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6061-Propriétés de l'aluminium T6: Mécanique, Thermique & Données chimiques

6061-Image des propriétés du matériau en aluminium T6 montrant une barre et une plaque en aluminium poli avec courbe contrainte-déformation, Éléments en alliage de magnésium et de silicium, jauge de conductivité thermique, et marquages ​​de dimensions micrométriques

Une référence d'ingénierie pour la composition 6061-T6, propriétés de traction, rigidité, densité, dilatation thermique, conductivité, comportement électrique, variation de forme de produit, et implications en matière de conception CNC.

6061-Image des propriétés du matériau en aluminium T6 montrant une barre et une plaque en aluminium poli avec courbe contrainte-déformation, Éléments en alliage de magnésium et de silicium, jauge de conductivité thermique, et marquages ​​de dimensions micrométriques

Introduction

6061-Le T6 est largement spécifié pour les pièces usinées en aluminium car il offre un équilibre de résistance utile, poids, résistance à la corrosion, conductivité, disponibilité, réponse finale, et le coût. Ces avantages sont faciles à résumer, mais l'utilisation correcte de l'alliage nécessite plus que la copie d'une seule table de propriétés.

Les valeurs des propriétés dépendent de la forme du produit, épaisseur, orientation, traitement thermique, méthode d'essai, et spécification régissant. Une valeur manuelle typique est utile à des fins de comparaison, tandis qu'un minimum de spécifications est utilisé pour l'achat et l'acceptation. Une conception admissible peut être à nouveau inférieure après la température, fatigue, environnement, et les facteurs de sécurité sont pris en compte.

Pour le lien complet entre le comportement des matériaux, usinage, finition, coût, et DFM, voir le 6061-Guide complet d'usinage CNC en aluminium T6.

Que signifie 6061-T6

Le 6061 la désignation identifie un alliage d'aluminium corroyé de la série 6xxx dont le principal système de renforcement est basé sur le magnésium et le silicium. La trempe T6 signifie que le produit a été traité thermiquement et vieilli artificiellement.. Cela ne signifie pas que tous les produits 6061-T6 ont une résistance ou une condition de contrainte identique..

Spécifiez toujours l’alliage et l’état. Termes tels que 6061-O, 6061-T4, 6061-T6, T651, et T6511 décrivent des conditions sensiblement différentes. T651 et T6511 ajoutent des opérations de soulagement des contraintes à l'état de traitement thermique et sont souvent choisis lorsque la stabilité dimensionnelle lors de l'usinage est importante..

T6 contre T651

T651 est généralement associé à une plaque dont les contraintes ont été relâchées par un étirement contrôlé après un traitement thermique en solution., puis vieilli artificiellement. Ce n'est pas une version plus forte du T6 par définition. Son avantage pratique est un mouvement de contrainte résiduelle plus faible lors des opérations qui enlèvent une grande partie du stock.. La désignation exacte et les exigences doivent suivre les spécifications du produit applicable..

6061 Composition chimique

6061-Diagramme circulaire de composition chimique de l'aluminium T6 - magnésium silicium cuivre chrome fer éléments pourcentage en poids

La composition chimique est liée à la désignation de l'alliage, pas le tempérament T6. Les limites enregistrées ci-dessous sont des plages de composition et des maximums, ne cible pas les recettes. Une usine peut produire des produits conformes 6061 à différents points à l'intérieur de ces limites.

Élément

Composition en poids

Rôle métallurgique

Silicium (Et)

0.40-0.80%

Se combine avec le magnésium dans le système de durcissement par précipitation

Fer (Fe)

0.70% maximum

Impureté contrôlée; forme des particules intermétalliques

Cuivre (Cu)

0.15-0.40%

Soutient la force et la réponse au vieillissement; peut influencer le comportement à la corrosion

Manganèse (Mn)

0.15% maximum

Ajout mineur et contrôle des impuretés

Magnésium (Mg)

0.80-1.20%

Addition de renforcement primaire avec du silicium

Chrome (Cr)

0.04-0.35%

Aide à contrôler la structure des grains et la recristallisation

Zinc (Zn)

0.25% maximum

Ajout résiduel limité

Titane (De)

0.15% maximum

Peut soutenir le raffinement du grain

Autres éléments

0.05% chaque; 0.15% total

Limite les éléments résiduels non précisés

Aluminium (Al)

Reste

Métal commun

Les limites de composition suivent les 6061 désignation. Confirmer la révision en vigueur et le certificat de matériau pour l'approvisionnement.

L’Association de l’Aluminium Désignations internationales des alliages et limites de composition chimique sont la référence de référence pour les compositions déposées en aluminium corroyé. Les spécifications du produit peuvent reproduire ces limites tout en ajoutant des, dimensionnel, marquage, et exigences de qualité.

Comment le magnésium et le silicium se renforcent 6061

6061-Aluminium T6 vs matériaux d'ingénierie courants: Mécanique & Propriétés physiques

Le traitement thermique en solution dissout les éléments de renforcement dans la matrice en aluminium. La trempe conserve un état sursaturé, et le vieillissement artificiel forme de fins précipités de magnésium-siliciure qui entravent le mouvement des luxations.. La résistance dépend de l’histoire thermique complète, éteindre l'efficacité, taille des sections, et l'état de vieillissement plutôt que la composition seule.

Pourquoi les certificats sont importants

Un certificat doit identifier l'alliage, caractère, chaleur ou beaucoup, forme de produit, spécification applicable, chimie, et résultats mécaniques requis. Pour les projets critiques, confirmer les exigences de traçabilité et d'acceptation avant la réduction du stock. L'identification portable des alliages peut prendre en charge le contrôle entrant, mais il ne vérifie pas l'état et ne remplace pas les tests mécaniques requis.

Propriétés mécaniques du 6061-T6

Propriété

Plage de référence typique

Utilisation technique

Qualification importante

Résistance à la traction ultime

À propos 290-320 MPa

Contrainte maximale dans un essai de traction

Les minimums de spécifications varient selon le produit et l'épaisseur

0.2% limite d'élasticité compensée

À propos 240-280 MPa

Apparition d’une déformation permanente

Utiliser la norme de matériau applicable pour l'acceptation

Élongation

Souvent à propos 8-17%

Ductilité et capacité de déformation

Dépend fortement de la longueur de jauge, orientation, et la section

Module élastique

À propos 68-70 GPa

Rigidité élastique et déflexion

L'état a peu d'effet sur le module

Module de cisaillement

À propos 26 GPa

Déformation par torsion et cisaillement

Utiliser avec les hypothèses correctes en matière de matériaux isotropes

Coefficient de Poisson

À propos 0.33

Calculs élastiques multiaxiaux

Valeur typique plutôt qu'une limite d'acceptation de lot

Dureté Brinell

Souvent à propos 90-100 HB

Comparaison approximative de la dureté et de l'usure

Méthode, charger, et l'état du produit affectent le résultat

Résistance à la fatigue

Souvent signalé à proximité 90-100 MPa à un nombre de cycles indiqué

Examen préliminaire des charges cycliques

L'aluminium n'a pas de véritable limite d'endurance; utiliser une courbe S-N et des facteurs de sécurité

Références typiques à température ambiante. Les spécifications des produits et les résultats des tests certifiés contrôlent les achats; les limites de conception contrôlent les calculs critiques pour la sécurité.

La force est spécifique au produit

Les valeurs familières d'environ 310 MPa résistance à la traction ultime et 276 Les limites d'élasticité MPa sont des références typiques utiles, mais ce ne sont pas des valeurs d'acceptation universelle. Plaque, feuille, barre extrudée, tube, profil, et d'autres produits peuvent avoir des minimums différents selon l'épaisseur et l'orientation. Utiliser les spécifications du produit du dessin et la révision actuelle lorsque la résistance est contractuelle.

La rigidité est différente de la force

Le module élastique contrôle la déflexion avant de céder. Vers 69 GPa, 6061-Le T6 est environ un tiers moins rigide que les aciers courants. Le passage du 6061-T6 au 7075-T6 augmente considérablement la résistance mais ne modifie que légèrement le module, donc il résout rarement un problème de rigidité à lui seul. Augmentation de la profondeur de section, ajouter des côtes, raccourcissement des travées, ou choisir un matériau plus rigide est généralement plus efficace.

Pour un choix d'alliage détaillé, voir 6061-T6 contre 7075-T6: Force, Coût & Usinabilité.

Fatigue et fracture

Les alliages d'aluminium ne présentent pas de véritable limite d'endurance de la même manière que certains aciers.. Une résistance à la fatigue indiquée n'a de sens qu'avec son nombre de cycles., rapport de contrainte, spécimen, état de surface, environnement, et base statistique. Bords usinés, fils de discussion, piqûres de corrosion, anodisation, contrainte résiduelle, et la concentration du stress peuvent tous modifier les performances en matière de fatigue. Utiliser une courbe S-N spécifique à l'application et une méthode de conception appropriée pour le chargement cyclique.

Propriétés physiques et thermiques

6061-Courbe de résistance à la traction de l'aluminium T6 en fonction de la température - cryogénique à haute température résistance à la dégradation au cours du vieillissement

Propriété

Valeur de référence typique

Implications dans la conception

Densité

À propos 2.70 g/cm3

Environ un tiers de la densité des aciers courants

Plage de fusion

À propos 582-652 tu C

Une gamme, pas un seul point de fusion

Capacité thermique spécifique

À propos 0.90 J/g-K proche de la température ambiante

Affecte le chauffage et le refroidissement transitoires

Conductivité thermique

Souvent à propos 150-170 W/m-K

Utile pour les logements et les structures de diffusion de chaleur

Coefficient de dilatation thermique

À propos 23.6 um/m-K proche de la température ambiante

Le changement dimensionnel peut dépasser les tolérances étroites à mesure que la température change

Diffusivité thermique

À propos 65-70 mm2/s

Influence la rapidité avec laquelle les gradients de température s'égalisent

Conductivité thermique

6061-Le T6 conduit bien la chaleur par rapport aux aciers et à de nombreux plastiques techniques. Cela prend en charge les logements, luminaires, assiettes froides, et composants usinés pour diffuser la chaleur. Les performances du système dépendent toujours de la géométrie, belle région, flux d'air, planéité du contact, matériaux d'interface, état de surface, et pression d'assemblage. La conductivité seule ne détermine pas les performances du dissipateur thermique.

Expansion thermique

6061-Diagramme de dilatation thermique de l'aluminium T6 montrant un 100 mm partie grandissant à partir de 100.000 mm à 20°C à 100.024 mm à 30°C par rapport à une croissance de l'acier de 0.012 mm

En utilisant un coefficient représentatif de 23.6 a/m-K, un 100 mm la dimension change d'environ 0.0236 mm pour un 10 changement de température deg C. Ce mouvement est déjà plus grand que de nombreuses tolérances d'usinage serrées. Les dessins doivent définir la température de référence si nécessaire, et les pièces et les jauges doivent se stabiliser avant l'inspection finale.

Les assemblages de matériaux différents méritent également une attention particulière. L'aluminium se dilate environ deux fois plus que l'acier, les changements de température peuvent donc modifier la précharge, ajustement du roulement, compression du joint, alignement, et stress d'interface. Analysez toute la plage de température au lieu de vérifier uniquement les dimensions à température ambiante.

Températures élevées et basses

6061-La force du T6 diminue à mesure que la température et le temps d'exposition augmentent, et une chaleur prolongée peut surcharger la structure durcie par les précipitations. Il n’existe pas de température universelle d’utilisation continue adaptée à chaque charge et durée de vie.. Utiliser des valeurs admissibles dépendant de la température provenant d'une source approuvée pour la conception à température élevée. À basses températures, de nombreux alliages d'aluminium conservent une ténacité utile, mais le service cryogénique nécessite toujours les exigences régissant les matériaux et les récipients.

Propriétés électriques

Propriété

Plage de référence typique

Implication en ingénierie

Conductivité électrique

À propos 40-47% SIGC

Adéquat pour de nombreux boîtiers, châssis, et structures de mise à la terre

Résistivité électrique

À propos 3.7-4.3 micro-ohm-cm

Résistance supérieure à celle de l'aluminium ou du cuivre de qualité électrique

Coefficient de température

À propos 0.004 par toi C

La résistance augmente à mesure que la température augmente

Surface anodisée

Isolation électrique

Masquer ou retirer le revêtement là où un contact conducteur est requis

6061-Le T6 est suffisamment conducteur pour de nombreux châssis, Boîtiers RF, structures de mise à la terre, et ensembles thermoélectriques, mais ce n'est pas un alliage conducteur de qualité électrique. La résistance de contact dépend de l'oxyde, finition, pression, propreté, conception de fixation, et temps de service.

L'oxyde anodique est électriquement isolant. Patins de mise à la terre, sièges de connecteur, interfaces filetées, et les zones de contact EMI peuvent nécessiter un masquage ou une autre finition. Le 6061-Guide d'anodisation en aluminium T6 explique l'épaisseur du revêtement, masquage, et planification des interfaces conductrices.

Corrosion et comportement des surfaces

6061-Comparaison de la résistance à la corrosion de l'aluminium T6 - environnements marins urbains ruraux taux de corrosion anodisation protection contre les brouillards salins

6061-Le T6 forme un mince film d'oxyde naturel et fonctionne généralement bien en service atmosphérique ordinaire. Chlorures, crevasses, humidité retenue, nettoyants alcalins, métaux différents, et du cuivre- ou des particules riches en fer peuvent augmenter le risque de corrosion localisée. Une étiquette large telle que « marine »’ ne suffit pas à prédire la durée de vie.

  • Définir l’exposition chimique réelle, température, cycle humide-sec, et méthode de nettoyage.
  • Évitez les pièges à eau et assurez le drainage et la ventilation lorsque cela est possible..
  • Isoler électriquement l'aluminium de l'acier inoxydable, cuivre, laiton, ou fibre de carbone en service humide si nécessaire.
  • Sélectionnez l'anodisation, revêtement de conversion, peinture, revêtement en poudre, ou une autre finition issue des exigences d'environnement et d'interface.
  • Spécifier le masquage, état du joint, épaisseur du revêtement, essai de corrosion, et des critères d'acceptation au lieu d'un seul nom de finition.

Forme du produit et questions de spécifications

Forme du produit

Condition courante

Considération relative aux propriétés et à l'usinage

Plaque

T6 ou T651 anti-stress

L'épaisseur affecte les propriétés garanties; Le T651 peut réduire les mouvements lors d'usinages lourds

Feuille

T6 si disponible

Les sections minces peuvent avoir des exigences différentes en matière de courbure et d'allongement

Profil extrudé

T6 ou T6511

Les propriétés dépendent de l'épaisseur du profil, conception d'extrusion, éteindre, et s'étirer

Barre ou tube extrudé

T6 ou tempérament soulagé du stress associé

Flux de grains, dimensions, et la rectitude suivent les spécifications du produit

Barre laminée ou finie à froid

Trempe spécifique au produit

N'assumez pas les mêmes exigences qu'une extrusion ou une plaque

Forgeage

État traité thermiquement

Les propriétés et le flux des grains dépendent de la voie de forgeage et des spécifications

ASTM B209/B209M-21a couvre les tôles et plaques en alliage d'aluminium, alors que ASTM B221-21 couvre les barres extrudées, tiges, fil, profils, et des tubes. Le bon de commande doit mentionner la spécification du produit pertinente, alliage, caractère, dimensions, inspection, attestation, et toute exigence supplémentaire.

Ne remplacez pas une extrusion par une plaque, ou T6 pour T651, basé uniquement sur l'alliage nominal. Structure des grains, contrainte résiduelle, rectitude, tolérances dimensionnelles, propriétés mécaniques garanties, et l'état de la surface peuvent tous affecter la pièce finie.

6061-T6 comparé à d'autres matériaux

Matériel

Principal avantage par rapport au 6061-T6

Principal compromis

Raison de sélection typique

7075-T6

Résistance beaucoup plus élevée

Coût plus élevé et comportement différent en matière de corrosion/finition

Structures légères très chargées

6063-T6

Performances d'extrusion et thermiques souvent meilleures

Résistance inférieure

Profils complexes et nombreuses extrusions de dissipateurs thermiques

5052-H32

Fortes performances de formation de feuilles et de corrosion marine

Non durci par précipitation; résistance structurelle usinée inférieure

Enceintes en tôle pliée et travaux en tôle marine

ADC12

Moulage sous pression proche du résultat net à un volume élevé et stable

Ductilité inférieure, porosité possible, et une anodisation moins prévisible

Boîtiers et couvercles moulés intégrés

304 acier inoxydable

Rigidité plus élevée et résistance à la corrosion étendue

Beaucoup plus lourd, moins conducteur, et plus lent à usiner

Rigide, durable, composants résistants à la corrosion

Cuivre

Conductivité thermique et électrique beaucoup plus élevée

Densité plus élevée, coût, et considérations d'usinage

Chemins de chaleur et de courant haute performance

Le choix du matériau doit suivre les exigences limites. Une force plus élevée pointe vers 7075; une extrusion complexe peut favoriser 6063; la nappe marine formée peut favoriser 5052; Une géométrie stable et proche du volume élevé pourrait favoriser l'ADC12; et la rigidité ou une forte exposition à la corrosion peuvent justifier l'acier ou un autre alliage. Le 6061-Comparaison T6 vs ADC12 explique le compromis entre les matériaux et les processus entre le matériel d'usinage corroyé et le moulage sous pression.

6061-Tableau radar complet des performances en aluminium T6 - résistance rigidité conductivité thermique corrosion usinabilité anodisation coût

Que signifient les propriétés pour l'usinage CNC

Propriété

Ce que cela signifie pour la partie

Réponse pratique en matière de conception ou de fabrication

Faible densité

Bon potentiel résistance/poids

Utiliser efficacement la géométrie au lieu de comparer uniquement la force

Module élastique proche 69 GPa

Plus de déflexion que l'acier à géométrie et charge égales

Augmenter la profondeur de la section, ajouter des côtes, raccourcir les portées, ou changer de matériel

Bonne usinabilité

Des taux de suppression élevés sont possibles

Utilisez des outils tranchants en aluminium, charge de copeaux adéquate, et une évacuation fiable

Conductivité thermique élevée

La chaleur de coupe et de service se propage rapidement

Contrôler la température du produit lorsque les dimensions sont critiques

Dilatation thermique élevée

Les ajustements et les dimensions évoluent avec la température

Définir la température de référence et évaluer les assemblages de matériaux différents

Bonne réponse à l'anodisation

Les finitions protectrices et décoratives sont pratiques

Planifier la croissance du revêtement, masquage, marques de crémaillère, et dimensions finales

Dureté modérée

L’usure des outils est généralement gérable

Protéger les surfaces cosmétiques des rayures et des dommages causés par la manipulation

Stress résiduel

Un enlèvement de matière important peut libérer une distorsion

Considérez la plaque T651, ébauche équilibrée, stabilisation, et finir le stock

6061-Le T6 usine généralement proprement avec des outils tranchants et une bonne évacuation des copeaux. Sa conductivité thermique aide à répartir la chaleur de coupe, tandis que sa dilatation thermique rend le contrôle de la température important pour les dimensions étroites. Le module relativement faible rend également les parois minces sensibles à la pression de l'outil et à la distorsion de serrage..

Utilisez le 6061-Guide des paramètres d'usinage CNC T6 pour outillage, vitesses, se nourrit, forage, tapotement, refroidissement, et validation. Le 6061-Directives DFM pour l'usinage CNC T6 épaisseur de la paroi de couverture, poches, rayons, trous, fils de discussion, tolérances, et surépaisseurs de finition.

Comment JADE-CNC utilise les données matérielles

JADE-CNC examine les données matérielles dans le contexte du dessin plutôt que de traiter un tableau manuel comme une spécification complète. L'examen relie l'alliage, caractère, formulaire de stock, séquence d'usinage, tolérance, finition, inspection, quantité, et conditions de service.

  • Confirmer l'alliage demandé, caractère, forme de produit, et portée de la certification
  • Vérifiez si le T6, T651, ou une autre condition correspond mieux à la géométrie et au plan d'enlèvement de matière
  • Identifier la raideur, dilatation thermique, à paroi mince, et risques de contraintes résiduelles avant usinage
  • Coordonner l'anodisation ou autre finition avec les dimensions, fils de discussion, mise à la terre, et visages cosmétiques
  • Définir les méthodes d'inspection pour les dimensions critiques, géométrie, fils de discussion, et exigences de surface
  • Comparez les alternatives matérielles en termes de résistance, conductivité, corrosion, volume, ou le coût détermine la décision

Envoyer le modèle CAO, dessin, quantité, spécification matérielle, finition, et les exigences de service pour demander une revue de matériaux et d'usinage JADE-CNC.

Foire aux questions

Questions courantes sur la propriété 6061-T6

Quelle est la résistance à la traction du 6061-T6?

Une référence typique est à peu près 290-320 MPa, mais le minimum garanti dépend de la forme du produit, épaisseur, orientation, et spécification. Utiliser le certificat de matériau et la norme régissant l'acceptation.

Quelle est la limite d'élasticité du 6061-T6?

Les références typiques sont souvent présentes 240-280 MPa. Ne supposez pas une valeur pour chaque plaque, feuille, bar, tube, ou extrusion; utiliser le tableau des produits applicable et la conception autorisée.

Quelle est la rigidité du 6061-T6 par rapport à l'acier?

Son module élastique est d'environ 69 GPa, environ un tiers de celui des aciers courants. Avec la même charge et la même géométrie, une pièce en aluminium fléchit donc davantage même lorsque sa limite d'élasticité est adéquate.

Quelle est la conductivité thermique du 6061-T6?

Une plage de référence commune est d'environ 150-170 W/m-K proche de la température ambiante. Les valeurs réelles varient en fonction des conditions et de la température, et les performances thermiques complètes dépendent fortement de la géométrie et des interfaces.

Dans quelle mesure le 6061-T6 se dilate-t-il avec la température?

Utiliser environ 23.6 a/m-K, un 100 la dimension en mm change à peu près 0.0236 mm sur 10 tu C. La température de référence est importante pour les ajustements serrés et l'inspection.

Le 6061-T6 conduit-il l'électricité?

Oui, généralement autour 40-47% SIGC. L'oxyde naturel et l'anodisation augmentent la résistance de contact, les interfaces conductrices nécessitent donc une finition et une conception de contact délibérées.

Est 6061-T6 résistant à la corrosion?

Il fonctionne bien dans de nombreuses conditions atmosphériques, mais peut se piquer dans des environnements chlorés et se corroder galvaniquement contre des matériaux plus nobles lorsqu'il est mouillé.. Environnement, détaillant, isolement, et terminer la détermination des performances du service.

Quelle est la différence entre 6061-T6 et 6061-T651?

Les deux sont traités thermiquement et vieillis artificiellement.. Le T651 comprend également un soulagement du stress par étirement pour les produits applicables, ce qui peut réduire les mouvements lors d'usinages lourds.

Conclusion

6061-T6 combine une résistance modérée, faible densité, bonne usinabilité, conductivité utile, et une réponse d'anodisation généralement favorable. Ses principales limites de conception sont une rigidité inférieure à celle de l'acier., dilatation thermique importante, durée de vie finie en fatigue, et variation des propriétés selon les formes et les spécifications des produits.

Utiliser des données typiques pour une comparaison précoce, limites de spécification pour les achats, résultats certifiés pour l'acceptation des matériaux, et permis approuvés pour la conception critique. Cette distinction empêche qu'un numéro de manuel pratique ne devienne une promesse technique non prise en charge..

Table des matières

Atelier d'usinage CNC JADE-CNC

Léo Liang, Fondateur Meilleur partenaire avec R&D

LEO, fondateur de JADE-CNC, qui apporte plus de deux décennies d'expertise dans l'industrie, Leo a commencé sa carrière en tant qu'apprenti et met en pratique ses compétences en traitement de surface et en usinage CNC..

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