6061 против 7075: Сравните свойства этих сплавов

Алюминиевые сплавы, такие как 6061 и 7075, являются необходимыми материалами для современных машин. 6061 отличается легкостью сгибания, высокой степенью коррозионной стойкости и свариваемостью для общего применения. 7075 обладает почти вдвое большей прочностью, но ограничен определенными областями применения, такими как самолеты и гоночные автомобили, из-за пониженной коррозионной стойкости и плохих сварочных характеристик. В этой статье мы расскажем о различиях в механических характеристиках и областях применения сплавов 6061 и 7075.

Обзор Алюминиевый сплав 6061

Алюминий 6061 относится к серии 6000 алюминиевых сплавов. Его основными элементами являются магний и кремний. Типичный состав по весу составляет:

Эл	Si	Zn	Mg	Mn	Cr	Cu	Fe	Ti
Баланс	0.40 - 0.80 %	0-0.25 %	0.80 - 1.20 %	0-0.15 %	0,04 - 0,35 %	0,15 - 0,40 %	0-0.70 %	0-0.15 %

Такая смесь придает алюминию 6061 хорошую прочность, свариваемость и устойчивость к ржавчине. Он широко используется в конструктивных элементах и автомобильных деталях.

Обзор Алюминиевый сплав 7075

алюминий 7075 относится к серии 7000, основным легирующим элементом которой является цинк. Его типичный состав по весу составляет:

Эл	Si	Zn	Mg	Mn	Cr	Cu	Fe	Ti	Zr
Баланс	0 - 0.40 %	5.6 - 6.10 %	2.1 - 2.50 %	0 - 0.30 %	0,07 - 0,23 %	1.20 - 1.60 %	0 - 0,50 %	0 - 0,2 %	0 - 0,25 %

Высокое содержание цинка придает алюминию 7075 большую прочность, достигающую 560 МПа. Он также обладает хорошей усталостной прочностью. Однако он менее устойчив к коррозии, чем 6061, поэтому часто требуется нанесение защитных покрытий.

Оба сплава прочны и полезны, но разница в их составе влияет на их эксплуатационные характеристики. Алюминий 6061 лучше всего подходит для общего использования, поскольку он хорошо сваривается и противостоит коррозии. Алюминий 7075 намного прочнее, что делает его идеальным для использования в условиях высоких нагрузок, например в аэрокосмической промышленности. Знание их точного состава поможет производителям и инженерам выбрать подходящий материал для своих нужд.

Сравнение сплавов: 6061 и 7075

Алюминий 6061 и 7075 обладает различными механическими свойствами, что делает их полезными для разных работ.

Свойства	Алюминиевый сплав 6061	Алюминиевый сплав 7075
Прочность на разрыв	310 МПа	560 МПа
Предел текучести	276 МПа	480 МПа
Твердость	95 HB	150 HB
Теплопроводность	167 Вт/м-К	130 Вт/м-К
Температура плавления	582 - 652 ℃	477-635 ℃
Электропроводность	43% IACS	33% IACS
Обрабатываемость	Хорошо	Ярмарка

Прочность на разрыв и предел текучести

Алюминий 7075 намного прочнее 6061. В состоянии T6 он имеет предел прочности на растяжение около 560 МПа, что почти в два раза выше, чем у 6061, который достигает 310 МПа. Предел текучести также выше - около 480 МПа, в то время как у 6061 Т6 - около 276 МПа. Это свойство делает 7075 отличным выбором для применения в условиях высоких нагрузок, таких как детали самолетов и военное оборудование.

Твердость и пластичность

Твердость 7075 по Бринеллю составляет 150 HB, что означает, что он противостоит вмятинам и хорошо изнашивается. Это делает его отличным материалом для жестких долговечных применений. 6061, с другой стороны, более гибкий и может гнуться, не ломаясь, и поэтому легче поддается формовке и обработке.

Прочность на сдвиг

Прочность на сдвиг у 7075 примерно в 1,5 раза выше, чем у 6061, что делает 7075 лучше последней в конструкциях, испытывающих сдвиговые усилия. Такая прочность особенно важна в аэрокосмической технике, где материалы должны выдерживать большие нагрузки, не разрушаясь.

Устойчивость к коррозии

Оба сплава противостоят коррозии, но 6061 лучше работает на открытом воздухе. Его естественный оксидный слой защищает его от атмосферных воздействий. В 7075 содержится больше меди, что делает его менее устойчивым к влаге и коррозии.

Плотность

Средняя плотность алюминия 6061 составляет около 2,70 г/см³, а алюминий 7075 немного плотнее - 2,81 г/см³. Хотя он тяжелее, дополнительная плотность 7075 обеспечивает ему более высокую прочность, что делает его более подходящим для применения в условиях высоких нагрузок.

Теплопроводность

Теплопроводность 6061 составляет около 167 Вт/м-К, что означает, что он хорошо переносит тепло. Такая способность к теплопередаче делает его полезным для таких вещей, как теплообменники. Алюминий 7075 имеет более низкую теплопроводность - около 130 Вт/м-К, поэтому его следует внимательно рассматривать в тех случаях, когда необходимо контролировать температуру.

Температура плавления

6061 плавится в диапазоне от 582 до 652°C (1080-1205°F) и легко поддается термообработке и сварке для повышения прочности. Алюминий 7075 плавится в более низком диапазоне от 477 до 635°C (890-1175°F), что влияет на способ его обработки.

Электропроводность

Алюминий 6061 имеет проводимость около 43% IACS, в то время как 7075 имеет более низкий показатель - 33% IACS. Это делает 6061 лучшим выбором для приложений, требующих хороших электрических характеристик.

Устойчивость к коррозии

Оба сплава противостоят коррозии благодаря защитному оксидному слою, образующемуся на поверхности на воздухе. Однако их состав влияет на то, насколько хорошо они держатся. В 6061 больше меди, что может привести к коррозии в некоторых условиях. 7075, имеющий другой состав сплава, обычно лучше противостоит коррозии.

Анодирование

Анодирование Покрытие металла прочным декоративным слоем с помощью электрического тока в химической ванне. Алюминиевые сплавы, такие как 6061 (серия 6XXX), хорошо поддаются такому покрытию. Прозрачное покрытие защищает металл под ним. Сплав 7075 также подходит. Он образует такой же прозрачный экран, но следите за уровнем цинка - большое количество цинка может сделать покрытие коричневым.

Процесс обработки этих сплавов

Обработка с ЧПУ

Обработка на станках с ЧПУ Производство алюминия, особенно таких сплавов, как 6061 и 7075, включает в себя несколько основных процессов:

Фрезерование с ЧПУ: С помощью вращающихся режущих инструментов удаляется алюминиевый материал, создавая детализированные формы и элементы.

Токарная обработка с ЧПУ: Режущий инструмент остается на месте при вращении алюминиевой заготовки, что идеально подходит для изготовления цилиндрических деталей.

Сверление с ЧПУ: Вращающееся сверло создает точные отверстия одинакового размера и глубины.

Процесс сварки

Алюминий 7075: трудно поддается сварке. Обычно требуется сварка TIG или лазерная сварка. Предварительный нагрев (150-200°C) снижает напряжение, а послесварочное старение восстанавливает прочность.

Алюминий 6061: Легче поддается сварке. Можно использовать сварку TIG, MIG или лазерную сварку. Обычно предварительный подогрев не требуется, но для толстых листов может потребоваться умеренный подогрев.

Термообработка

Алюминий 7075

• Обработка раствором: Нагрейте до 470-490°C, выдержите 1-2 часа, затем быстро закалите в воде.
• Обработка старением: Нагрейте до 120-160°C и выдержите в течение 16-24 часов, чтобы повысить прочность и твердость.

Алюминий 6061

• Обработка раствором: Нагрейте до 530-550°C, выдержите 1-2 часа, затем быстро закалите в воде.
• Обработка при старении: Нагрейте до 160-180°C и выдержите в течение 8-12 часов, чтобы повысить прочность и твердость.

Приложения

Алюминиевые сплавы 6061 и 7075 широко используются в различных отраслях промышленности благодаря своим отличительным свойствам, которые отвечают специфическим требованиям.

Аэрокосмическая промышленность

В аэрокосмической промышленности алюминий 6061 является идеальным материалом для каркасов, фюзеляжей и крыльев самолетов, поскольку он обладает значительной устойчивостью к коррозионному воздействию и долговечностью по отношению к механическим свойствам. Алюминий 7075 в первую очередь рассматривается как эффективный материал при изготовлении высоконагруженных авиационных компонентов в коммерческой и военной авиации, требующих высокой прочности и структурной целостности.

Морское применение

Морское применение включает в себя корпуса кораблей, мачты и яхты, а также хозяйственные лодки, где часто используется алюминий 6061 благодаря его превосходной устойчивости к коррозии в соленой воде. Алюминий 7075 иногда применяется в высокопроизводительных морских судах, требующих особой прочности, хотя его меньшая коррозионная стойкость ограничивает его широкое применение.

Автомобильная промышленность

В автомобильной промышленности алюминий 6061 образует легкие, но чрезвычайно прочные материалы, повышающие топливную экономичность и производительность, используемые в рамах автомобилей и велосипедов, а алюминий 7075 применяется в высокопроизводительных автомобильных компонентах, таких как детали подвески и рамы, где требуется максимальная прочность.

Общее производство

В общем производстве применяется алюминий 6061, который часто используется для изготовления деталей машин и пресс-форм, требующих хорошей свариваемости и коррозионной стойкости. Алюминий 7075 используется в деталях промышленного оборудования и оснастки, испытывающих высокие нагрузки, где первостепенное значение имеет прочность.