对6063铝合金的应用研究

佳木斯职业学院机械系 王庆义

6063铝合金属于锻造铝合金，在合金的组别中属于变形铝合金，牌号中的第一位数字6表示该合金以镁和硅为主要合金元素，并以Mg2Si相为强化相的铝合金。为便于说明问题，将6063铝合金的力学指标和普通碳钢 Q235的指标加以比较如下：

牌号 状态 抗拉强度 b / M p a 屈服强度 0 . 2 / M p a 伸长率 5 0 % 抗剪强度 / M p a密度G / c m 3硬度H B S 弹性模量E / G p a泊松比 备注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 热轧 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

从上表中不难看出，在强度、硬度和弹性模量指标上6063铝合金远远低于普通碳钢 Q235，但是6063铝合金密度约为 Q235的1/3，显然这对于机器中的移动构件来讲是非常理想的，根据动力学第二定律可知：质量 maà惯性力F=maa(其中加速度a是由系统运动给定的，即a=const)这是6063铝合金能够成为一些重要结构件的主要原因。除此之外，6063铝合金在人工失效（CS）状态下的强度指标以及它本身所具有的良好的耐腐蚀性能也为其成为某些机器的基础件铺平了道路。长期以来，鉴于6063铝合金的力学指标较低，人们只考虑了其质轻耐蚀的特点，只用铝合金来做一些静力构件。其中主要是门窗及框架，而用于内燃机构件上只用来做耐高温和腐蚀的发动机活塞。随着我国工业化进程的加快，人们正在对6063铝合金的进行进一步的探索，不断地调整思路，用一种全新的和谐和环保意思来重新审视6063铝合金，尤其是对6063铝合金挤压型材的认识。

1 对6063挤压铝合金型材作为机器基础件和重要结构件的开发研究

1.1 根据设计实践的总结，对6063铝合金挤压型材作为基础件的应用应避开下述2种情况

（1）对冲压机床、金属切削加工机床，大、中型拖拉机等机器，在选用材料上应考虑到这一类机器的基础件要求质量大，要吸收振动，承受冲击。而大、中型汽车。拖拉机底基中的大梁同样要求耐冲击，有韧性，根据6063的强度和刚度指标而言，也是不适宜做大梁的。因此，当机器基础件要求质量大、耐冲击时应尽避免采用6063铝合金。

（2）当基础件或结构部件具有较多的焊接部位时，应尽量避免采用6063铝合金。这是因为6063和其它铝合金一样，焊接性能不好，其焊接后的可靠性远低于低碳钢。

1.2 6063铝合金挤压型材的特点

（1）经过模具挤压的6063铝合金型材，材质密度均匀，纤维方向整齐一致。

（2）挤压铝合金型材当产品断面设计合理时，内部组织无疏松、气孔和裂纹。

上述特点为6063铝合金作为机器基础件打下了良好的基础，使我们大胆地在各类情况设备和制药机械上采用了6063铝合金作为基础部件。

（3）当机器的运动部件工作环境要求耐腐蚀时，6063是比较理想的材料.因为6063具有很强的抗腐蚀能力。

（4）一些重要的机器部件，如汽车.摩托车的齿轮箱体，压力小于1MPa且缸径在50以下的短程气缸体，由于质量轻，易于模塑成型，目前都已经大量采用了6063铝合金挤压型材。

1.3 开发6063铝合金基础件及机器结构件的意义

（1）6063铝合金型材外观光滑，耐腐蚀，无须涂覆表面，经济性好。

（2）6063铝合金型材质量轻，作为运动构件时冲击力小，消耗动力小，相关的轴承及结构件寿命长，即体现经济和环保。

（3）工作时噪音小，对环境污染小，有利工作人员身心健康。

（4）通过人工时效处理的6063铝合金已在大量取代了铸铁件，经过多年使用验证性能良好。

2 对6063铝合金基础件机加工艺的探索

6063铝合金挤压型材作为基础件设计时，要充分考虑到各种综合因素，加工时重点考虑如下情况。

2.1 挤压后变形对加工的影响

6063铝合金经过模具挤出后，由于模具出口温度的微小差异，冷却固型操作工艺的不同，所选冷却介质的不同都会给铝合金制件带来一定程度的变形，当这个变形控制在公差要求之内时，就会得到外形合格的制件。因此要严格控制产品的形位公差。

2.2 制件连接形式的选择原则

（1）制件与其他零件的连接方式上一般不采用焊接连接，当结构形式允许时优先采用铆接。

（2）当采用螺钉连接时要考虑增加50%的连接强度，经验做法如下：

①取螺纹外径=1.5倍设计外径，这样以增大螺距和牙高，提高6063铝合金的连接强度。②螺纹的数量=1.5倍设计数量，用以分散拉力和剪力，改善铝合金的受力状况。③在铝合金上攻制螺孔时其底孔要比钢材底孔适当减小，以保证牙高。④在用丝锥攻牙时要加注机械油，以防止毛刺将螺牙损伤。

（3）注意夹持力要均匀，以防变形。必要时要用工装进行保证。

（4）由于6063挤压件硬度较钢材软，钻铣时排屑不畅，应及时清理，以避免伤害刀具和损坏制件。

（5）安装时螺孔要灌注机械油，尽量选用正规工厂所生产的标准螺钉并涂机油。

（6）螺纹安装时必须加装弹簧垫圈防松，螺钉必须按工艺标注拧进足够的尝试。安装面必须锪平，要严丝合缝，不许有任何偏斜。

（7）必要时，对不须拆卸的螺钉加注厌氧胶以保证防松和密封。总之，当选用6063铝合金作为机器基础件和重要结构件时，要制造严格的冷加工业规程并规定严格的工艺纪律，只有加工出合格的制件，才能对铝合金的基础位置得到保证。

3 对未来6063铝合金作为机器的主要构件的前景展望

（1）目前应加强对6063铝合金挤压型材的固溶强化热处理的研究，如果这个问题处理的好，将会使6063的应用跨上一个新的台阶。这是因为当6063的强度、刚度、冲击Qk值指标得到进一步的提高后，那么将会给装备制造业带来欣欣向荣的景象，由此带来的汽车质量更轻、更经济更环保、更舒适。

（2）当机器中铝合金制件所占的比重大幅提高后，工厂的噪声将下降至少10分贝，由此带来的是人与自然、人与环境、人与人之间的更加和谐。因此6063制件不但出现在潮湿的工作环境下的设备中，也会出现在人们触手可及的人文环境中，它质量轻，耐腐蚀，具有漂亮的外观与特性会使它在今后的机器设计中具有强大的生命力，这一点是勿庸置疑的。

（3）中国的铝资源丰富，相信不久的将来，6063铝合金的各项指标将会被更高级的指标所取代，那时的6063铝合金将会使中国的装备制造业走在世界的前列。

4 结论

通过几年来在设计上和工艺上的实践，对6063铝合金挤压型材的使用作如下结论。

（1）6063铝合金挤压型材在灌注机械上和制药机械作为基础件和重要结构件是可行的，效果是明显的，思路是正确的，行动是具有进步意义的。

（2）6063铝合金挤压型材位置的提升必须要有完备的工艺保证措施，尤其是冷加工的保证。

（3）要继续加强6063铝合金材料的研究，要不断提升铝合金的强度和刚度等指标，使之成为装备制造业的栋梁之材。