對(duì)6063鋁合金的應(yīng)用研究

佳木斯職業(yè)學(xué)院機(jī)械系 王慶義

6063鋁合金屬于鍛造鋁合金，在合金的組別中屬于變形鋁合金，牌號(hào)中的第一位數(shù)字6表示該合金以鎂和硅為主要合金元素，并以Mg2Si相為強(qiáng)化相的鋁合金。為便于說(shuō)明問題，將6063鋁合金的力學(xué)指標(biāo)和普通碳鋼 Q235的指標(biāo)加以比較如下：

牌號(hào) 狀態(tài) 抗拉強(qiáng)度 b / M p a 屈服強(qiáng)度 0 . 2 / M p a 伸長(zhǎng)率 5 0 % 抗剪強(qiáng)度 / M p a密度G / c m 3硬度H B S 彈性模量E / G p a泊松比 備注6 0 6 3 R C S 1 5 0 9 0 2 0 9 5 2 . 8 4 2 6 9 0 . 3 1 C S 2 4 0 2 1 5 1 2 1 5 0 2 . 8 7 3 6 9 0 . 3 1 Q 2 3 5 熱軋 4 2 0 2 5 0 2 2（2 1 0） 3 2 0 7 . 8 5 1 1 0（H B 1 0） 2 1 0 0 . 2 6

從上表中不難看出，在強(qiáng)度、硬度和彈性模量指標(biāo)上6063鋁合金遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通碳鋼 Q235，但是6063鋁合金密度約為 Q235的1/3，顯然這對(duì)于機(jī)器中的移動(dòng)構(gòu)件來(lái)講是非常理想的，根據(jù)動(dòng)力學(xué)第二定律可知：質(zhì)量 maà慣性力F=maa(其中加速度a是由系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)給定的，即a=const)這是6063鋁合金能夠成為一些重要結(jié)構(gòu)件的主要原因。除此之外，6063鋁合金在人工失效（CS）狀態(tài)下的強(qiáng)度指標(biāo)以及它本身所具有的良好的耐腐蝕性能也為其成為某些機(jī)器的基礎(chǔ)件鋪平了道路。長(zhǎng)期以來(lái)，鑒于6063鋁合金的力學(xué)指標(biāo)較低，人們只考慮了其質(zhì)輕耐蝕的特點(diǎn)，只用鋁合金來(lái)做一些靜力構(gòu)件。其中主要是門窗及框架，而用于內(nèi)燃機(jī)構(gòu)件上只用來(lái)做耐高溫和腐蝕的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞。隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快，人們正在對(duì)6063鋁合金的進(jìn)行進(jìn)一步的探索，不斷地調(diào)整思路，用一種全新的和諧和環(huán)保意思來(lái)重新審視6063鋁合金，尤其是對(duì)6063鋁合金擠壓型材的認(rèn)識(shí)。

1 對(duì)6063擠壓鋁合金型材作為機(jī)器基礎(chǔ)件和重要結(jié)構(gòu)件的開發(fā)研究

1.1 根據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)踐的總結(jié)，對(duì)6063鋁合金擠壓型材作為基礎(chǔ)件的應(yīng)用應(yīng)避開下述2種情況

（1）對(duì)沖壓機(jī)床、金屬切削加工機(jī)床，大、中型拖拉機(jī)等機(jī)器，在選用材料上應(yīng)考慮到這一類機(jī)器的基礎(chǔ)件要求質(zhì)量大，要吸收振動(dòng)，承受沖擊。而大、中型汽車。拖拉機(jī)底基中的大梁同樣要求耐沖擊，有韌性，根據(jù)6063的強(qiáng)度和剛度指標(biāo)而言，也是不適宜做大梁的。因此，當(dāng)機(jī)器基礎(chǔ)件要求質(zhì)量大、耐沖擊時(shí)應(yīng)盡避免采用6063鋁合金。

（2）當(dāng)基礎(chǔ)件或結(jié)構(gòu)部件具有較多的焊接部位時(shí)，應(yīng)盡量避免采用6063鋁合金。這是因?yàn)?063和其它鋁合金一樣，焊接性能不好，其焊接后的可靠性遠(yuǎn)低于低碳鋼。

1.2 6063鋁合金擠壓型材的特點(diǎn)

（1）經(jīng)過模具擠壓的6063鋁合金型材，材質(zhì)密度均勻，纖維方向整齊一致。

（2）擠壓鋁合金型材當(dāng)產(chǎn)品斷面設(shè)計(jì)合理時(shí)，內(nèi)部組織無(wú)疏松、氣孔和裂紋。

上述特點(diǎn)為6063鋁合金作為機(jī)器基礎(chǔ)件打下了良好的基礎(chǔ)，使我們大膽地在各類情況設(shè)備和制藥機(jī)械上采用了6063鋁合金作為基礎(chǔ)部件。

（3）當(dāng)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)部件工作環(huán)境要求耐腐蝕時(shí)，6063是比較理想的材料.因?yàn)?063具有很強(qiáng)的抗腐蝕能力。

（4）一些重要的機(jī)器部件，如汽車.摩托車的齒輪箱體，壓力小于1MPa且缸徑在50以下的短程氣缸體，由于質(zhì)量輕，易于模塑成型，目前都已經(jīng)大量采用了6063鋁合金擠壓型材。

1.3 開發(fā)6063鋁合金基礎(chǔ)件及機(jī)器結(jié)構(gòu)件的意義

（1）6063鋁合金型材外觀光滑，耐腐蝕，無(wú)須涂覆表面，經(jīng)濟(jì)性好。

（2）6063鋁合金型材質(zhì)量輕，作為運(yùn)動(dòng)構(gòu)件時(shí)沖擊力小，消耗動(dòng)力小，相關(guān)的軸承及結(jié)構(gòu)件壽命長(zhǎng)，即體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)保。

（3）工作時(shí)噪音小，對(duì)環(huán)境污染小，有利工作人員身心健康。

（4）通過人工時(shí)效處理的6063鋁合金已在大量取代了鑄鐵件，經(jīng)過多年使用驗(yàn)證性能良好。

2 對(duì)6063鋁合金基礎(chǔ)件機(jī)加工藝的探索

6063鋁合金擠壓型材作為基礎(chǔ)件設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮到各種綜合因素，加工時(shí)重點(diǎn)考慮如下情況。

2.1 擠壓后變形對(duì)加工的影響

6063鋁合金經(jīng)過模具擠出后，由于模具出口溫度的微小差異，冷卻固型操作工藝的不同，所選冷卻介質(zhì)的不同都會(huì)給鋁合金制件帶來(lái)一定程度的變形，當(dāng)這個(gè)變形控制在公差要求之內(nèi)時(shí)，就會(huì)得到外形合格的制件。因此要嚴(yán)格控制產(chǎn)品的形位公差。

2.2 制件連接形式的選擇原則

（1）制件與其他零件的連接方式上一般不采用焊接連接，當(dāng)結(jié)構(gòu)形式允許時(shí)優(yōu)先采用鉚接。

（2）當(dāng)采用螺釘連接時(shí)要考慮增加50%的連接強(qiáng)度，經(jīng)驗(yàn)做法如下：

①取螺紋外徑=1.5倍設(shè)計(jì)外徑，這樣以增大螺距和牙高，提高6063鋁合金的連接強(qiáng)度。②螺紋的數(shù)量=1.5倍設(shè)計(jì)數(shù)量，用以分散拉力和剪力，改善鋁合金的受力狀況。③在鋁合金上攻制螺孔時(shí)其底孔要比鋼材底孔適當(dāng)減小，以保證牙高。④在用絲錐攻牙時(shí)要加注機(jī)械油，以防止毛刺將螺牙損傷。

（3）注意夾持力要均勻，以防變形。必要時(shí)要用工裝進(jìn)行保證。

（4）由于6063擠壓件硬度較鋼材軟，鉆銑時(shí)排屑不暢，應(yīng)及時(shí)清理，以避免傷害刀具和損壞制件。

（5）安裝時(shí)螺孔要灌注機(jī)械油，盡量選用正規(guī)工廠所生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)螺釘并涂機(jī)油。

（6）螺紋安裝時(shí)必須加裝彈簧墊圈防松，螺釘必須按工藝標(biāo)注擰進(jìn)足夠的嘗試。安裝面必須锪平，要嚴(yán)絲合縫，不許有任何偏斜。

（7）必要時(shí)，對(duì)不須拆卸的螺釘加注厭氧膠以保證防松和密封?？傊?，當(dāng)選用6063鋁合金作為機(jī)器基礎(chǔ)件和重要結(jié)構(gòu)件時(shí)，要制造嚴(yán)格的冷加工業(yè)規(guī)程并規(guī)定嚴(yán)格的工藝紀(jì)律，只有加工出合格的制件，才能對(duì)鋁合金的基礎(chǔ)位置得到保證。

3 對(duì)未來(lái)6063鋁合金作為機(jī)器的主要構(gòu)件的前景展望

（1）目前應(yīng)加強(qiáng)對(duì)6063鋁合金擠壓型材的固溶強(qiáng)化熱處理的研究，如果這個(gè)問題處理的好，將會(huì)使6063的應(yīng)用跨上一個(gè)新的臺(tái)階。這是因?yàn)楫?dāng)6063的強(qiáng)度、剛度、沖擊Qk值指標(biāo)得到進(jìn)一步的提高后，那么將會(huì)給裝備制造業(yè)帶來(lái)欣欣向榮的景象，由此帶來(lái)的汽車質(zhì)量更輕、更經(jīng)濟(jì)更環(huán)保、更舒適。

（2）當(dāng)機(jī)器中鋁合金制件所占的比重大幅提高后，工廠的噪聲將下降至少10分貝，由此帶來(lái)的是人與自然、人與環(huán)境、人與人之間的更加和諧。因此6063制件不但出現(xiàn)在潮濕的工作環(huán)境下的設(shè)備中，也會(huì)出現(xiàn)在人們觸手可及的人文環(huán)境中，它質(zhì)量輕，耐腐蝕，具有漂亮的外觀與特性會(huì)使它在今后的機(jī)器設(shè)計(jì)中具有強(qiáng)大的生命力，這一點(diǎn)是勿庸置疑的。

（3）中國(guó)的鋁資源豐富，相信不久的將來(lái)，6063鋁合金的各項(xiàng)指標(biāo)將會(huì)被更高級(jí)的指標(biāo)所取代，那時(shí)的6063鋁合金將會(huì)使中國(guó)的裝備制造業(yè)走在世界的前列。

4 結(jié)論

通過幾年來(lái)在設(shè)計(jì)上和工藝上的實(shí)踐，對(duì)6063鋁合金擠壓型材的使用作如下結(jié)論。

（1）6063鋁合金擠壓型材在灌注機(jī)械上和制藥機(jī)械作為基礎(chǔ)件和重要結(jié)構(gòu)件是可行的，效果是明顯的，思路是正確的，行動(dòng)是具有進(jìn)步意義的。

（2）6063鋁合金擠壓型材位置的提升必須要有完備的工藝保證措施，尤其是冷加工的保證。

（3）要繼續(xù)加強(qiáng)6063鋁合金材料的研究，要不斷提升鋁合金的強(qiáng)度和剛度等指標(biāo)，使之成為裝備制造業(yè)的棟梁之材。