6063的案例
技術 | 6063鋁合金焊接接頭性能的研究及改進措施
2.4 6063鋁合金焊接接頭軟化的原因與改進措施
6063鋁合金焊接接頭之所以出現軟化的現象，其原因主要有:
第一，6063鋁合金可采用熱處理的方式對其進行強化。焊接過程中，受焊接高溫影響，接頭不同區域受熱與冷卻方式不同，熱影響區顯微組織中的強化相會發生脫溶反應，逐漸析出并且聚集在一起，使強化效果消失，形成“過時效”軟化，導致接頭力學性能顯著降低。
第二，接頭組織中的氣孔、夾雜等缺陷形成薄弱區。生產實踐表明:6063鋁合金在焊接時，焊縫金屬在凝固過程中，如果氣體沒有及時從液態金屬排出，就十分容易形成空穴或者氣孔，進而影響接頭性能。
綜上，可以采取以下措施改進6063鋁合金焊接接頭的性能。
第一，改變焊絲成分，在滿足使用條件的前提下，選擇性能更優的焊絲;
第二，焊接接頭進行熱處理(如接頭時效處理);
第三，從力學角度考慮，采用擠壓強化、錘擊強化、溫差拉伸等方法。結合生產實踐，多采用熱處理的方式來改進6063鋁合金焊接接頭性能。
3 結論
(1) 6063鋁合金焊接接頭不同區域的顯微組織不同，且接頭存在軟化區，并且硬度實驗和拉伸實驗均表明:軟化區距離融合線的距離約為6mm
(2)6063鋁合金焊接接頭軟化的原因主要是“過時效”或焊接缺陷，故改進6063鋁合金焊接接頭的措施很多.既可以從接頭成分上改進.也可采取熱處理等其它方式進行優化，實際生產中多采用熱處理的方式改進接頭性能。
□ END □
展開 表面處理技術分享（第六講：ADC12與AL6063兩種鋁合金表面處理技術解析）
在工業制造領域，ADC12和AL6063作為鋁合金家族中的兩大重要成員，因其獨特的性能特點而在各自的應用領域占據不可替代的地位。然而，這兩種材料在表面處理技術上卻有著顯著的差異。
一、材料特性與表面處理必要性
ADC12屬于Al-Si-Cu系壓鑄鋁合金，含鋁86-92%、硅9.6-12.0%、銅1.5-3.5%，流動性優異，適合制造氣缸蓋罩、傳感器支架等復雜壓鑄件。AL6063為Al-Mg-Si系變形鋁合金，鋁為余量，硅0.2-0.6%、鎂0.45-0.9%，擠壓性能好，廣泛用于建筑門窗、幕墻框架等型材。
鋁合金天然氧化膜僅0.01-0.1微米，防護性有限，易腐蝕且難以滿足多樣化性能需求。表面處理不僅能提升耐腐蝕性、耐磨性和裝飾性，還可賦予導電、絕緣等特殊功能。
二、核心表面處理技術對比介紹
三、兩種材料的表面處理技術對比
應用場景參考:
結語：
ADC12和AL6063由于化學成分和組織結構的顯著差異，在表面處理適用性方面表現截然不同。ADC12作為高硅壓鑄鋁合金，表面處理面臨更多挑戰；AL6063作為成分簡單的變形鋁合金，具有優異的表面處理性能。
選擇建議：
對于ADC12，建議優先考慮粉末噴涂、電泳涂裝、化學鍍等技術；對于外觀要求較高的場合，可考慮特殊陽極氧化工藝，但成本較高。對于AL6063，陽極氧化是首選技術，能獲得優異的裝飾和防護效果；其次可選擇電泳涂裝、粉末噴涂等技術。
展開 鋁合金基礎知識介紹
在手機上用的較多的是6061和6063，其中6061的強度高于6063，使用鑄造成型，能夠鑄造出較為繁雜的結構，可以做帶卡扣的部件，如電池蓋等。
七系
主要含有鋅元素，7000系列鋁合金代表7075 。也屬于航空系列，是鋁鎂鋅銅合金,是可熱處理合金,屬于超硬鋁合金,有良好的耐磨性。目前基本依靠進口，我國的生產工藝還有待提高。
八系
8000系列鋁合金較為常用的為8011 屬于其他系列，大部分應用為鋁箔，生產鋁棒方面不太常用。
春節來臨，車頂行李架安全嗎？
最大額定載荷為50kgf，靜載分析工況：
1.前進方向：以2倍額定載荷的力FL加載保持10s，釋放載荷；
2.后退方向：以2倍額定載荷的力FR加載保持10s，釋放載荷；
3.側向：以1.5倍額定載荷的力FS加載保持10s，釋放載荷；
4.垂直向下：以4倍額定載荷的力FD加載保持10s，釋放載荷；
5.垂直向上：以2.5倍額定載荷的力FY加載保持10s，釋放載荷；
6.加速前進：以4倍額定載荷的力FL加載保持10s，釋放載荷；
7.加速變道：以2倍額定載荷的力FLQ加載保持10s，釋放載荷；
8.加速拐彎：以600N的力FS加載保持10min，釋放載荷；
9.加速顛簸：以2500N加上50%額定載荷的力FA加載保持10min，釋放載荷；
幾何模型
有限元模型
分析結果（工況-前進方向）
1、鋁桿應力塑性應變云圖（FL=981N）
鋁桿最大應力為8.5Mpa，未超過AL6063-T5的屈服145Mpa，沒有發生屈服。最大塑性應變為0，沒有出現斷裂、損壞。
2、鋁碼應力塑性應變云圖（FL=981N）
鋁碼最大應力為5.24Mpa，未超過ADC12的屈服165Mpa，沒有發生屈服。最大塑性應變為0，沒有出現斷裂、損壞。
3、等效觀測點位移圖（FL=981N）
行李架等效觀測點位移圖，最大值為0.014mm，最終位移為0。
橫梁等效觀測點位移圖，最大值為0.018mm ，最終位移為0 。
分析結果（工況-加速拐彎）
1、鋁桿應力塑性應變云圖（FS=600N）
鋁桿最大應力為8.4Mpa，未超過AL6063-T5的屈服145Mpa，沒有發生屈服。最大塑性應變為0，沒有出現斷裂、損壞。
展開 
鋁及鋁合金的八大系列編號，瞬間成為鋁專家
在手機上用的較多的是6061和6063，其中6061的強度高于6063，使用鑄造成型，能夠鑄造出較為繁雜的結構，可以做帶卡扣的部件，如電池蓋等。
七系
主要含有鋅元素，7000系列鋁合金代表7075 。也屬于航空系列，是鋁鎂鋅銅合金,是可熱處理合金,屬于超硬鋁合金,有良好的耐磨性。目前基本依靠進口，我國的生產工藝還有待提高。
八系
8000系列鋁合金較為常用的為8011 屬于其他系列，大部分應用為鋁箔，生產鋁棒方面不太常用。
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鋁合金牌號表示方法
在手機上用的較多的是6061和6063，其中6061的強度高于6063，使用鑄造成型，能夠鑄造出較為繁雜的結構，可以做帶卡扣的部件，如電池蓋等。
七系
主要含有鋅元素，7000系列鋁合金代表7075 。也屬于航空系列，是鋁鎂鋅銅合金,是可熱處理合金,屬于超硬鋁合金,有良好的耐磨性。目前基本依靠進口，我國的生產工藝還有待提高
八系
8000系列鋁合金較為常用的為8011 屬于其他系列，大部分應用為鋁箔，生產鋁棒方面不太常用。
【專業知識】關于鋁材的知識與應用，干貨滿滿，基礎全面！
6063：代表性的擠出用合金，強度比6061低，擠出性良好，可作復雜的斷面形狀之型材，耐蝕性及表面處理性均佳，適用于建筑公路護欄、車輛、家具、家電制品、裝飾品。
7072：電極電位低，主要用于防蝕性覆蓋皮材，也適用于熱交換器之散熱片、空調器鋁箔與特薄帶材。
7075：鋁合金中具有最高強度的合金之一，但耐蝕性不佳，與7072之覆蓋皮材可改善其耐蝕性，但成本提高。適用于 航空器、滑雪杖 厚板 鍛造品。
選材實例：
產品要求比較硬，表面處理為粗拉絲或粗砂面，選擇用5000系鋁合金，常用：5052
產品表面處理要求高的，不能有沙孔，型材痕跡，選擇用6000系鋁合金，常用：6063/6061
產品要求價格便宜，需要拉伸形體復查，選擇用2000系純鋁，常用：2011
產品高強度，高硬度，需要承載結構用，選擇7000系鋁合金，常用:7075
四、鋁材的表面處理
1、噴砂或拉絲后陽極氧化
2、電泳涂漆
3、拋光后粉末靜電噴涂，氟碳噴涂
4、拋光鏡面后電鍍
5、木紋熱轉印
6、高分子PVC覆膜
五、鋁型材
鋁型材是鋁棒通過熱熔、擠壓、從而得到不同截面形狀的鋁管材料。
展開 鋁合金特點及應用簡介
6063、6061用的最多、其它6082、6160、6125、6262、6060、6005、6463。 6063、6060、6463在6系中強度比較低。 6262、6005、6082、6061在6系中強度比較高。旋風二號中端的架子就是6061 特性：中等強度，耐腐蝕性能好，焊接性能好（但文獻表明6系存在焊接強度軟化的特點），工藝性能好（易擠壓出成形）氧化著色性能好。應用范圍：交能工具（如：汽車行李架、門、窗、車身、散熱片、間箱外殼）、金屬導體。
7系特點：以鋅為主，但有時也要少量添加了鎂、銅。其中超硬鋁合金就是含有鋅、鉛、鎂和銅合金接近鋼材的硬度。擠壓速度較6系合金慢，焊接性能好。7005和7075是7系中最高的檔次，可熱處理強化。應用范圍：航空方面（飛機的承力構件、起落架）、火箭、螺旋槳、航空飛船。其特點是強度高，不耐腐蝕（需作陽極氧化處理）。
9系：備用合金
展開 關于Z型路燈受力情況分析
圖1.1 Z型路燈數模樣式
二 相關參數
Z型路燈采用鋁合金材質6063-T6，Z型路燈高3m，截面采用100*200mm,3mm厚型材焊接而成，相關性能參數如下表所示。
表2.1 性能參數表
材料牌號
密度
T/mm3
彈性模量
MPa
泊松比
屈服強度
MPa
抗拉強度
MPa
延伸率
%
6063-T6
2.70E-9
69000
0.33
170
215
6
根據路燈使用要求其受力為該地區最大風力。本次分析選擇十級風壓進行處理，根據相關風壓換算，折算其受力為4.5E-4MPa。因此該模擬方案選擇將路燈底部螺栓孔進行全約束，在Z型路燈側面水平施加4.5E-4MPa載荷。具體約束及受力情況如圖2.1所示。
圖2.1 受力分布
三 模擬仿真
3.1 網格法有限元分析
通過使用有限元軟件Workbench對數模進行自動網格劃分，使用接觸方式自動對零件進行連接，并完成材料屬性賦予工作，最后將處理后得到的文件添加施加約束與載荷，并進行運算。最大應力為20.87MPa,最大位移量為1.6mm其云圖結果如圖3.1所示。
展開 斜梯扶手受力分析
圖1.1 斜梯扶手數模樣式
二 相關參數
斜梯扶手采用鋁合金材質6063-T6，扶手長橫梁采用 “日”字形型材尺寸參數為40*50-3mm，其余部分均為30*30-3mm方管，相關性能參數如下表所示。
表2.1 性能參數表
材料牌號
密度
T/mm3
彈性模量
MPa
泊松比
屈服強度
MPa
抗拉強度
MPa
延伸率
%
6063-T6
2.70E-9
69000
0.33
170
215
6
根據GB 4053.2-2009 《固定式鋼梯及平臺安全要求 第2部分鋼斜梯》中4.3設計載荷中條款。斜梯扶手應能承受在除了向上的任何方向施加的不小于890N集中載荷。
因此該模擬方案選擇將長扶手梁兩端，及扶手縱梁底部進行全約束，在長扶手梁側面水平施加890N集中載荷。具體約束及受力情況如圖2.1所示。
圖2.1 受力分布
三 模擬仿真
3.1 網格法有限元分析
通過使用有限元軟件對數模進行前期網格處理，使用焊接方式對零件進行連接，連接采用rbe2單元格式，并完成材料屬性賦予工作，最后將處理后得到的.inp文件導入至Abaqus求解器中，在Abaqus求解器中施加約束與載荷，并進行運算。最大應力為43.39MPa,最大位移量為2.92mm其云圖結果如圖3.1所示。
展開 【基礎知識】鋁合金簡介：型材、板材、鑄件
6063：代表性的擠出用合金，強度比6061低，擠出性良好，可作復雜的斷面形狀之型材，耐蝕性及表面處理性均佳，適用于建筑公路護欄、車輛、家具、家電制品、裝飾品。
7072：電極電位低，主要用于防蝕性覆蓋皮材，也適用于熱交換器之散熱片、空調器鋁箔與特薄帶材。
7075：鋁合金中具有最高強度的合金之一，但耐蝕性不佳，與7072之覆蓋皮材可改善其耐蝕性，但成本提高。適用于 航空器、滑雪杖 厚板 鍛造品。
產品要求比較硬，表面處理為粗拉絲或粗砂面，選擇用5000系鋁合金，常用：5052
產品表面處理要求高的，不能有沙孔，型材痕跡，選擇用6000系鋁合金，常用：6063/6061
產品要求價格便宜，需要拉伸形體復查，選擇用2000系純鋁，常用：2011
產品高強度，高硬度，需要承載結構用，選擇7000系鋁合金，常用:7075
四、表面處理
1、噴砂或拉絲后陽極氧化
2、電泳涂漆
3、拋光后粉末靜電噴涂，氟碳噴涂
4、拋光鏡面后電鍍
5、木紋熱轉印
6、高分子PVC覆膜
五、鋁型材
鋁型材是鋁棒通過熱熔、擠壓、從而得到不同截面形狀的鋁管材料。成型過程主要包括熔鑄，擠壓，切割，CNC洗切，表面預處理，上色，5個過程。
具體表面處理可查看之前推送：金屬表面處理簡介
鍍鈦與電泳工藝最貴，其次是木紋熱轉印，陽極氧化，最后是噴涂。具體價格以廠商報價為準。
展開 
三輪車車架設計的力學性能分析
現有研究表明，改進設計的一種方式是將疲勞極限為 69 MPa的6063 鋁改為疲勞極限為 96 MPa 的6061-T6 鋁，從而解決三輪車車架疲勞壽命短的問題。
今天我們討論的簡單分析是改進三輪車車架設計的良好開端，但仍需要進行進一步的研究（比如更多的疲勞和沖擊仿真）。只有這樣，研究人員才能不斷地對三輪車車架設計進行調整，讓騎行者和乘客的安全得到保障。
基于ANSYS線槽隨機振動疲勞分析
因而，在利用Miner定律進行疲勞計算時，材料總體損傷的計算式為：
根據國際焊接學會標準IIW-2008如圖5所示，查得材料6063-T5在相應應力下的振動次數為：
應力1σ=26.2774MPa時，N1σ=1.70×108
應力2σ=52.5548MPa時，N2σ=1.72×106
應力3σ=78.8332MPa時，N3σ=5.11×105
根據標準分析結果第三工況及第四工況可以得到線槽振動的平均頻率為155.9Hz，則線槽滿足振動5小時的標準規定時間損傷值為：
計算結果表明，按照標準IEC 61373-2010中規定的功率譜密度施加激勵，線槽強度滿足標準要求。
4 總結
本文用ANSYS軟件對線槽結構的隨機振動響應特性進行了分析，對于工程實際中部件結構的隨機振動分析具有重要的參考價值，可以使工程設計人員在設計階段考慮得更加深入，以期提高結構的抗振性能和使用壽命。
展開 『分享』熱設計：純鋁及鋁合金特性概述
牌號的第2位數字表示合金元素或雜質極限含量的控制情況.如果第2位為0,則表示其雜質極限含量無特殊控制;如果是1-9,則表示對一項或一項以上的單個雜質或合金元素極限含量有特殊控制.
2XXX-8XXX牌號中的最后兩位數字沒有特殊意義,僅用來識別同一組中的不同合金,其第2位表示改型情況.如果第2位為0,則表示為原始合金;如果是1-9,則表示為改型合金.
6063-T5 鋁材成分標準含量表 成分
Si
Fe
Cu
Mn
Mg
Zn
Cr
Ti
標準含量
0.2~0.6
<=0.35
<=0.1
<=0.1
0.45~0.9
<=0.1
<=0.1
<=0.1
注釋：含量為%
五. 鋁合金中國牌號的代號的含義
L -- 鋁
LF -- 防銹鋁合金 （Ai - Mg 、 Ai - Mn)
LY -- 硬鋁合金 （Ai - Cu - Mg）
LC -- 超硬鋁合金 （Ai - Cu - Mg - Zn ）
LD -- 鍛鋁合金 （Ai - Mg - Si & Cu - Mg - Si）
LT -- 特殊鋁合金
六.實際應用
目前在散熱器行業使用的鋁合金主要有下面幾種：
1.Al6063/ Al6061
優良的可塑性使之可以擠壓的工藝制造型材散熱器。幾乎可以制造任何形狀的散熱器，工藝成熟，價格便宜，可加工性能高。
2.鑄鋁
主要應用于大型不規則外形散熱器及設備機柜一體化的散熱器。
3.LF/LY系列
主要應用在特殊使用環境的電子設備散熱器。使用環境對硬度和防腐蝕性有一定的要求。
目前較多使用的是LY12。
4.純鋁
較多使用于對導熱性能要求較高的環境。總體來說較少使用。
展開 ALE有限元法在鋁型材擠壓模具優化設計中的應用
[6] 黃科．AA6063矩形截面鋁型材擠壓有限元分析[D]．哈爾濱：哈爾濱工業大學，2007．
[7] Altair Engineering[S]．Altair HyperXtrude 9.0 User’s Manual．2008.
來源：鋁加工（al-processing）微信公眾號
