की ताकत और कठोरताएल्यूमीनियम मिश्र धातुमिश्र धातु ग्रेड (जैसे 6061, 7075, 2024, आदि) और गर्मी उपचार की स्थिति (जैसे T4, T6, T651, आदि) के आधार पर काफी भिन्न होते हैं। निम्नलिखित विशिष्ट ग्रेड से एक स्पष्टीकरण है,प्रदर्शन डेटा, दबाव सहन क्षमता और अनुप्रयोग परिदृश्यः
सामान्य एल्यूमीनियम मिश्र धातु ग्रेड की ताकत और कठोरता की तुलना
1. 6 श्रृंखला एल्यूमीनियम मिश्र धातु (उदाहरण के लिए 6061-T6 लेते हुए)
शक्तिः
तन्य शक्तिः ≥290 एमपीए (लगभग 29 किलोग्राम बल प्रति वर्ग मिलीमीटर के बराबर)
शक्ति शक्तिः ≥ 240 एमपीए (महत्वपूर्ण तनाव जिस पर सामग्री स्थायी विकृति का उत्पादन शुरू करती है) ।
कठोरता:
ब्रीनेल कठोरता (HB): ≥95 (एक 10 मिमी स्टील की गेंद और 3000 किलोग्राम के भार के साथ मापी गई इंडेंटेशन कठोरता के बराबर) ।
विशेषताएं: संतुलित व्यापक प्रदर्शन, संक्षारण प्रतिरोध, आसान प्रसंस्करण, आमतौर पर साइकिल फ्रेम, स्की और यांत्रिक भागों में उपयोग किया जाता है।
2. 7 श्रृंखला एल्यूमीनियम मिश्र धातु (उदाहरण के लिए 7075-T6 लेते हुए)
शक्तिः
तन्य शक्तिः ≥ 572 एमपीए (सामान्य स्टील के शक्ति स्तर के करीब) ।
शक्ति शक्तिः ≥503 एमपीए.
कठोरता:
ब्रीनेल कठोरता (HB): ≥150 (मध्यम कार्बन स्टील के करीब कठोरता)
विशेषताएं: उच्च शक्ति और उच्च कठोरता, जिसे आमतौर पर "एयरक्राफ्ट-ग्रेड एल्यूमीनियम मिश्र धातु" के रूप में जाना जाता है, जिसका उपयोग विमान संरचनात्मक भागों, उच्च अंत मोल्ड और रेसिंग कार भागों के लिए किया जाता है।
3. 2 सीरीजएल्यूमीनियम मिश्र धातु(उदाहरण के तौर पर 2024-T3 लेते हुए)
शक्तिः
तन्य शक्तिः ≥470 एमपीए.
शक्ति शक्तिः ≥325 एमपीए.
कठोरता:
ब्रिनेल कठोरता (HB): ≥120.
विशेषताएं: 7 सीरीज के बाद ही ताकत दूसरी है, अच्छी कठोरता के साथ, विमानन स्किन और उच्च-शक्ति वाले बोल्ट के लिए उपयोग किया जाता है।
4. 5 सीरीजएल्यूमीनियम मिश्र धातु(उदाहरण के तौर पर 5052-एच32)
शक्तिः
तन्य शक्तिः ≥ 215 एमपीए.
शक्ति शक्तिः ≥145 एमपीए.
कठोरता:
ब्रिनेल कठोरता (HB): ≥60.
विशेषताएं: उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध, मध्यम शक्ति, जहाजों के डेक, दबाव वाहिकाओं और ऑटोमोबाइल ईंधन टैंकों के लिए उपयोग किया जाता है।
II. दबाव सहन करने की क्षमता: इसकी मात्रा कैसे ज्ञात की जाती है?
के "दबाव सहन क्षमता"एल्यूमीनियम मिश्र धातुसामग्री की ताकत, संरचनात्मक डिजाइन और तनाव के रूप (जैसे संपीड़न, तनाव और कतरनी) के साथ मिलकर व्यापक रूप से मूल्यांकन करने की आवश्यकता हैः
1संपीड़न शक्ति (समान संपीड़न परिदृश्य)
सूत्र संदर्भः
संपीड़न शक्ति ≈ उपज शक्ति × सुरक्षा कारक (इंजीनियरिंग में सुरक्षा कारक आमतौर पर 1.5-3.0 होता है) ।
मामलाः
की उपज शक्ति7075-T6 एल्यूमीनियम मिश्र धातु503 एमपीए है यदि सुरक्षा कारक 2 है।0, अनुमत संपीड़न शक्ति 251.5 एमपीए (लगभग 2515 टन दबाव प्रति वर्ग मीटर के बराबर) है।
व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, जैसे विमान लैंडिंग गियर, संपीड़न स्थिरता में सुधार के लिए संरचनात्मक अनुकूलन (जैसे खोखले ट्यूबलर डिजाइन) की आवश्यकता होती है।
2तन्यता शक्ति (तन्यता परिदृश्य)
सीधे संबंधित संकेतक: तन्यता शक्ति सामग्री के टूटने से पहले अधिकतम तनाव है।
6061-टी6 की तन्यता शक्ति 290 एमपीए है, जिसे 10 मिमी के व्यास के एल्यूमीनियम रॉड के रूप में समझा जा सकता है जो लगभग 22.7 किलोन्यूटन (लगभग 2.3 टन) के तन्यता बल का सामना कर सकता है।
3कतरनी शक्ति (कतरनी बल परिदृश्य)
अनुभवजन्य सूत्रः कतरनी शक्ति ≈ तन्यता शक्ति × 0.6-0.8 (विभिन्न मिश्र धातुओं के लिए थोड़ा अलग) ।
2024-टी3 एल्यूमीनियम मिश्र धातु की तन्यता शक्ति 470 एमपीए है, और कतरनी शक्ति लगभग 282-376 एमपीए है।
III. शक्ति और कठोरता को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारक
1मिश्र धातु तत्व और ताप उपचार
ठोस समाधान + उम्र बढ़ने का उपचार: उदाहरण के लिए,6061 एल्यूमीनियम मिश्र धातुT6 (ठोस घोल + कृत्रिम वृद्धिकरण) के साथ इलाज किया जाता है, तो असंबद्ध अवस्था (O अवस्था) की तुलना में शक्ति लगभग 50% बढ़ जाती है।
विशिष्ट तत्व प्रभाव:
जस्ता (7 श्रृंखला): मजबूत करने वाले चरण AlZnMgCu का निर्माण करता है, जिससे ताकत में काफी सुधार होता है।
तांबा (2 श्रृंखला): Al2Cu चरण बनाता है, कठोरता और गर्मी प्रतिरोध को बढ़ाता है।
2प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी
एक्सट्रूज़न मोल्डिंगः उदाहरण के लिए,6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातुप्रोफाइल extrusion के माध्यम से अनाज को परिष्कृत करता है, और कास्टिंग की स्थिति की तुलना में ताकत 20%-30% बढ़ जाती है।
शीत कार्य कठोरताः उदाहरण के लिए, 5052 एल्यूमीनियम मिश्र धातु के ठंड विरूपण (एच 32 अवस्था) के बाद, प्रतिफल शक्ति लगभग 50% तक बढ़ जाती है।
3पर्यावरणीय कारक
तापमानः एल्यूमीनियम मिश्र धातु की ताकत उच्च तापमान पर काफी कम हो जाती है (उदाहरण के लिए, 200°C पर 6061-T6 की तन्यता शक्ति कमरे के तापमान के 60% तक गिर जाती है) ।
संक्षारणः सतह ऑक्साइड फिल्म क्षतिग्रस्त होने के बाद, संक्षारण गड्ढों के कारण शक्ति कम हो सकती है (एनोडाइजिंग जैसी प्रक्रियाओं द्वारा संरक्षित होने की आवश्यकता है) ।
IV. अनुप्रयोग परिदृश्यों में शक्ति डिजाइन के मामले
1. ऑटोमोबाइल व्हील हब (6061-T6 एल्यूमीनियम मिश्र धातु)
डिजाइन आवश्यकताएं: वाहन के वजन, सड़क से टकराव और केन्द्रापसारक बल का सामना करना पड़ता है, तन्य शक्ति ≥ 260 एमपीए होनी चाहिए और थकान जीवन ≥ 1 मिलियन चक्र होना चाहिए।
संरचनात्मक अनुकूलन: स्पोक प्रकार के हल्के डिजाइन को अपनाया जाता है, और समान तनाव वितरण सुनिश्चित करने के लिए परिमित तत्व विश्लेषण (एफईए) का उपयोग किया जाता है।
2. विमान इंजन ब्रैकेट (7075-T651 एल्यूमीनियम मिश्र धातु)
चरम कार्य परिस्थितियाँ: उच्च तापमान (≤120°C) और कंपन भार का सामना करना पड़ता है, उपज शक्ति ≥480 एमपीए होनी चाहिए, और फ्रैक्चर कठोरता परीक्षण (जैसे कि केआईसी मान ≥24 एमपीए√एम) को पारित करना आवश्यक है।
3भवन पर्दे की दीवार प्रोफाइल (6063-T5 एल्यूमीनियम मिश्र धातु)
भार की गणनाः यह हवा के दबाव (जैसे 5000 Pa) और मृत भार का सामना करने की जरूरत है, और सुरक्षा अतिरेक सुनिश्चित करने के लिए अनुमेय तनाव निकासी शक्ति (160 MPa) = 89 MPa का 1/1.8 है।
V. उपयुक्त उपकरण कैसे चुनेंएल्यूमीनियम मिश्र धातु?
शक्ति आवश्यकताओं के अनुसार क्रमबद्ध करें:
कम शक्ति (<200 एमपीए): 5 श्रृंखला (5052), 3 श्रृंखला (3003) → संक्षारण प्रतिरोधी परिदृश्य (जैसे कंटेनर और पाइप) ।
मध्यम शक्ति (200-400 एमपीए): 6 श्रृंखला (6061/6063) → संरचनात्मक भाग (जैसे दरवाजे और खिड़कियां, औद्योगिक फ्रेम) ।
उच्च शक्ति (>400 एमपीए): 2 श्रृंखला (2024), 7 श्रृंखला (7075) → एयरोस्पेस, उच्च भार वाली मशीनरी।
प्रसंस्करण क्षमता के साथ संयुक्तः
वेल्डिंग की आवश्यकता वाले परिदृश्यों के लिए, 5 श्रृंखला (एल्यूमीनियम-मैग्नीशियम मिश्र धातु) या 6 श्रृंखला (अच्छी वेल्डेबिलिटी) चुनें और 2 श्रृंखला और 7 श्रृंखला (जो तांबे और जिंक,वेल्डिंग के दौरान फट जाना आसान है).
सारांश
एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की ताकत और कठोरता को मिश्र धातु डिजाइन और प्रक्रिया नियंत्रण के माध्यम से "कैन के रूप में नरम" (शुद्ध एल्यूमीनियम) से "स्टील के रूप में मजबूत" (7075-T6) तक एक विस्तृत श्रृंखला में समायोजित किया जा सकता है।वास्तविक दबाव सहन क्षमता को ब्रांड के साथ मिलकर व्यापक रूप से मूल्यांकन करने की आवश्यकता हैयह यांत्रिक परीक्षणों (जैसे तन्यता परीक्षण, संपीड़न परीक्षण) या उद्योग मानकों (जैसे एएसटीएम,जीबी/टी) इंजीनियरिंग में.
की ताकत और कठोरताएल्यूमीनियम मिश्र धातुमिश्र धातु ग्रेड (जैसे 6061, 7075, 2024, आदि) और गर्मी उपचार की स्थिति (जैसे T4, T6, T651, आदि) के आधार पर काफी भिन्न होते हैं। निम्नलिखित विशिष्ट ग्रेड से एक स्पष्टीकरण है,प्रदर्शन डेटा, दबाव सहन क्षमता और अनुप्रयोग परिदृश्यः
सामान्य एल्यूमीनियम मिश्र धातु ग्रेड की ताकत और कठोरता की तुलना
1. 6 श्रृंखला एल्यूमीनियम मिश्र धातु (उदाहरण के लिए 6061-T6 लेते हुए)
शक्तिः
तन्य शक्तिः ≥290 एमपीए (लगभग 29 किलोग्राम बल प्रति वर्ग मिलीमीटर के बराबर)
शक्ति शक्तिः ≥ 240 एमपीए (महत्वपूर्ण तनाव जिस पर सामग्री स्थायी विकृति का उत्पादन शुरू करती है) ।
कठोरता:
ब्रीनेल कठोरता (HB): ≥95 (एक 10 मिमी स्टील की गेंद और 3000 किलोग्राम के भार के साथ मापी गई इंडेंटेशन कठोरता के बराबर) ।
विशेषताएं: संतुलित व्यापक प्रदर्शन, संक्षारण प्रतिरोध, आसान प्रसंस्करण, आमतौर पर साइकिल फ्रेम, स्की और यांत्रिक भागों में उपयोग किया जाता है।
2. 7 श्रृंखला एल्यूमीनियम मिश्र धातु (उदाहरण के लिए 7075-T6 लेते हुए)
शक्तिः
तन्य शक्तिः ≥ 572 एमपीए (सामान्य स्टील के शक्ति स्तर के करीब) ।
शक्ति शक्तिः ≥503 एमपीए.
कठोरता:
ब्रीनेल कठोरता (HB): ≥150 (मध्यम कार्बन स्टील के करीब कठोरता)
विशेषताएं: उच्च शक्ति और उच्च कठोरता, जिसे आमतौर पर "एयरक्राफ्ट-ग्रेड एल्यूमीनियम मिश्र धातु" के रूप में जाना जाता है, जिसका उपयोग विमान संरचनात्मक भागों, उच्च अंत मोल्ड और रेसिंग कार भागों के लिए किया जाता है।
3. 2 सीरीजएल्यूमीनियम मिश्र धातु(उदाहरण के तौर पर 2024-T3 लेते हुए)
शक्तिः
तन्य शक्तिः ≥470 एमपीए.
शक्ति शक्तिः ≥325 एमपीए.
कठोरता:
ब्रिनेल कठोरता (HB): ≥120.
विशेषताएं: 7 सीरीज के बाद ही ताकत दूसरी है, अच्छी कठोरता के साथ, विमानन स्किन और उच्च-शक्ति वाले बोल्ट के लिए उपयोग किया जाता है।
4. 5 सीरीजएल्यूमीनियम मिश्र धातु(उदाहरण के तौर पर 5052-एच32)
शक्तिः
तन्य शक्तिः ≥ 215 एमपीए.
शक्ति शक्तिः ≥145 एमपीए.
कठोरता:
ब्रिनेल कठोरता (HB): ≥60.
विशेषताएं: उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध, मध्यम शक्ति, जहाजों के डेक, दबाव वाहिकाओं और ऑटोमोबाइल ईंधन टैंकों के लिए उपयोग किया जाता है।
II. दबाव सहन करने की क्षमता: इसकी मात्रा कैसे ज्ञात की जाती है?
के "दबाव सहन क्षमता"एल्यूमीनियम मिश्र धातुसामग्री की ताकत, संरचनात्मक डिजाइन और तनाव के रूप (जैसे संपीड़न, तनाव और कतरनी) के साथ मिलकर व्यापक रूप से मूल्यांकन करने की आवश्यकता हैः
1संपीड़न शक्ति (समान संपीड़न परिदृश्य)
सूत्र संदर्भः
संपीड़न शक्ति ≈ उपज शक्ति × सुरक्षा कारक (इंजीनियरिंग में सुरक्षा कारक आमतौर पर 1.5-3.0 होता है) ।
मामलाः
की उपज शक्ति7075-T6 एल्यूमीनियम मिश्र धातु503 एमपीए है यदि सुरक्षा कारक 2 है।0, अनुमत संपीड़न शक्ति 251.5 एमपीए (लगभग 2515 टन दबाव प्रति वर्ग मीटर के बराबर) है।
व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, जैसे विमान लैंडिंग गियर, संपीड़न स्थिरता में सुधार के लिए संरचनात्मक अनुकूलन (जैसे खोखले ट्यूबलर डिजाइन) की आवश्यकता होती है।
2तन्यता शक्ति (तन्यता परिदृश्य)
सीधे संबंधित संकेतक: तन्यता शक्ति सामग्री के टूटने से पहले अधिकतम तनाव है।
6061-टी6 की तन्यता शक्ति 290 एमपीए है, जिसे 10 मिमी के व्यास के एल्यूमीनियम रॉड के रूप में समझा जा सकता है जो लगभग 22.7 किलोन्यूटन (लगभग 2.3 टन) के तन्यता बल का सामना कर सकता है।
3कतरनी शक्ति (कतरनी बल परिदृश्य)
अनुभवजन्य सूत्रः कतरनी शक्ति ≈ तन्यता शक्ति × 0.6-0.8 (विभिन्न मिश्र धातुओं के लिए थोड़ा अलग) ।
2024-टी3 एल्यूमीनियम मिश्र धातु की तन्यता शक्ति 470 एमपीए है, और कतरनी शक्ति लगभग 282-376 एमपीए है।
III. शक्ति और कठोरता को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारक
1मिश्र धातु तत्व और ताप उपचार
ठोस समाधान + उम्र बढ़ने का उपचार: उदाहरण के लिए,6061 एल्यूमीनियम मिश्र धातुT6 (ठोस घोल + कृत्रिम वृद्धिकरण) के साथ इलाज किया जाता है, तो असंबद्ध अवस्था (O अवस्था) की तुलना में शक्ति लगभग 50% बढ़ जाती है।
विशिष्ट तत्व प्रभाव:
जस्ता (7 श्रृंखला): मजबूत करने वाले चरण AlZnMgCu का निर्माण करता है, जिससे ताकत में काफी सुधार होता है।
तांबा (2 श्रृंखला): Al2Cu चरण बनाता है, कठोरता और गर्मी प्रतिरोध को बढ़ाता है।
2प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी
एक्सट्रूज़न मोल्डिंगः उदाहरण के लिए,6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातुप्रोफाइल extrusion के माध्यम से अनाज को परिष्कृत करता है, और कास्टिंग की स्थिति की तुलना में ताकत 20%-30% बढ़ जाती है।
शीत कार्य कठोरताः उदाहरण के लिए, 5052 एल्यूमीनियम मिश्र धातु के ठंड विरूपण (एच 32 अवस्था) के बाद, प्रतिफल शक्ति लगभग 50% तक बढ़ जाती है।
3पर्यावरणीय कारक
तापमानः एल्यूमीनियम मिश्र धातु की ताकत उच्च तापमान पर काफी कम हो जाती है (उदाहरण के लिए, 200°C पर 6061-T6 की तन्यता शक्ति कमरे के तापमान के 60% तक गिर जाती है) ।
संक्षारणः सतह ऑक्साइड फिल्म क्षतिग्रस्त होने के बाद, संक्षारण गड्ढों के कारण शक्ति कम हो सकती है (एनोडाइजिंग जैसी प्रक्रियाओं द्वारा संरक्षित होने की आवश्यकता है) ।
IV. अनुप्रयोग परिदृश्यों में शक्ति डिजाइन के मामले
1. ऑटोमोबाइल व्हील हब (6061-T6 एल्यूमीनियम मिश्र धातु)
डिजाइन आवश्यकताएं: वाहन के वजन, सड़क से टकराव और केन्द्रापसारक बल का सामना करना पड़ता है, तन्य शक्ति ≥ 260 एमपीए होनी चाहिए और थकान जीवन ≥ 1 मिलियन चक्र होना चाहिए।
संरचनात्मक अनुकूलन: स्पोक प्रकार के हल्के डिजाइन को अपनाया जाता है, और समान तनाव वितरण सुनिश्चित करने के लिए परिमित तत्व विश्लेषण (एफईए) का उपयोग किया जाता है।
2. विमान इंजन ब्रैकेट (7075-T651 एल्यूमीनियम मिश्र धातु)
चरम कार्य परिस्थितियाँ: उच्च तापमान (≤120°C) और कंपन भार का सामना करना पड़ता है, उपज शक्ति ≥480 एमपीए होनी चाहिए, और फ्रैक्चर कठोरता परीक्षण (जैसे कि केआईसी मान ≥24 एमपीए√एम) को पारित करना आवश्यक है।
3भवन पर्दे की दीवार प्रोफाइल (6063-T5 एल्यूमीनियम मिश्र धातु)
भार की गणनाः यह हवा के दबाव (जैसे 5000 Pa) और मृत भार का सामना करने की जरूरत है, और सुरक्षा अतिरेक सुनिश्चित करने के लिए अनुमेय तनाव निकासी शक्ति (160 MPa) = 89 MPa का 1/1.8 है।
V. उपयुक्त उपकरण कैसे चुनेंएल्यूमीनियम मिश्र धातु?
शक्ति आवश्यकताओं के अनुसार क्रमबद्ध करें:
कम शक्ति (<200 एमपीए): 5 श्रृंखला (5052), 3 श्रृंखला (3003) → संक्षारण प्रतिरोधी परिदृश्य (जैसे कंटेनर और पाइप) ।
मध्यम शक्ति (200-400 एमपीए): 6 श्रृंखला (6061/6063) → संरचनात्मक भाग (जैसे दरवाजे और खिड़कियां, औद्योगिक फ्रेम) ।
उच्च शक्ति (>400 एमपीए): 2 श्रृंखला (2024), 7 श्रृंखला (7075) → एयरोस्पेस, उच्च भार वाली मशीनरी।
प्रसंस्करण क्षमता के साथ संयुक्तः
वेल्डिंग की आवश्यकता वाले परिदृश्यों के लिए, 5 श्रृंखला (एल्यूमीनियम-मैग्नीशियम मिश्र धातु) या 6 श्रृंखला (अच्छी वेल्डेबिलिटी) चुनें और 2 श्रृंखला और 7 श्रृंखला (जो तांबे और जिंक,वेल्डिंग के दौरान फट जाना आसान है).
सारांश
एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की ताकत और कठोरता को मिश्र धातु डिजाइन और प्रक्रिया नियंत्रण के माध्यम से "कैन के रूप में नरम" (शुद्ध एल्यूमीनियम) से "स्टील के रूप में मजबूत" (7075-T6) तक एक विस्तृत श्रृंखला में समायोजित किया जा सकता है।वास्तविक दबाव सहन क्षमता को ब्रांड के साथ मिलकर व्यापक रूप से मूल्यांकन करने की आवश्यकता हैयह यांत्रिक परीक्षणों (जैसे तन्यता परीक्षण, संपीड़न परीक्षण) या उद्योग मानकों (जैसे एएसटीएम,जीबी/टी) इंजीनियरिंग में.
