Vlastnosti hliníku 5052: Složení, temperování, pevnost a použití v reálném světě

Zeptejte se pěti inženýrů, co se jim líbí na hliníku 5052, a uslyšíte pět mírně odlišných odpovědí: ohýbá se bez praskání, odhrnuje solnou mlhu, čistě svařuje a zachovává si pevnost, když součástka roky vibruje. Požádejte tytéž inženýry, aby uvedli čísla, a konverzace se zpomalí, protože vlastnosti hliníku 5052 nejsou jedna pevná sada čísel. Pohybují se v závislosti na teplotě, tloušťce a tvaru produktu.

Tato příručka shromažďuje hodnoty, na kterých nejvíce záleží, vysvětluje, co znamenají v dílně, a ukazuje, kde stojí 5052 vedle slitin, se kterými ji návrháři obvykle srovnávají. Ať už specifikujete palivovou nádrž, lodní panel nebo elektrický kryt, cíl je stejný: vyberte slitinu a formu, která umožní dílu dělat svou práci, aniž by jej přetěžoval.

Co vlastně hliník 5052 je

5052 patří do rodiny 5xxx, slitin hliníku a hořčíku. Není tepelně upravitelný, což znamená, že získává pevnost spíše prací za studena než úpravou roztokem a stárnutím. Většinu práce dělají dva prvky: hořčík, který zvyšuje pevnost a odolnost proti korozi, a chrom, který zjemňuje strukturu zrna a pomáhá slitině odolávat praskání korozí pod napětím.

Typické limity složení slitiny jsou:

• Hořčík (Mg): 2,2-2,8 %, nominální 2,5 %
• Chrom (Cr): 0,15-0,35 %, nominální 0,25 %
• Železo (Fe): maximálně 0,40 %.
• Křemík (Si): maximálně 0,25 %.
• Měď (Cu): maximálně 0,10 %.
• Mangan (Mn): maximálně 0,10 %.
• Zinek (Zn): maximálně 0,10 %.
• Hliník: zbytek

Protože jej nelze zpevnit tepelným zpracováním, dodává se 5052 v temperování O (žíhaný) a H. Při temperování H, jako je H32, H34, H36 nebo H38, je kov deformačně zpevněn válcováním a poté stabilizován nízkoteplotním zpracováním, takže nebude dále stárnout na polici. Číslice za písmenem H vám zhruba říká, kolik práce za studena bylo vynaloženo, a tedy kolik síly získáte a jak velké tažnosti se vzdáte.

Mechanické vlastnosti podle teploty

Níže uvedená tabulka uvádí typické hodnoty pokojové teploty pro list 5052. Považujte je spíše za výchozí bod návrhu než za záruku: těžší měřidla, různé tvary produktů a normální variace mezi mlýny, to vše trochu posouvá čísla a certifikovaná zkušební zpráva vašeho dodavatele je vždy posledním slovem.

Přečtěte si tabulku jako křivku kompromisu. Přechodem z O na H38 získáte zhruba o 50 % vyšší pevnost v tahu, ale prodloužení klesne z přibližně 25 % na přibližně 7 %, což je rozdíl mezi částí, kterou můžete tvarovat volně, a částí, kterou musíte tvarovat jemně. Jeho modul pružnosti zůstává blízko 70 GPa při každém temperování, takže tuhost se při práci za studena nezlepšuje. Publikované limity odolnosti proti únavě pro plech H32 jsou v oblasti 110-120 MPa při 5 x 10^8 cyklech, což je jeden z důvodů, proč se 5052 objevuje v částech, které jsou vystaveny spíše vibracím než statickému zatížení.

Fyzikální vlastnosti: Hustota, teplo a elektřina

Fyzikální hodnoty jsou stabilní napříč teplotami a jsou obvykle prvními čísly, které hmotnostní nebo tepelný výpočet potřebuje:

• Hustota: 2,68 g/cm³, asi 0,0975 lb/in³
• Rozsah tání: 607-650 °C
• Tepelná vodivost: asi 138 W/m·K při 25 °C
• Koeficient tepelné roztažnosti: 23,8 µm/m·K při 20-100 °C
• Elektrická vodivost: asi 35 % IACS
• Měrná tepelná kapacita: 880 J/kg·K
• Modul pružnosti: cca 70 GPa

Ve srovnání s 6061 s gramáží 2,70 g/cm³ je 5052 o něco lehčí, což je důležitější u velkého panelu nebo dlouhého listu než u malého držáku. Jeho tepelná vodivost je nižší než u vytlačovaných slitin, jako je 6063, takže tam, kde je primární funkcí přenos tepla, inženýři často tyto dva pečlivě zvažují. I tak zůstává 5052 běžným materiálem pro pájená chladicí jádra a desky výměníků tepla, protože kombinuje rozumnou vodivost s vynikající tvarovatelností a odolností proti korozi za mokra.

Odolnost proti korozi a svařitelnost

5052 si vysloužil velkou část své pověsti na vlhkých, slaných místech. Při vystavení mořské vodě a solné mlze obecně překonává 6061 a odolává důlkové korozi a praskání pod napětím, které zkracují životnost jiných slitin v námořním provozu. Proto se objevuje v trupech lodí, palivových nádržích, pontonových konstrukcích a docích.

Je to také jedna z nejshovívavějších slitin hliníku pro svařování. TIG i MIG fungují dobře, s plnivem 5356 obvykle doporučeným pro základní kovy 5052 a odporové svařování se široce používá pro sestavy plechů. Jedinou opatrností je tepelně ovlivněná zóna: svařování měkne kov vedle spoje, takže na tlakových nádobách a nosných dílech je lepší počítat s místně sníženou pevností, než předpokládat, že obrazce ze základního kovu drží všude. Eloxování je další bod, který stojí za to plánovat. 5052 eloxuje spolehlivě, ale povrch je obvykle trochu matnější a mírně šedivější než světlý, čirý povlak spojený s 6061 nebo 6063, což je důvod, proč dekorativní lemování často jde jinou cestou.

Může být hliník 5052 tepelně zpracován?

Ne, a toto je jedno z nejčastějších nedorozumění ohledně slitiny. Na rozdíl od 6061 nebo 6063 nelze 5052 zpevnit ošetřením roztokem a stárnutím. Zahřejte a bude měkčí, ne tvrdší. Z toho plynou tři praktické důsledky.

1. Tempo se vybírá ve mlýně, ne ve vašem vlastním obchodě. Specifikujte H32 pro rovnováhu mezi pevností a tvárností nebo H34 až H38, když na pevnosti záleží více než tažnost.
2. Ohýbání a hluboké tváření - zpevnění kovu. Pokud součást vyžaduje několik náročných tvářecích kroků, naplánujte mezižíhání nebo začněte s měkčím temperováním.
3. Svařování změkčuje tepelně ovlivněnou oblast. Navrhněte kolem změkčeného pruhu místo toho, abyste se poté snažili obnovit sílu, protože neexistuje žádná léčba stárnutí, která by ji vrátila.

5052 vs 6061 vs 6063

Návrháři se zřídka dívají na 5052 izolovaně. Srovnání obvykle sestává na 6061, univerzální tepelně zpracovatelná slitina, a 6063, standard pro vytlačování.

Jak číst srovnání

6061-T6 je pevnější a obrábí daleko čistěji, ale hůře se ohýbá a po svařování ztrácí větší pevnost v tepelně ovlivněné zóně. 6063-T6 se vytlačuje do složitých tvarů s jemnou povrchovou úpravou, a proto dominuje architektonickým a konstrukčním profilům. 5052 vítězí, když je díl vytvarován, svařen a vystaven vlhkosti a když je vítán o něco lehčí plech.

Crash management ukazuje, jak rychle může rozhodnutí úplně opustit svět plechů. Nárazové boxy pohlcující energii a nosníky nárazníků jsou téměř vždy vytlačovány ze slitin 6xxx nebo 7xxx, protože extruze dává konstruktérovi tloušťku stěny, vnitřní žebra a předvídatelné chování při zborcení, jaké aplikace vyžaduje. List 5052 tam nemá žádnou skutečnou roli.

Automobilové Crash Box Hliníkové profily pro absorpci nárazové energie Extrudované profily ze slitiny 6xxx/7xxx pro přední a zadní ochranu vozidla při nárazu, nabízející lehkou absorpci energie prostřednictvím řízené deformace. Zobrazit produkt →

Kde si 5052 vydělává

Seznam aplikací je dlouhý, ale shlukuje se kolem několika témat: tvarované díly, které žijí venku, svařované sestavy, které musí zadržovat kapaliny, a komponenty, které vidí vibrace. Typická použití zahrnují palivové nádrže a palivové potrubí, lodní trupy a součásti palub, tlakové nádoby a chemické sklady, jádra výměníků tepla, panely karoserie nákladních automobilů, přívěsů a obytných vozů, značení a architektonické obklady, kryty zařízení a elektrických zařízení a nýty a spojovací prvky.

Elektromobily přidaly novou kapitolu. V listu 5052 jsou často specifikovány kryty bateriových skříní, studené desky a kryty podvozku, protože se dobře tvarují, přiměřeně vede teplo a odolává korozi způsobené silniční solí. Konstrukční zásobník pod ním je jiný příběh: obvykle se jedná o extrudovaný profil, kde lze tloušťku stěny a integrované prvky ovládat po délce dílu. Tomuto rozdělení jsme se podrobněji věnovali v našem průvodci EV hliníkové konstrukce a lehké díly vozidel a je to užitečná připomínka, že plech a vytlačování často řeší dvě poloviny stejného konstrukčního problému.

Hliníkové profily přihrádky na baterie pro nová energetická vozidla Vysokopevnostní extrudované profily pro přihrádky na baterie nových energetických vozidel, které poskytují strukturální podporu a odvod tepla a zároveň podporují cíle v oblasti bezpečnosti a dojezdu. Zobrazit produkt →

Poznámky k obrábění, tváření a výrobě

Formování je místo, kde se 5052 cítí jako doma. Deska H32 se pevně ohne, běžně v rozsahu 1 až dvojnásobku tloušťky materiálu, kde 6061-T6 má tendenci praskat, pokud na něj zatlačíte. Hluboké tažení je možné, ale slitina rychle tvrdne, proto plánujte žíhání mezi náročnými operacemi.

Obrábění je slabší stránkou charakteru slitiny. Je hodnocen pouze jako spravedlivý, s měkkými, lepkavými třískami a tendencí táhnout se za nástroje, což znamená nižší řezné rychlosti, ostré hrany a velkorysý sklon ve srovnání s 6061. Eloxované povrchy jsou také méně lesklé než u slitin 6xxx. Pokud projekt vyžaduje spíše pevný rám než tvarovaný panel, extrudované profily se řežou čistěji a sestavují se rychleji než svařovaný plech, což je důvod, proč jsou systémy s T-drážkami tak běžné v automatizaci a výrobě zařízení.

Hliníkové profily modulární montážní linky pro průmyslovou automatizaci Opakovaně použitelné extrudované profily pro montážní linky, pracovní stoly a automatizační rámy, podporující rychlou montáž, seřízení a expanzi s vysokou nosností. Zobrazit produkt →

Pravidlo rychlého rozhodnutí

Pokud je díl plochý, vytvarovaný, svařený a vystavený vlhkosti, 5052 plech je obvykle správnou odpovědí a H32 je rozumná výchozí teplota. Pokud je součást dlouhá s konstantním průřezem, potřebuje tuhost, obrábění s úzkými tolerancemi nebo leskle eloxovaný povrch, bude výroba extrudovaného profilu 6xxx téměř vždy rychlejší a levnější.

Jako výrobce působící v oblasti stavebních, fotovoltaických a průmyslových hliníkových profilů trávíme hodně času v této druhé kategorii, včetně lehkých automobilových dílů, kde extruze dělá to, co plechy nemohou. Pokud vážíte návrh listu 5052 oproti vytlačenému, vyplatí se srovnání provést včas, zatímco geometrie je stále flexibilní. Sortiment námi vyráběných dílů si můžete prohlédnout v našem automobilové lehké hliníkové profily linka a rádi si promluvíme, která trasa vám vyhovuje.