โลหะผสมอลูมิเนียม 6061: คุณสมบัติ การใช้งาน และคู่มือการตัดเฉือน

อลูมิเนียม 6061 โลหะผสมนี้เป็นหนึ่งในโลหะผสมที่สามารถอบชุบด้วยความร้อนได้รุ่นเรือธงในซีรีส์ 6000 ได้รับการรับรองจากสมาคมอะลูมิเนียม (AA) ด้วยหมายเลข UNS A96061 ถือเป็น “โลหะผสมอเนกประสงค์ที่ใช้งานได้หลากหลายและคุ้มค่า” ด้วยแมกนีเซียม (Mg) และซิลิกอน (Si) เป็นองค์ประกอบหลัก โลหะผสมนี้จึงช่วยเพิ่มความแข็งแรงได้อย่างมากผ่านการอบชุบด้วยความร้อน พร้อมทั้งให้ความทนทานต่อการกัดกร่อน ความสามารถในการกลึง ความสามารถในการเชื่อม และการขึ้นรูปที่ดีเยี่ยม

ด้วยเหตุนี้ จึงทำให้เป็นโลหะผสมอะลูมิเนียมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในงานอุตสาหกรรม และมักถูกมองว่าเป็น "โลหะผสมที่ใช้งานได้หลากหลาย" อย่างแท้จริง

1.0อลูมิเนียมอัลลอยด์ 6061 คืออะไร?

อะลูมิเนียม 6061 เป็นโลหะผสม Al-Mg-Si ที่สามารถอบชุบด้วยความร้อนได้ (เป็นเกรดแกนในซีรีส์ 6xxx) โลหะผสมนี้ใช้แมกนีเซียม (Mg) และซิลิกอน (Si) เป็นองค์ประกอบหลัก โดยมีการเติมทองแดง (Cu) และโครเมียม (Cr) เล็กน้อย ส่วนที่เหลือคืออะลูมิเนียม (Al)

1.1ทำไม 6061 ถึงได้รับความนิยมอย่างกว้างขวาง

• คุณสมบัติเชิงกลที่สมดุล: มีความแข็งแรงปานกลาง (ความต้านทานแรงดึงโดยทั่วไปอยู่ที่ 200–310 MPa) และมีความเหนียวที่ดี สามารถเพิ่มความแข็งแรงได้อย่างมากด้วยการอบชุบด้วยความร้อน T6 เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านโครงสร้างทั่วไป
• ความสามารถในการตัดเฉือนที่ยอดเยี่ยม: เหมาะสำหรับการตัด เจาะ ดัด และเชื่อม (TIG และ MIG) ใช้งานได้ดีกับอุปกรณ์ตัดอะลูมิเนียม และรองรับกระบวนการขึ้นรูปที่ซับซ้อน
• ทนทานต่อการกัดกร่อนสูง: สร้างชั้นออกไซด์ธรรมชาติที่หนาแน่นและรองรับการชุบอะโนไดซ์หรือการเคลือบ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานกลางแจ้งหรือสภาพแวดล้อมที่มีความชื้น
• อัตราส่วนต้นทุนต่อประสิทธิภาพสูง: วัตถุดิบที่หาได้ง่าย เทคโนโลยีการประมวลผลที่ครบถ้วน และต้นทุนต่ำกว่าเมื่อเทียบกับโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูง เช่น 7075
• ลักษณะน้ำหนักเบา: มีความหนาแน่นประมาณ 2.7 g/cm³ (หนึ่งในสามของเหล็ก) เหมาะสำหรับการออกแบบน้ำหนักเบาในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ยานยนต์ และการก่อสร้าง

การใช้งาน ได้แก่ ส่วนประกอบเครื่องจักร แผงสถาปัตยกรรม ชิ้นส่วนยานยนต์ อุปกรณ์การบินและอวกาศ และโครงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

1.2คุณสมบัติเชิงกลของโลหะผสมอลูมิเนียม 6061

1.3สรุปคุณสมบัติหลัก

• การตอบสนองการอบชุบด้วยความร้อนที่สำคัญ: ความแข็งแรงของ T6 มากกว่าสองเท่าของการอบชุบ O เหมาะสำหรับส่วนประกอบโครงสร้าง
• ความสมดุลของความแข็งแรงและความเหนียว: แม้ใน T6 การยืดตัว ≥8% รองรับการใช้งานการดัดและการปั๊ม
• ประสิทธิภาพที่เสถียร: ความหนาแน่นและโมดูลัสยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในทุกอุณหภูมิ ทำให้การออกแบบทางวิศวกรรมง่ายขึ้น
• เหมาะกับการใช้งานกับเครื่องจักร: ความแข็งปานกลาง (HB ≤95 ใน T6) รองรับการตัดและการเจาะที่แม่นยำโดยใช้อุปกรณ์ตัดอลูมิเนียม

1.4องค์ประกอบทางเคมีของโลหะผสมอลูมิเนียม 6061

1.5หมายเหตุสำคัญ

• อัตราส่วน Mg+Si ที่เหมาะสมช่วยให้การตกตะกอนของ Mg₂Si ในระหว่างการอบด้วยความร้อน T6 เพื่อให้ได้ความแข็งแรงสูง
• การควบคุมสิ่งเจือปนที่เข้มงวด (โดยเฉพาะ Fe) ช่วยป้องกันการเกิดเฟสเปราะและช่วยให้สามารถตัดเฉือนและเชื่อมได้ดี
• องค์ประกอบทางเคมีที่สมดุลเป็นรากฐานของความแข็งแกร่ง ความทนทานต่อการกัดกร่อน และประสิทธิภาพการประมวลผล

2.0การใช้งานทั่วไปของโลหะผสมอลูมิเนียม 6061

2.1การผลิตเครื่องจักร

• ส่วนประกอบเครื่องกลทั่วไป: เฟือง เพลา วงเล็บ ฐาน
• โครงอุปกรณ์อัตโนมัติและชุดสายพานลำเลียง
• ชิ้นส่วนกลึงตามสั่งที่ผลิตโดยใช้อุปกรณ์ตัดหรือดัด ฐานแม่พิมพ์

2.2วัสดุก่อสร้างและก่อสร้าง

• ระบบผนังม่าน โปรไฟล์หน้าต่างและประตู ราวบันไดและราวจับ
• กรอบห้องรับแสงแดดและแผงตกแต่ง (เหมาะสำหรับทำสีอะโนไดซ์)
• ส่วนประกอบโครงสร้างสะพานและสิ่งอำนวยความสะดวกสาธารณะ (น้ำหนักเบา + ทนทานต่อการกัดกร่อนสำหรับใช้กลางแจ้ง)

2.3อุตสาหกรรมการขนส่ง

• ชิ้นส่วนยานยนต์: โครงตัวถัง, ล้อ, ขายึดเครื่องยนต์, หม้อน้ำ
• ส่วนประกอบการบินและอวกาศ: โครงสร้างปีก ส่วนประกอบลำตัวเครื่องบิน ชั้นวางสัมภาระ
• ชิ้นส่วนภายในสำหรับระบบราง; พื้นกันลื่นสำหรับเรือเดินทะเล

2.4อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเครื่องใช้ในบ้าน

• กรอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์: เคสพีซี, ขายึดจอภาพ
• ตัวเรือนเครื่องใช้ไฟฟ้า: กรอบเครื่องปรับอากาศ, ขอบตู้เย็น
• ฮีตซิงก์และส่วนประกอบระบายความร้อน (มีการนำความร้อนและความสามารถในการตัดเฉือนที่ดีเยี่ยม)

2.5สาขาอื่นๆ

• อุปกรณ์ทางการแพทย์: โครงรถเข็น, ส่วนประกอบอุปกรณ์ฟื้นฟูสมรรถภาพ
• อุปกรณ์กีฬา: เฟรมจักรยาน, สกี, ไม้เดินป่า
• ภาชนะรับแรงดันและระบบท่อ (เหมาะสำหรับการใช้งานแรงดันปานกลาง/ต่ำ)

2.6ตรรกะของแอปพลิเคชัน

การใช้งานทุกประเภทได้รับประโยชน์จากความสามารถในการตัดเฉือนที่สมดุล คุณสมบัติน้ำหนักเบา และความทนทานต่อการกัดกร่อน เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการแปรรูปที่ต้องการความแม่นยำสูงโดยใช้เครื่องตัดอะลูมิเนียมและอุปกรณ์เชื่อม ทำให้เป็นหนึ่งในโลหะผสมอเนกประสงค์ที่ได้รับความนิยมใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด

3.0การเปรียบเทียบความแข็งแรงของอลูมิเนียม 6061 กับโลหะผสมอลูมิเนียมอื่นๆ

3.1ข้อสรุปที่สำคัญ

• อะลูมิเนียม 6061 (โดยเฉพาะ T6) เป็นโลหะผสมที่มีความแข็งแรงปานกลาง แข็งแกร่งกว่าโลหะผสม 1xxx, 3xxx และ 5xxx ที่ไม่สามารถอบชุบด้วยความร้อนได้อย่างมาก
• แม้ว่าจะมีความแข็งแรงต่ำกว่าโลหะผสม 7xxx และ 2xxx แต่ก็มีความสามารถในการตัด (การตัด การเชื่อม การดัด) ที่ดีกว่า และคุ้มต้นทุน และสามารถแปรรูปโดยใช้อุปกรณ์ตัดอลูมิเนียมมาตรฐานได้
• เมื่อเปรียบเทียบกับ 6063 แล้ว 6061 มีความแข็งแรงสูงกว่าและเหมาะกับส่วนประกอบโครงสร้างมากกว่า ในขณะที่ 6063 ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการอัดรีดและโปรไฟล์สถาปัตยกรรม

3.2คำแนะนำการสมัคร

• สำหรับส่วนประกอบโครงสร้างทั่วไป: 6061
• สำหรับชิ้นส่วนอากาศยานแรงดันสูง/รับน้ำหนักมาก: 7075/2024
• สำหรับสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนและทางทะเล: 5052/5083

4.0วิธีการประมวลผลโลหะผสมอลูมิเนียม 6061

4.1การเตรียมวัสดุ

ก่อนการกลึงที่มีความแม่นยำ ความแม่นยำของการตัดวัตถุดิบจะส่งผลโดยตรงต่อการติดตั้งและการจัดตำแหน่งในภายหลัง

4.2การเลือกอุปกรณ์

สำหรับการตัดความยาวที่แม่นยำของแท่ง ท่อ และโปรไฟล์ที่อัดขึ้นรูป เครื่องตัดอลูมิเนียม CNC เป็นสิ่งสำคัญ เมื่อเทียบกับเลื่อยทั่วไป ระบบ CNC มีข้อดีดังต่อไปนี้:

• แกนหมุนความเร็วสูง (3000–5000 รอบต่อนาที)
• การป้อนที่ควบคุมด้วยเซอร์โว รักษาความคลาดเคลื่อนของความยาวภายใน ±0.1 มม.
• เข้ากันได้กับใบมีดคาร์ไบด์บางเฉียบ (ลดการสูญเสียรอยตัดให้น้อยที่สุด ให้พื้นผิวการตัดที่สะอาด และมักจะขจัดการกัดหน้ารอง)

4.3การระบายความร้อนและการหล่อลื่น

• นำระบบหล่อลื่นไมโคร (MQL) มาใช้รวมกับน้ำมันตัดเฉพาะอะลูมิเนียม
• ป้องกันการเกาะติดของเศษโลหะบนใบมีดระหว่างกระบวนการตัด

4.4กลยุทธ์การกลึง CNC

อะลูมิเนียม 6061 มักมีลักษณะ “นิ่มและเหนียว” ทำให้มีโอกาสเกิดการสะสมของขอบ (BUE) ดังนั้น กลยุทธ์การตัดเฉือนจึงมุ่งเน้นไปที่ความเร็วในการตัดสูง ปริมาณการระบายเศษขนาดใหญ่ และรูปทรงการตัดที่คมชัด

เครื่องมือ

พารามิเตอร์การตัด

4.5ความท้าทายและแนวทางแก้ไขที่สำคัญ

การควบคุมการเสียรูป

6061 ยังคงมีความเค้นภายในอย่างมาก ส่งผลให้ชิ้นส่วนที่มีผนังบางหรือชิ้นส่วนที่มีอัตราการขจัดวัสดุสูงบิดเบี้ยว

• ลำดับกระบวนการ: การกลึงหยาบ → การคลายความเครียด/การบ่มตามธรรมชาติ → การกลึงละเอียด
• การยึดชิ้นงาน: ใช้ขากรรไกรอ่อนหรืออุปกรณ์สุญญากาศในระหว่างการตกแต่ง (ลดการเสียรูปยืดหยุ่นจากแรงยึด)

การยึดเกาะของชิปและขอบที่สร้างขึ้น

• ความต้องการน้ำหล่อเย็น: น้ำหล่อเย็นอิมัลชันที่มีแรงดันสูงและไหลสูง (ความเข้มข้น 8–10%)
• ฟังก์ชัน: การระบายความร้อน, การช่วยเหลือการระบายเศษโลหะ, ลดการตัดซ้ำ/การอัดเศษโลหะในร่อง

การตกแต่งพื้นผิว

อลูมิเนียม 6061 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการชุบอโนไดซ์ กระบวนการมาตรฐาน:

1. การพ่นทรายหลังการกลึง (ปกปิดรอยเครื่องมือ)
2. การรักษาด้วยการชุบอะโนไดซ์:

• ประเภทที่ II: การชุบอะโนไดซ์แบบธรรมชาติ/สี
• ประเภทที่ III: การชุบอะโนไดซ์แบบแข็ง (เพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอและความสวยงาม)

5.0วิธีการเชื่อมโลหะผสมอลูมิเนียม 6061 อย่างถูกต้อง

5.1การเตรียมการที่จำเป็นก่อนการเชื่อม

• การทำความสะอาดพื้นผิว: กำจัดชั้นออกไซด์ (Al₂O₃) ออกจากบริเวณรอยต่อโดยใช้แปรงลวดสแตนเลสหรือกระดาษทราย จากนั้นเช็ดน้ำมันหรือสิ่งปนเปื้อนออกด้วยอะซิโตนหรือแอลกอฮอล์เพื่อป้องกันรูพรุนและการขาดการหลอมรวม
• การเลือกโลหะเติม: ควรเลือก ER5356 (ทนทานต่อการแตกร้าวได้ดีกว่า) หรือ ER4043 (มีความลื่นไหลได้ดีกว่า) เพื่อให้ตรงกับเคมี Mg-Si ของ 6061
• ข้อกำหนดการอุ่นล่วงหน้า: อุ่นล่วงหน้าที่อุณหภูมิ 80–120°C สำหรับแผ่นที่มีความหนามากกว่า 6 มม. โดยทั่วไปแล้ว ชิ้นส่วนบาง (≤6 มม.) ไม่จำเป็นต้องอุ่นล่วงหน้าเพื่อหลีกเลี่ยงการบิดเบือนจากความร้อน
• การเลือกอุปกรณ์: ขอแนะนำ TIG (GTAW) หรือ MIG (GMAW) ควรหลีกเลี่ยงการเชื่อมด้วยอาร์กโลหะแบบป้องกัน

5.2พารามิเตอร์การเชื่อมที่สำคัญ (ค่าอ้างอิง)

5.3แนวทางการปฏิบัติงานเชื่อม

• ก๊าซป้องกัน: ใช้ก๊าซอาร์กอนบริสุทธิ์ตลอดแนวเชื่อม รักษาระยะห่างระหว่างหัวฉีดกับชิ้นงานที่ 3–5 มม. เพื่อป้องกันการรั่วซึมของอากาศและความพรุน
• ลำดับการเชื่อม: เชื่อมจากจุดศูนย์กลางไปด้านนอกเป็นส่วนๆ โดยใช้การเชื่อมแบบข้ามหรือลำดับแบบสมมาตรเพื่อลดความเค้นตกค้างและการบิดเบือนให้เหลือน้อยที่สุด
• เทคนิคการเชื่อม: ใช้การเชื่อมแบบกระแสต่ำและเคลื่อนที่เร็ว เพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไป เนื่องจาก 6061 มีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้าวจากความร้อน ค่อยๆ ค่อยๆ เรียวปลายเชื่อมเพื่อให้เต็มหลุม
• การออกแบบข้อต่อ: ควรใช้ข้อต่อแบบชนหรือแบบร่อง หลีกเลี่ยงข้อต่อแบบเหลื่อมซ้อน ซึ่งเสี่ยงต่อการติดตะกรัน รักษาระยะห่างระหว่างข้อต่อไว้ที่ 0.5–1.5 มม.

5.4การบำบัดหลังการเชื่อม

• การทำความสะอาดพื้นผิว: หลังจากทำความเย็นแล้ว ให้ขจัดคราบกระเด็นและตรวจสอบรอยต่อเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีรูพรุนหรือรอยแตกร้าว
• การป้องกันการกัดกร่อน: ใช้การชุบอะโนไดซ์หากต้องการความทนทานต่อการกัดกร่อนที่เพิ่มขึ้น
• การตรวจสอบคุณภาพ: ส่วนประกอบโครงสร้างที่สำคัญควรได้รับการทดสอบแบบไม่ทำลาย เช่น การตรวจสอบด้วยสารแทรกซึมของสีย้อม

6.0อลูมิเนียม 6061 เหมาะกับการใช้งานด้านโครงสร้างหรือรับน้ำหนักหรือไม่?

ข้อสรุปหลัก: เหมาะสำหรับโครงสร้างที่รับน้ำหนักปานกลาง ไม่แนะนำสำหรับการใช้งานที่รับน้ำหนักหนักเป็นพิเศษ

6.1เหตุผลหลักว่าทำไมจึงเหมาะสม

• ความแข็งแรงที่เพียงพอ (ต้องมีเงื่อนไข T6): ความแข็งแรงแรงดึง 290–310 MPa และความแข็งแรงการยืดหยุ่นประมาณ 240 MPa ตอบสนองความต้องการของการใช้งานโครงสร้างทั่วไปส่วนใหญ่ เช่น โครงอุปกรณ์ ตัวยึด และคานรอง
• คุณสมบัติเชิงกลที่สมดุล: ให้ความสมดุลที่ดีระหว่างความแข็งแกร่งและความเหนียว ทนทานต่อแรงกระแทกได้ดีกว่าโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูง เช่น 7075 ลดความเสี่ยงของการแตกหักแบบเปราะ
• ข้อได้เปรียบด้านน้ำหนักเบา: ความหนาแน่น 2.7 g/cm³ ทำให้เบากว่าเหล็กประมาณ 60% รองรับการออกแบบน้ำหนักเบาในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ยานยนต์ และเครื่องจักร
• ความสะดวกในการผลิต: สามารถเชื่อมและตัดเฉือนได้ดี เข้ากันได้กับการตัดที่แม่นยำและทั้งการประกอบแบบยึดด้วยสลักเกลียวและเชื่อมสำหรับโครงสร้างที่ซับซ้อน

6.2การใช้งานทั่วไป

• โครงอุปกรณ์เครื่องกล คานรองรับสายพานลำเลียง ฐานเครื่องมือกล
• โครงสร้างทางสถาปัตยกรรม เช่น โครงห้องรับแสงแดด ราวบันได และส่วนรองรับรอง
• ส่วนประกอบการขนส่ง ได้แก่ โครงรถยนต์ ส่วนรองรับดาดฟ้าเรือ และโครงสร้างย่อยของอากาศยาน
• การใช้งานโครงสร้างทั่วไป เช่น ชั้นวาง สถานีงาน และสิ่งกั้นทางอุตสาหกรรม

6.3ข้อจำกัดและข้อควรพิจารณา

• ไม่แนะนำสำหรับ: โครงสร้างสะพานหลัก ชิ้นส่วนรับน้ำหนักแกนเครื่องจักรหนัก หรือระบบลงจอดของอากาศยาน ซึ่งต้องใช้โลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูง เช่น 7075 หรือ 2024
• ข้อกำหนดที่สำคัญ:

• ต้องใช้กับงานชุบแข็ง T6 ส่วนงานชุบแข็ง O/T4 ไม่ให้ความแข็งแรงเพียงพอ
• อาจจำเป็นต้องคลายความเครียดหลังการเชื่อมเนื่องจากความแข็งแรงลดลงเฉพาะจุด
• การใช้งานกลางแจ้งควรได้รับการชุบอะโนไดซ์หรือเคลือบเพื่อป้องกันการกัดกร่อน
• ข้อควรพิจารณาในการออกแบบ: การออกแบบโครงสร้างต้องปฏิบัติตามการคำนวณภาระทางวิศวกรรม หลีกเลี่ยงการรวมตัวของความเค้น และรวมการเสริมแรงเมื่อจำเป็น

7.0อลูมิเนียม 6061 มีคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนได้ดีหรือไม่?

7.1ข้อได้เปรียบหลักในการต้านทานการกัดกร่อน

การปกป้องตามธรรมชาติ: ชั้นออกไซด์ Al₂O₃ หนาแน่นเกิดขึ้นตามธรรมชาติบนพื้นผิว ช่วยปกป้องอย่างแข็งแกร่งจากบรรยากาศ น้ำจืด และสภาพแวดล้อมที่มีความเป็นด่างหรือกรดเล็กน้อย

• องค์ประกอบโลหะผสมที่ได้รับการปรับให้เหมาะสม: โครเมียมปริมาณเล็กน้อยช่วยปรับปรุงความละเอียดของเมล็ดพืชและความต้านทานต่อการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น ลดความเสี่ยงจากการกัดกร่อนหลังการประมวลผลจากการตัดหรือการเชื่อม
• ตัวเลือกการป้องกันที่เพิ่มขึ้น: การชุบอะโนไดซ์ การเคลือบ หรือการสะสมอิเล็กโทรโฟเรติก สามารถทำให้ชั้นป้องกันหนาขึ้นได้อีก ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพได้อย่างมีนัยสำคัญในสภาพแวดล้อมกลางแจ้งหรือที่มีความชื้น

7.2ประสิทธิภาพและข้อจำกัดด้านสิ่งแวดล้อม

8.0อลูมิเนียม 6061 สามารถทำการอโนไดซ์ได้หรือไม่?

อะลูมิเนียม 6061 สามารถชุบอโนไดซ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเป็นหนึ่งในโลหะผสมชุบอโนไดซ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในงานอุตสาหกรรม ในฐานะโลหะผสมที่อบชุบด้วยความร้อนในซีรีส์ 6000 (ระบบ Mg-Si) เคมีและโครงสร้างจุลภาคของอะลูมิเนียมช่วยสนับสนุนการสร้างชั้นออกไซด์อะโนไดซ์ที่ทนทาน ทนต่อการกัดกร่อน และการสึกหรอ พร้อมมอบความสวยงามที่ยอดเยี่ยม

8.1เหตุผลหลักสำหรับความเข้ากันได้ของการชุบอะโนไดซ์

• องค์ประกอบที่เสถียร: ปริมาณแมกนีเซียม (0.8–1.2 wt%) และซิลิคอน (0.4–0.8 wt%) มีความสมดุลกันอย่างดี ในขณะที่สารเจือปน เช่น เหล็ก (≤0.7 wt%) และทองแดง (≤0.15 wt%) ได้รับการควบคุมเพื่อป้องกันการรบกวนการก่อตัวของฟิล์มออกไซด์ วิธีนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าชั้นแอโนดจะมีความสม่ำเสมอและหนาแน่น
• โครงสร้างจุลภาคที่เหมาะสม: หลังจากการบำบัดด้วยสารละลายและการบ่มเทียม (เช่น การชุบแข็ง T6) โครงสร้างเมล็ดพืชจะสม่ำเสมอ และอนุภาค Mg₂Si จะกระจายตัวได้ดี ทำให้เกิดพันธะที่แข็งแรงระหว่างฟิล์มอะโนดิกและสารตั้งต้น

8.2พารามิเตอร์กระบวนการทั่วไป

8.3การปรับปรุงประสิทธิภาพหลังการชุบอะโนไดซ์

• ความต้านทานการกัดกร่อน: ชั้น Al₂O₃ ที่หนาแน่นจะปิดกั้นอากาศ ความชื้น และสารกัดกร่อน ทำให้อัตราการกัดกร่อนของ 6061 ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง (เช่น การสัมผัสทางทะเล) ลดลงเหลือต่ำกว่า 0.05 มม./ปี
• ความแข็งของพื้นผิว: ฟิล์มอะโนไดซ์ทั่วไปจะอยู่ที่ 200–300 HV ในขณะที่การเคลือบอะโนไดซ์แบบแข็งจะอยู่ที่ 400–500 HV ซึ่งช่วยเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอได้อย่างมีนัยสำคัญสำหรับส่วนประกอบที่ต้องสัมผัสหรือเลื่อนบ่อยครั้ง
• ตัวเลือกด้านสุนทรียศาสตร์: โครงสร้างที่มีรูพรุนของฟิล์มอะโนดิกสามารถรับสีได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยให้สีที่เสถียรและทนต่อการซีดจาง เหมาะสำหรับการใช้งานด้านสถาปัตยกรรมและอิเล็กทรอนิกส์

9.0เหตุใดจึงควรเลือกอลูมิเนียมอัลลอยด์ 6061 แทน 5052 หรือ 7075?

อะลูมิเนียม 6061 ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายในงานอุตสาหกรรมเนื่องจากคุณสมบัติที่สมดุล มีความแข็งแรงปานกลางซึ่งทำได้โดยการอบชุบด้วยความร้อน ความสามารถในการกลึงและเชื่อมที่ดีเยี่ยม ทนทานต่อการกัดกร่อนแบบแข็ง และคุ้มค่า การผสมผสานนี้ทำให้ 6061 มีประสิทธิภาพดีในสภาวะการใช้งานที่ไม่รุนแรงมากนัก ในทางตรงกันข้าม 5052 (ไม่สามารถอบชุบด้วยความร้อนได้) และ 7075 (ความแข็งแรงสูงพิเศษ) เหมาะกับการใช้งานในวงแคบ และไม่สามารถตอบสนองความต้องการที่หลากหลายสำหรับโครงการวิศวกรรมทั่วไปได้

9.1ตารางเปรียบเทียบประสิทธิภาพ

10.0การอบชุบด้วยความร้อนของอลูมิเนียม 6061 (T6, T651)

6061 เป็นโลหะผสมที่สามารถอบชุบด้วยความร้อนได้ทั่วไปในซีรีส์ 6000 จึงมีความแข็งแรงผ่านการผสมผสานระหว่างการอบชุบด้วยสารละลาย การชุบแข็ง และการบ่ม กระบวนการนี้ส่งเสริมการเกิดตะกอนเสริมความแข็งแรง Mg₂Si ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งได้อย่างมีนัยสำคัญ ในขณะเดียวกันก็ยังคงความสามารถในการตัดเฉือนและความต้านทานการกัดกร่อนไว้ได้ T6 และ T651 เป็นโลหะผสมที่อบชุบได้บ่อยที่สุด โดย T6 ให้ความแข็งแรงสูงสุด ขณะที่ T651 ให้ความสำคัญกับเสถียรภาพเชิงมิติเป็นหลัก

10.1หลักการสำคัญของการอบชุบด้วยความร้อน

• การบำบัดด้วยสารละลาย: โลหะผสมจะถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิสูงเพื่อละลาย Mg₂Si และตะกอนอื่นๆ ลงในเมทริกซ์อะลูมิเนียม ทำให้เกิดสารละลายของแข็งอิ่มตัวเกินที่สม่ำเสมอ
• การดับอย่างรวดเร็ว: การทำความเย็นอย่างรวดเร็วจะล็อกสถานะอิ่มตัวเกินและป้องกันการตกตะกอนก่อนเวลาอันควร ทำให้เกิดการแข็งตัวในภายหลัง
• การเสื่อมสภาพ (ตามธรรมชาติหรือเทียม): การตกตะกอนที่ควบคุมของอนุภาค Mg₂Si ละเอียดที่กระจายตัวจะทำให้โลหะผสมแข็งแรงขึ้นโดยการตรึงจุดเคลื่อนตัว

หมายเหตุ: ต้องควบคุมอุณหภูมิและเวลาให้แม่นยำเพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไป (เมล็ดพืชหยาบ) หรือการบ่มไม่เพียงพอ (ความแข็งแรงไม่เพียงพอ)

10.2กระบวนการอบชุบด้วยความร้อน T6 และ T651

T6 Temper (การบำบัดด้วยสารละลาย + การบ่มเทียม) — ความเข้มข้นสูงสุด

เหมาะสำหรับส่วนประกอบโครงสร้างที่ต้องการความสามารถในการรับน้ำหนักสูง

คุณสมบัติเชิงกลทั่วไปสำหรับ 6061-T6 (ตามมาตรฐาน ASTM B221):

• ความแข็งแรงแรงดึง: 310 MPa (45 ksi)
• ความแข็งแรงการยืดหยุ่น: 275 MPa (40 ksi)
• การยืดตัว (50 มม.): 17%
• ความแข็งบริเนลล์: 95 HB

T651 Temper (โซลูชัน + การยืดคลายความเครียด + การแก่ชราเทียม) — เสถียรภาพมิติสูง

T651 เป็นรุ่นปรับปรุงของ T6 มีการเพิ่มขั้นตอนการยืดเพื่อคลายความเค้นหลังการชุบแข็งเพื่อขจัดความเค้นตกค้าง เหมาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำ เช่น การอัดขึ้นรูปอากาศยานและระบบเครื่องจักรกล

ข้อดีของ T651:

• ความเค้นตกค้าง ≤50 MPa (มากกว่า 60% ต่ำกว่า T6)
• เสถียรภาพมิติที่ยอดเยี่ยม ความผิดเพี้ยนของเครื่องจักร ≤0.05 มม./ม.
• คุณสมบัติเชิงกลที่มีความสม่ำเสมอสูง โดยมีการเปลี่ยนแปลง ≤5% ในแต่ละส่วน

10.3ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง T6 และ T651

 

อ้างอิง:

titanium.com/alloys/aluminum-alloys/aluminum-alloy-6061/

asm.matweb.com/search/specificmaterial.asp?bassnum=ma6061t6