Vlastnosti hliníka 5052: Zloženie, temperovanie, pevnosť a použitie v reálnom svete

Opýtajte sa piatich inžinierov, čo sa im páči na hliníku 5052, a budete počuť päť mierne odlišných odpovedí: ohýba sa bez praskania, strčí z neho soľný sprej, čisto zvára a zachováva si pevnosť, keď súčiastka roky vibruje. Požiadajte tých istých inžinierov, aby uviedli čísla a konverzácia sa spomalí, pretože vlastnosti hliníka 5052 nie sú jedným pevným súborom čísel. Pohybujú sa v závislosti od teploty, hrúbky a tvaru produktu.

Táto príručka zhromažďuje hodnoty, na ktorých najviac záleží, vysvetľuje, čo znamenajú v dielni, a ukazuje, kde stojí 5052 vedľa zliatin, s ktorými ju dizajnéri zvyčajne porovnávajú. Či už špecifikujete palivovú nádrž, lodný panel alebo elektrický kryt, cieľ je rovnaký: vyberte si zliatinu a tvar, ktorý dielu umožní vykonávať svoju prácu bez toho, aby bol prehnane konštruovaný.

Čo hliník 5052 vlastne je

5052 patrí do rodiny 5xxx, zliatin hliníka a horčíka. Nie je tepelne spracovateľný, čo znamená, že získava silu skôr prácou za studena ako úpravou v roztoku a starnutím. Väčšinu práce vykonávajú dva prvky: horčík, ktorý zvyšuje pevnosť a odolnosť proti korózii, a chróm, ktorý zjemňuje štruktúru zŕn a pomáha zliatine odolávať koróznemu praskaniu pod napätím.

Typické limity zloženia zliatiny sú:

• Horčík (Mg): 2,2-2,8 %, nominálne 2,5 %
• Chróm (Cr): 0,15-0,35%, nominálne 0,25%
• Železo (Fe): maximálne 0,40 %.
• Kremík (Si): maximálne 0,25 %.
• Meď (Cu): maximálne 0,10 %.
• Mangán (Mn): maximálne 0,10 %.
• Zinok (Zn): maximálne 0,10 %.
• Hliník: zvyšok

Pretože sa nedá spevniť tepelným spracovaním, 5052 sa dodáva v temperovaní O (žíhané) a H. Pri temperovaní H, ako je H32, H34, H36 alebo H38, je kov deformovaný valcovaním a potom stabilizovaný nízkoteplotným spracovaním, takže nebude ďalej starnúť na polici. Číslica za písmenom H vám približne hovorí, koľko práce za studena ste vykonali, a teda koľko sily získate a koľko ťažnosti sa vzdáte.

Mechanické vlastnosti podľa temperovania

V tabuľke nižšie sú uvedené typické hodnoty izbovej teploty pre hárok 5052. Berte ich skôr ako východiskový bod dizajnu než ako záruku: ťažšie meradlá, rôzne tvary produktov a bežné variácie od mlyna k mlynu, to všetko trochu posúva čísla a certifikovaná správa o teste vášho dodávateľa je vždy posledným slovom.

Prečítajte si tabuľku ako krivku kompromisu. Prechodom z O na H38 získate približne o 50 % väčšiu pevnosť v ťahu, ale predĺženie klesne z približne 25 % na približne 7 %, čo je rozdiel medzi dielom, ktorý môžete voľne tvarovať, a dielom, ktorý musíte tvarovať jemne. Jeho modul pružnosti zostáva blízko 70 GPa pri každom temperovaní, takže tuhosť sa pri práci za studena nezlepšuje. Publikované limity odolnosti voči únave pre plech H32 sú v oblasti 110-120 MPa pri 5 x 10^8 cykloch, čo je jeden z dôvodov, prečo sa 5052 objavuje v častiach, ktoré vnímajú skôr vibrácie ako statické zaťaženie.

Fyzikálne vlastnosti: hustota, teplo a elektrina

Fyzikálne hodnoty sú stabilné naprieč teplotami a sú zvyčajne prvými číslami, ktoré potrebuje výpočet hmotnosti alebo teploty:

• Hustota: 2,68 g/cm³, približne 0,0975 lb/in³
• Rozsah topenia: 607-650 °C
• Tepelná vodivosť: asi 138 W/m·K pri 25 °C
• Koeficient tepelnej rozťažnosti: 23,8 µm/m·K pri 20-100 °C
• Elektrická vodivosť: asi 35 % IACS
• Špecifická tepelná kapacita: 880 J/kg·K
• Modul pružnosti: cca 70 GPa

V porovnaní s 6061 s gramážou 2,70 g/cm³ je 5052 o niečo ľahší, čo je dôležitejšie pri veľkom paneli alebo dlhom hárku ako v malom držiaku. Jeho tepelná vodivosť je nižšia ako tepelná vodivosť vytlačovaných zliatin, ako je 6063, takže tam, kde je primárnou funkciou prenos tepla, inžinieri ich často starostlivo zvažujú. Napriek tomu zostáva 5052 bežným materiálom pre spájkované chladiace jadrá a dosky výmenníkov tepla, pretože kombinuje primeranú vodivosť s vynikajúcou tvarovateľnosťou a odolnosťou voči mokrej korózii.

Odolnosť proti korózii a zvárateľnosť

5052 si vyslúžil veľkú časť svojej reputácie na vlhkých a slaných miestach. Pri vystavení morskej vode a slanému postreku vo všeobecnosti prekonáva 6061 a odoláva jamkovej korózii a praskaniu koróziou pod napätím, ktoré skracujú životnosť iných zliatin v námornej prevádzke. Preto sa objavuje v trupoch lodí, palivových nádržiach, pontónových konštrukciách a dokoch.

Je to tiež jedna z najzhovievavejších hliníkových zliatin na zváranie. TIG aj MIG fungujú dobre, pričom plnivo 5356 sa zvyčajne odporúča pre základný kov 5052 a odporové zváranie sa široko používa pri zostavách plechov. Jedinou opatrnosťou je oblasť ovplyvnená teplom: zváranie zmäkčuje kov vedľa spoja, takže na tlakových nádobách a nosných častiach je lepšie počítať s lokálne zníženou pevnosťou, než predpokladať, že obrazce zo základného kovu držia všade. Eloxovanie je ďalším bodom, ktorý stojí za to plánovať. 5052 eloxuje spoľahlivo, ale povrchová úprava je zvyčajne o niečo matnejšia a mierne sivejšia ako svetlý, číry náter spojený s 6061 alebo 6063, a preto sa dekoratívne lemovanie často uberá inou cestou.

Môže byť hliník 5052 tepelne spracovaný?

Nie, a toto je jedno z najčastejších nedorozumení o zliatine. Na rozdiel od 6061 alebo 6063, 5052 nemôže byť spevnený ošetrením roztokom a starnutím. Zahrejte a zmäkne, nie tvrdne. Z toho vyplývajú tri praktické dôsledky.

1. Tempo sa vyberá v mlyne, nie vo vlastnom obchode. Špecifikujte H32 pre rovnováhu pevnosti a tvárnosti alebo H34 až H38, ak na pevnosti záleží viac ako na ťažnosti.
2. Ohýbanie a hlboké tvárnenie - vytvrdzuje kov. Ak súčiastka vyžaduje niekoľko náročných tvárniacich krokov, naplánujte prechodné žíhanie alebo začnite s mäkším temperovaním.
3. Zváranie zmäkčuje tepelne ovplyvnenú oblasť. Navrhnite okolo zmäkčeného pásu namiesto toho, aby ste sa snažili obnoviť silu, pretože neexistuje žiadna liečba starnutia, ktorá by ju vrátila späť.

5052 vs 6061 vs 6063

Dizajnéri sa zriedka pozerajú na 5052 izolovane. Porovnanie sa zvyčajne zníži na 6061, univerzálnu tepelne spracovateľnú zliatinu, a 6063, extrúzny štandard.

Ako čítať porovnanie

6061-T6 je pevnejší a obrába sa oveľa čistejšie, ale ťažšie sa ohýba a po zváraní stráca väčšiu pevnosť v tepelne ovplyvnenej zóne. 6063-T6 sa vytláča do zložitých tvarov s jemnou povrchovou úpravou, preto dominuje architektonickým a konštrukčným profilom. 5052 vyhráva, keď je dielec tvarovaný, zváraný a vystavený vlhkosti a keď je vítaný o niečo ľahší plech.

Crash management ukazuje, ako rýchlo môže rozhodnutie úplne opustiť svet plechu. Nárazové boxy absorbujúce energiu a nosníky nárazníkov sú takmer vždy extrudované zo zliatin 6xxx alebo 7xxx, pretože extrúzia dáva dizajnérovi hrúbku steny, vnútorné rebrá a predvídateľné správanie pri zrútení, aké si aplikácia vyžaduje. 5052 list tam nemá žiadnu skutočnú úlohu.

Automobilové Crash Box Hliníkové profily pre absorpciu nárazovej energie Extrudované profily zo zliatiny 6xxx/7xxx pre prednú a zadnú ochranu vozidla pri náraze, ponúkajúce ľahké pohlcovanie energie prostredníctvom riadenej deformácie. Zobraziť produkt →

Kde si 5052 zarába na svoje miesto

Zoznam aplikácií je dlhý, ale zoskupuje sa okolo niekoľkých tém: tvarované diely, ktoré žijú vonku, zvárané zostavy, ktoré musia držať tekutiny a komponenty, ktoré vidia vibrácie. Typické použitie zahŕňa palivové nádrže a palivové potrubia, lodné trupy a komponenty paluby, tlakové nádoby a sklady chemikálií, jadrá výmenníkov tepla, panely karosérie nákladných áut, prívesov a obytných áut, značenie a architektonické obklady, zariadenia a elektrické kryty a nity a upevňovacie prvky.

Elektromobily pridali novú kapitolu. Kryty krytu batérie, chladiace platne a kryty spodku karosérie sú často špecifikované v liste 5052, pretože sa dobre tvarujú, primerane vedú teplo a odolávajú korózii spôsobenej cestnou soľou. Konštrukčný podnos pod ním je iný príbeh: zvyčajne ide o extrudovaný profil, kde je možné ovládať hrúbku steny a integrované prvky pozdĺž dĺžky dielu. Toto rozdelenie sme podrobnejšie popísali v našom sprievodcovi Hliníkové konštrukcie EV a ľahké diely vozidiel a je to užitočná pripomienka, že plech a vytláčanie často riešia dve polovice toho istého konštrukčného problému.

Hliníkové profily zásobníka batérie pre nové energetické vozidlá Vysokopevnostné extrudované profily pre nové zásobníky batérií energetických vozidiel, ktoré poskytujú štrukturálnu podporu a odvod tepla a zároveň podporujú ciele v oblasti bezpečnosti a dojazdu. Zobraziť produkt →

Poznámky k obrábaniu, tvarovaniu a výrobe

Formovanie je miesto, kde sa 5052 cíti ako doma. H32 plech sa ohne, bežne v rozsahu jeden až dvojnásobnej hrúbky materiálu, pričom 6061-T6 má tendenciu praskať, ak naň zatlačíte. Hlboké ťahanie je možné, ale zliatina rýchlo stvrdne, preto plánujte žíhanie medzi náročnými operáciami.

Opracovanie je slabšou stránkou charakteru zliatiny. Je hodnotená len ako spravodlivá, s mäkkými, gumovitými trieskami a tendenciou ťahať nástroje, čo znamená nižšie rezné rýchlosti, ostré hrany a veľkorysý sklon v porovnaní s 6061. Eloxované povrchy sú tiež menej lesklé ako na zliatinách 6xxx. Ak projekt vyžaduje skôr pevný rám než tvarovaný panel, extrudované profily sa strihajú čistejšie a montujú sa rýchlejšie ako zváraný plech, a preto sú systémy T-drážok také bežné v automatizácii a výrobe zariadení.

Modulárna montážna linka hliníkových profilov pre priemyselnú automatizáciu Opätovne použiteľné extrudované profily pre montážne linky, pracovné stoly a automatizačné rámy podporujúce rýchlu montáž, nastavenie a rozšírenie s vysokou nosnosťou. Zobraziť produkt →

Pravidlo rýchleho rozhodovania

Ak je diel plochý, tvarovaný, zváraný a vystavený vlhkosti, 5052 plech je zvyčajne správnou odpoveďou a H32 je rozumná počiatočná teplota. Ak je diel dlhý s konštantným prierezom, potrebuje tuhosť, obrábanie s tesnou toleranciou alebo lesklý eloxovaný povrch, extrudovaný profil 6xxx bude takmer vždy rýchlejší a lacnejší na výrobu.

Ako výrobca pôsobiaci v oblasti stavebných, fotovoltaických a priemyselných hliníkových profilov trávime veľa času v tejto druhej kategórii, vrátane ľahkých automobilových dielov, kde extrúzia robí to, čo plech nedokáže. Ak vážite dizajn hárku 5052 oproti extrudovanému, oplatí sa porovnanie skoršie, pričom geometria je stále flexibilná. Sortiment nami vyrábaných dielov si môžete pozrieť v našom automobilové ľahké hliníkové profily linku a radi sa porozprávame o tom, ktorá trasa vám vyhovuje.