A força e dureza deligas de alumíniovariam significativamente em função do grau da liga (como 6061, 7075, 2024, etc.) e do estado de tratamento térmico (como T4, T6, T651, etc.).dados de desempenho, capacidade de suporte sob pressão e cenários de aplicação:
I. Comparação da resistência e dureza das classes comuns de ligas de alumínio
1. liga de alumínio da série 6 (tendo por exemplo 6061-T6)
Força:
Resistência à tração: ≥ 290 MPa (equivalente a cerca de 29 kg de força por milímetro quadrado).
Resistência ao rendimento: ≥ 240 MPa (tensão crítica na qual o material começa a produzir deformações permanentes).
Dureza:
Dureza de Brinell (HB): ≥95 (equivalente à dureza de indentamento medida com uma bola de aço de 10 mm e uma carga de 3000 kg).
Características: desempenho global equilibrado, resistência à corrosão, fácil processamento, comumente usado em molduras de bicicleta, esquis e peças mecânicas.
2. liga de alumínio da série 7 (por exemplo, 7075-T6)
Força:
Resistência à tração: ≥ 572 MPa (cerca do nível de resistência do aço comum).
Resistência ao rendimento: ≥ 503 MPa.
Dureza:
Dureza de Brinell (HB): ≥ 150 (dureza próxima do aço carbono médio).
Características: alta resistência e alta dureza, comumente conhecida como "liga de alumínio de grau de aeronave", usada para peças estruturais de aeronaves, moldes de ponta e peças de carros de corrida.
3. 2 sériesliga de alumínio(tendo como exemplo o 2024-T3)
Força:
Resistência à tração: ≥470 MPa.
Resistência à potência: ≥ 325 MPa.
Dureza:
Dureza de Brinell (HB): ≥ 120.
Características: A resistência é a segunda apenas para a série 7, com boa resistência, usada para peles de aviação e parafusos de alta resistência.
4. série 5liga de alumínio(Tomando 5052-H32 como exemplo)
Força:
Resistência à tração: ≥ 215 MPa.
Resistência ao rendimento: ≥ 145 MPa.
Dureza:
Dureza de Brinell (HB): ≥ 60.
Características: Excelente resistência à corrosão, resistência média, usado para convés de navios, recipientes sob pressão e tanques de combustível de automóveis.
II. Capacidade de carga sob pressão: como quantificar?
A "capacidade de pressão" deligas de alumínioDeve ser avaliada de forma abrangente em combinação com a resistência do material, a concepção estrutural e a forma de tensão (como compressão, tensão e cisalhamento):
1Resistência à compressão (cenário de compressão uniforme)
Referência da fórmula:
Resistência à compressão ≈ resistência ao rendimento × fator de segurança (o fator de segurança na engenharia é geralmente de 1,5 a 3,0).
Caso:
A força de rendimento de7075-T6 liga de alumínioé de 503 MPa. Se o fator de segurança for 2.0, a resistência à compressão admissível é de 251,5 MPa (equivalente a cerca de 2515 toneladas de pressão por metro quadrado).
Em aplicações práticas, como engrenagens de pouso de aeronaves, a otimização estrutural (como o design tubular oco) é necessária para melhorar a estabilidade de compressão.
2. Resistência à tração (cenário de tração)
Indicadores diretamente correspondentes: a resistência à tração é a tensão máxima antes da quebra do material.
A resistência à tração do 6061-T6 é de 290 MPa, o que pode ser entendido como uma haste de alumínio com um diâmetro de 10 mm pode suportar uma força de tração de cerca de 22,7 kilonewtons (cerca de 2,3 toneladas).
3Força de cisalhamento (cenário de força de cisalhamento)
Fórmula empírica: resistência ao cisalhamento ≈ resistência à tração × 0,6-0,8 (levemente diferente para ligas diferentes).
A resistência à tração da liga de alumínio 2024-T3 é de 470 MPa e a resistência ao cisalhamento é de cerca de 282-376 MPa.
III. Principais factores que influenciam a resistência e a dureza
1. Elementos de ligação e tratamento térmico
Solução sólida + tratamento de envelhecimento: por exemplo, após6061 liga de alumínioSe o produto for tratado com T6 (solução sólida + envelhecimento artificial), a força é aumentada em cerca de 50% em comparação com o estado não tratado (estado O).
Efeitos típicos dos elementos:
Zinco (série 7): forma a fase de reforço AlZnMgCu, melhorando significativamente a resistência.
Cobre (2 séries): forma a fase Al2Cu, aumentando a dureza e a resistência ao calor.
2Tecnologia de processamento
A moldagem por extrusão: por exemplo, oAlumínio, 6063O perfil refina os grãos através da extrusão e a resistência é aumentada em 20% a 30% em comparação com o estado de fundição.
Endurecimento a frio: Por exemplo, após a deformação a frio (estado H32) da liga de alumínio 5052, a resistência ao rendimento é aumentada em cerca de 50% em comparação com o estado de recozimento (estado O).
3- Fatores ambientais
Temperatura: A resistência da liga de alumínio diminui significativamente a altas temperaturas (por exemplo, a resistência à tração do 6061-T6 a 200°C cai para 60% da temperatura ambiente).
Corrosão: depois que o filme de óxido da superfície é danificado, a resistência pode ser reduzida devido a buracos de corrosão (precisa ser protegida por processos como anodização).
IV. Casos de concepção da resistência em cenários de aplicação
1- Nave da roda do automóvel (6061-T6 liga de alumínio)
Requisitos de concepção: deve suportar o peso do veículo, o impacto na estrada e a força centrífuga, a resistência à tração deve ser ≥ 260 MPa e a duração da fadiga deve ser ≥ 1 milhão de ciclos.
Optimização estrutural: é adotado um projeto leve de tipo espigão, e a análise de elementos finitos (FEA) é utilizada para garantir uma distribuição uniforme de tensão.
2. Suporte de motor de aeronave (liga de alumínio 7075-T651)
Condições de trabalho extremas: resistir a altas temperaturas (≤ 120°C) e a cargas de vibração, a resistência ao rendimento deve ser ≥ 480 MPa e o teste de resistência à fratura (como o valor KIC ≥ 24 MPa·√m) deve ser aprovado.
3Profil de parede cortina de edifício (6063-T5 liga de alumínio)
Calculo da carga: deve suportar pressão do vento (como 5000 Pa) e peso morto, e a tensão admissível é 1/1,8 da resistência de rendimento (160 MPa) = 89 MPa para garantir a redundância de segurança.
V. Como escolher um produto adequadoliga de alumínio?
Classificação por requisitos de resistência:
Baixa resistência (< 200 MPa): série 5 (5052), série 3 (3003) → cenários resistentes à corrosão (como recipientes e tubos).
Resistência média (200-400 MPa): 6 séries (6061/6063) → peças estruturais (como portas e janelas, molduras industriais).
Alta resistência (> 400 MPa): 2 séries (2024), 7 séries (7075) → aeroespacial, máquinas de alta carga.
Combinado com a capacidade de processamento:
Para cenários que exijam soldagem, escolha a série 5 (liga de alumínio-magnésio) ou a série 6 (boa soldabilidade) e evite a série 2 e a série 7 (contendo cobre e zinco,fácil de rachar durante a solda).
Resumo
A resistência e dureza das ligas de alumínio podem ser ajustadas em uma ampla gama através do design de liga e controle de processo, de "suave como uma lata" (alumínio puro) para "forte como aço" (7075-T6).A capacidade de carga de pressão real deve ser avaliada de forma abrangente em combinação com a marcaRecomenda-se assegurar a segurança através de ensaios mecânicos (como ensaios de tração, ensaios de compressão) ou de referência a normas industriais (como ASTM,GB/T) em engenharia.
A força e dureza deligas de alumíniovariam significativamente em função do grau da liga (como 6061, 7075, 2024, etc.) e do estado de tratamento térmico (como T4, T6, T651, etc.).dados de desempenho, capacidade de suporte sob pressão e cenários de aplicação:
I. Comparação da resistência e dureza das classes comuns de ligas de alumínio
1. liga de alumínio da série 6 (tendo por exemplo 6061-T6)
Força:
Resistência à tração: ≥ 290 MPa (equivalente a cerca de 29 kg de força por milímetro quadrado).
Resistência ao rendimento: ≥ 240 MPa (tensão crítica na qual o material começa a produzir deformações permanentes).
Dureza:
Dureza de Brinell (HB): ≥95 (equivalente à dureza de indentamento medida com uma bola de aço de 10 mm e uma carga de 3000 kg).
Características: desempenho global equilibrado, resistência à corrosão, fácil processamento, comumente usado em molduras de bicicleta, esquis e peças mecânicas.
2. liga de alumínio da série 7 (por exemplo, 7075-T6)
Força:
Resistência à tração: ≥ 572 MPa (cerca do nível de resistência do aço comum).
Resistência ao rendimento: ≥ 503 MPa.
Dureza:
Dureza de Brinell (HB): ≥ 150 (dureza próxima do aço carbono médio).
Características: alta resistência e alta dureza, comumente conhecida como "liga de alumínio de grau de aeronave", usada para peças estruturais de aeronaves, moldes de ponta e peças de carros de corrida.
3. 2 sériesliga de alumínio(tendo como exemplo o 2024-T3)
Força:
Resistência à tração: ≥470 MPa.
Resistência à potência: ≥ 325 MPa.
Dureza:
Dureza de Brinell (HB): ≥ 120.
Características: A resistência é a segunda apenas para a série 7, com boa resistência, usada para peles de aviação e parafusos de alta resistência.
4. série 5liga de alumínio(Tomando 5052-H32 como exemplo)
Força:
Resistência à tração: ≥ 215 MPa.
Resistência ao rendimento: ≥ 145 MPa.
Dureza:
Dureza de Brinell (HB): ≥ 60.
Características: Excelente resistência à corrosão, resistência média, usado para convés de navios, recipientes sob pressão e tanques de combustível de automóveis.
II. Capacidade de carga sob pressão: como quantificar?
A "capacidade de pressão" deligas de alumínioDeve ser avaliada de forma abrangente em combinação com a resistência do material, a concepção estrutural e a forma de tensão (como compressão, tensão e cisalhamento):
1Resistência à compressão (cenário de compressão uniforme)
Referência da fórmula:
Resistência à compressão ≈ resistência ao rendimento × fator de segurança (o fator de segurança na engenharia é geralmente de 1,5 a 3,0).
Caso:
A força de rendimento de7075-T6 liga de alumínioé de 503 MPa. Se o fator de segurança for 2.0, a resistência à compressão admissível é de 251,5 MPa (equivalente a cerca de 2515 toneladas de pressão por metro quadrado).
Em aplicações práticas, como engrenagens de pouso de aeronaves, a otimização estrutural (como o design tubular oco) é necessária para melhorar a estabilidade de compressão.
2. Resistência à tração (cenário de tração)
Indicadores diretamente correspondentes: a resistência à tração é a tensão máxima antes da quebra do material.
A resistência à tração do 6061-T6 é de 290 MPa, o que pode ser entendido como uma haste de alumínio com um diâmetro de 10 mm pode suportar uma força de tração de cerca de 22,7 kilonewtons (cerca de 2,3 toneladas).
3Força de cisalhamento (cenário de força de cisalhamento)
Fórmula empírica: resistência ao cisalhamento ≈ resistência à tração × 0,6-0,8 (levemente diferente para ligas diferentes).
A resistência à tração da liga de alumínio 2024-T3 é de 470 MPa e a resistência ao cisalhamento é de cerca de 282-376 MPa.
III. Principais factores que influenciam a resistência e a dureza
1. Elementos de ligação e tratamento térmico
Solução sólida + tratamento de envelhecimento: por exemplo, após6061 liga de alumínioSe o produto for tratado com T6 (solução sólida + envelhecimento artificial), a força é aumentada em cerca de 50% em comparação com o estado não tratado (estado O).
Efeitos típicos dos elementos:
Zinco (série 7): forma a fase de reforço AlZnMgCu, melhorando significativamente a resistência.
Cobre (2 séries): forma a fase Al2Cu, aumentando a dureza e a resistência ao calor.
2Tecnologia de processamento
A moldagem por extrusão: por exemplo, oAlumínio, 6063O perfil refina os grãos através da extrusão e a resistência é aumentada em 20% a 30% em comparação com o estado de fundição.
Endurecimento a frio: Por exemplo, após a deformação a frio (estado H32) da liga de alumínio 5052, a resistência ao rendimento é aumentada em cerca de 50% em comparação com o estado de recozimento (estado O).
3- Fatores ambientais
Temperatura: A resistência da liga de alumínio diminui significativamente a altas temperaturas (por exemplo, a resistência à tração do 6061-T6 a 200°C cai para 60% da temperatura ambiente).
Corrosão: depois que o filme de óxido da superfície é danificado, a resistência pode ser reduzida devido a buracos de corrosão (precisa ser protegida por processos como anodização).
IV. Casos de concepção da resistência em cenários de aplicação
1- Nave da roda do automóvel (6061-T6 liga de alumínio)
Requisitos de concepção: deve suportar o peso do veículo, o impacto na estrada e a força centrífuga, a resistência à tração deve ser ≥ 260 MPa e a duração da fadiga deve ser ≥ 1 milhão de ciclos.
Optimização estrutural: é adotado um projeto leve de tipo espigão, e a análise de elementos finitos (FEA) é utilizada para garantir uma distribuição uniforme de tensão.
2. Suporte de motor de aeronave (liga de alumínio 7075-T651)
Condições de trabalho extremas: resistir a altas temperaturas (≤ 120°C) e a cargas de vibração, a resistência ao rendimento deve ser ≥ 480 MPa e o teste de resistência à fratura (como o valor KIC ≥ 24 MPa·√m) deve ser aprovado.
3Profil de parede cortina de edifício (6063-T5 liga de alumínio)
Calculo da carga: deve suportar pressão do vento (como 5000 Pa) e peso morto, e a tensão admissível é 1/1,8 da resistência de rendimento (160 MPa) = 89 MPa para garantir a redundância de segurança.
V. Como escolher um produto adequadoliga de alumínio?
Classificação por requisitos de resistência:
Baixa resistência (< 200 MPa): série 5 (5052), série 3 (3003) → cenários resistentes à corrosão (como recipientes e tubos).
Resistência média (200-400 MPa): 6 séries (6061/6063) → peças estruturais (como portas e janelas, molduras industriais).
Alta resistência (> 400 MPa): 2 séries (2024), 7 séries (7075) → aeroespacial, máquinas de alta carga.
Combinado com a capacidade de processamento:
Para cenários que exijam soldagem, escolha a série 5 (liga de alumínio-magnésio) ou a série 6 (boa soldabilidade) e evite a série 2 e a série 7 (contendo cobre e zinco,fácil de rachar durante a solda).
Resumo
A resistência e dureza das ligas de alumínio podem ser ajustadas em uma ampla gama através do design de liga e controle de processo, de "suave como uma lata" (alumínio puro) para "forte como aço" (7075-T6).A capacidade de carga de pressão real deve ser avaliada de forma abrangente em combinação com a marcaRecomenda-se assegurar a segurança através de ensaios mecânicos (como ensaios de tração, ensaios de compressão) ou de referência a normas industriais (como ASTM,GB/T) em engenharia.
