
  • Luft- und Raumfahrtproduktion
  • Pylone und Türme
  • Transport
  • Kesselbau
  • Motorboote
  • Erwärmung von Werkstücken

Standardisierte Produktion

Mechanische Eigenschaften

Standardisierte mechanische Eigenschaften (EN 755-2)

Tabelle 2 – Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften von Strangpressprodukten aus Aluminiumlegierungen 6061 nach EN 755-2:2016

Typische mechanische Eigenschaften

Tabelle 3 – Typische mechanische Eigenschaften der Legierung 6061 [1]

Physikalische Eigenschaften

Elastizitätsmodul

  • wenn gedehnt - 68900 MPa
  • wenn komprimiert - 69700 MPa.

Dichte

2,70 g / cm²3 beim 20 ° C

Thermische Eigenschaften

Schmelzbereich

575 – 650 ° C

Wärmeausdehnungskoeffizient

Linear: 23,6 μm / (m ° C) im Bereich von 20 zu 100 ° C.

Schweißbarkeit

  • Gut schweißbar durch Lichtbogenschweißen in einer Schutzgasumgebung, insbesondere, Argon-Lichtbogenschweißen, als nicht abschmelzende Elektrode (GTAW-WIG), und Verbrauchselektrode (GMWA-MIG).
  • Konventionelle Schweißlegierung - 4043.

Festigkeit der Nutnaht

Die Schweißnahtfestigkeit ist ein wichtiger Faktor bei der Auswahl der richtigen Schweißzusatzlegierung. Die Hitze des Schweißens erweicht Aluminiumlegierungen, neben der Schweißnaht, wenn sie in irgendeinem Zustand sind, außer geglüht. Bei den meisten Nutnähten steuert die HAZ der Grundlegierung die Festigkeit der Verbindung nach dem Schweißen (Abb.. 1)

Zum vollständigen Ausglühen von aushärtbaren Legierungen, einschließlich, Legierung 6061, erforderlich ab 2 zu 3 Stunden bei ihrer Glühtemperatur kombiniert mit langsamer Abkühlung. Beim Schweißen passiert das nicht., und die HAZ wird je nach thermischen Bedingungen aus mehreren Auflösungsstufen und unterschiedlichen Ausfällungsgraden bestehen, wie im Bild gezeigt. 2. Der Erweichungsgrad der HAZ ist sehr empfindlich gegenüber der Maximaltemperatur. an einem bestimmten Ort erreicht, sowie die Zeit bei dieser Temperatur [1].

Einfluss der Schweißbedingungen auf die Festigkeit einer Legierungsschweißnaht 6061 in der Tabelle gezeigt 4.

Feige. 1 – Wärmeeinflusszone in geschweißten Aluminiumverbindungen [2]

Feige. 2 – Mikrofotografien, die HAZ-Mikrostrukturen von zeigen
eine einlagige Gas-Metall-Lichtbogenschweißung 6.35 mm (0,25 Zoll) dicke 6061-T6-Legierung.
Als Ätzmittel verwendetes Keller-Reagenz [1]

Tisch 4 – Einfluss der Schweißbedingungen auf 6061 Legierungsschweißfestigkeit [1]

Abschrecktemperatur

530 ° [1].

Künstliche Alterung

  • Gewalzte und gezogene Produkte: 160 °C für 18 Stunden [1]
  • Gepresste oder geschmiedete Produkte: 175 °C für 8 Stunden [1]

Legierungsmodifikationen 6061

Legierung 6061A

  • Bleiinhalt nicht mehr 0,003 %

Legierung 6261

  • 0,2-0,35 % Mg
  • Stärker als Legierung 6061 im Zustand T6 an 15-20 MPa.

Pressen Abschrecken (Kühlen)

Die Abkühlgeschwindigkeit nach der Extrusion sollte hoch genug sein, um Mg und Si in fester Lösung zu halten. In diesem Fall sind die mechanischen Eigenschaften aufgrund der Ausscheidung von Mg2Si-Partikeln während der anschließenden Alterung maximal (Abb. 3).

Die Abkühlgeschwindigkeit wird durch die Querabmessung des Profils und das Kühlmedium bestimmt, wie zum Beispiel:

  • ruhige Luft
  • Fans
  • Wasser-Luft-Gemisch
  • Wasser.

Abbildung. 4 zeigt eine ausreichende Kühlung für Legierungen des Typs 6060, was normalerweise durch die Verwendung von ruhender Luftkühlung oder forcierter Luftkühlung erreicht wird, obwohl für höhere Festigkeit, zu der die Legierung gehört 6061, Kühlung mit Wasser-Luft-Gemisch oder Wasser ist bevorzugt. In der Tabelle 5 typische Kühlraten gezeigt, die für eine effektive Härtung von Profilen aus Legierungen der Reihe erforderlich sind 6000, einschließlich, Legierung 6061 [5]

 

Feige. 3 – Schematische Skizze des Presswärmebehandlungszyklus für 6061 Legierung [4]

Feige. 4- Schematische Darstellung verschiedener Abkühlraten und Ausscheidungsgebiete von grobem Mg2Si [5]

Tisch 5 – Empfohlene Abschreckraten und Methoden für verschiedene 6000 Serienlegierungen [5]

Mikrostrukturen einer Aluminiumlegierung 6061

6xxx oder Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierungen sind unter Berücksichtigung der Löslichkeit von Mg2Si und ausgelegt, auf diese Weise, Dispersionsstärkung. In Abwesenheit von Mangan oder Chrom sind die eisenreichen Phasen Fe3SiAl12, Fe2Si2Al9 oder deren Mischung, je nach Magnesiumanteil, Silizium und Eisen (Reis. 4–6). Mangan und Chrom stabilisieren (Fe,Mn,Cr)3SiAl12.

In verdünnten Legierungen, solche wie 6063, Erhitzen der Gussstruktur auf mäßige Temperaturen führt zur Auflösung des gesamten Mg2Si. Höher legiert 6061 weist bei der Lösetemperatur meist einen Überschuss an Mg2Si auf und fällt beim langsamen Abkühlen in Form von Widdmanstätten aus. Einige der 6xxx-Legierungen, verwendet, um elektrische Leitfähigkeit bereitzustellen, sind überaltert und haben beim Ätzen einen leichten Streifen entlang der Korngrenzen, verursacht durch das Vorhandensein einer Zone ohne Auswahl [1].

 

Feige. 4 – Legierung 6061-F Platte, 38 mm (1,5 Zoll) dick, wie warmgewalzt (91 % Reduzierung).
Längsschnitt von der Mitte der Plattendicke.
Partikel sind Fe3SiAll2 (groy, scriptlike) und MgzSi (Block).
Siehe auch Abb. 5 und 6.
0.5% HF [1]


Feige. 5 – Etwas Legierung und Zustand wie Abb. 4,
aber ein Längsschnitt von sauberer Plattenoberfläche.
Partikel von Fe3SiAl12 und Mg2Si sind stärker gebrochen
höher und gleichmäßiger verteilt als in Abb. 5 (mittlere Dicke)
Siehe auch Abb. 6.
0.5% HF [1]


Feige. 6 – Alloy 6061-F 6,4 mm (0,25 Zoll) Blech, warmgewalzt (reduziert 98%);
Längsschnitt in der Mitte.
Fe3SiAl12- und MgzSi-Partikel gebrochener und dispergierter als in Abb. 5.
Das meiste Mg2Si löst sich während des Lösungsglühens auf.
0.5% HF [1]

 

Legierung 6061 im Eurocode 9 (AUF 1999-1-1)

Nabel 5 – Konventionen [3]

 

  • Die in diesem Abschnitt angegebenen Materialeigenschaften sind als Kennwerte angegeben. Sie basieren auf den Mindestwerten der jeweiligen Produktnorm (Tabelle 6) [3]
  • Charakteristische Werte der Dehngrenze f0 und der Höchstzugfestigkeit fu für Aluminiumlegierungen 6061 für verschiedene Härtegrade und Dicken sind in der Tabelle angegeben 7 für Blatt, Band- und Plattenprodukte; Tisch 8 für stranggepresste Stangen, extrudiertes Rohr und extrudierte Profile und gezogenes Rohr [3].

Tabelle 6 – Fragment der Tabelle 3.1a aus EN 1999-1-1 für Serienlegierungen 6000 [3]

Tabelle 7 – Fragment von Tabelle 3.2a aus EN 1999-1-1 für Legierung 6061 [3]

Tabelle 8 – Auszug aus Tabelle 3.2.b aus EN 1999-1-1 für Legierung 6061 [3]

Quellen:

  1. Aluminium und Aluminiumlegierungen, ed. J. R. Davis – 1996
  2. TALAT Vorlesung 4204 – Designaspekte
  3. AUF 1999-1-1:Eurocode 2007 9warum das Entwerfen von Aluminiumstrukturen viel mehr Wissen über Aluminium als Material erfordert – Teil 1-1 warum das Entwerfen von Aluminiumstrukturen viel mehr Wissen über Aluminium als Material erfordert
  4. Karl v. Quelle: Carl V, Seminar zur Aluminium-Strangpresstechnik, Chicago, 1969
  5. GRUNDMETALLURGIE: 6000 SERIE STRANGLEGIERUNGEN