학생에게 "알루미늄의 녹는점은 얼마입니까?"라고 질문하세요.
그들은 교과서를 확인하고 이렇게 말할 것입니다. “660.3°C(1220°F).”
용접공이나 기계공에게 같은 질문을 해보세요. 그들은 한숨을 쉬며 이렇게 대답할 것입니다. "복잡하죠."
종이에, 알루미늄은 녹는점이 낮습니다. (강철의 경우 1500°C) 녹이고, 주조하고, 절단하기 쉬워야 합니다.
사실 알루미늄은 기만적인 존재입니다. 절삭 공구에 달라붙고, 용접 부위를 손상시키는 보이지 않는 "껍질"을 만들고, 웅덩이가 되기 훨씬 전에 구조적 무결성을 잃습니다.
이 가이드에서는 다음을 살펴봅니다. 물리학의 역설 알루미늄의 경우 특히 기본 금속(660 ℃) 및 산화물층(2072 ℃)—그리고 그 전투에서 승리하는 방법 현장.
물리학의 역설(세라믹 피부)
많은 프로젝트를 망치는 비밀은 다음과 같습니다.
실제로 알루미늄을 만지는 일은 없습니다.
알루미늄이 공기에 노출되면 산소와 반응하여 형성됩니다. 산화 알루미늄(Al2O3)이 층은 미세하고(나노미터 두께) 투명하며 믿을 수 없을 정도로 단단합니다(사파이어와 사포와 같은 재질입니다).
녹는점 차이
- 코어 알루미늄: 녹는다 660 ℃
- 산화물 피부: 녹는다 2072 ℃
용접 악몽:
세라믹 껍질에 싸인 얼음 조각을 녹이려고 한다고 상상해 보세요. 얼음은 안에서 물로 변하지만 껍질은 그대로 굳어 있습니다.
시도 할 때 TIG 용접 "세척 작용"(교류 전류)이 없는 알루미늄의 경우, 아크는 내부를 녹이지만 산화 피막은 두 웅덩이가 섞이는 것을 방지합니다. 결과적으로 접합부가 약해지고 딱딱해집니다.
- 수정 : 이것이 우리가 AC를 사용하는 이유입니다 TIG 용접교류 전류는 문자 그대로 표면의 산화층을 날려버려 용융 웅덩이가 융합될 수 있도록 합니다.
기계 가공에서 "물림"이 발생하는 이유(갈링 및 BUE)
낮은 녹는점은 실제로 불리 in CNC 가공.
알루미늄은 마찰열이 많이 발생하고 비교적 낮은 온도에서도 급격히 부드러워지기 때문에300℃), "끈적끈적한" 상태가 됩니다.
현상: 빌트업 에지(BUE)
초경 커터가 알루미늄을 절단할 때 마찰로 인해 칩이 가열됩니다. 알루미늄은 끈적끈적해집니다. 칩은 날아가는 대신 스스로 용접하다 도구의 최첨단까지.
이제 날카로운 카바이드로 자르는 게 아니라, 알루미늄끼리 마찰시키는 겁니다.
- 결과 : 무서운 표면 마무리, 깨진 도구, 막힌 구멍.
"끈적끈적한" 금속에 대한 클라이브의 솔루션:
- 높은 나선 각도: 엔드밀을 사용하세요 45 ℃ 칩을 더 빨리 배출하기 위해 나선형(또는 3개의 플루트 형상)을 사용합니다.
- 광택 플루트: 일반 엔드밀은 거칠지만, 알루미늄 전용 엔드밀은 고광택으로 연마되어 칩이 미끄러져 나갑니다.
- 올바른 코팅(중요):
- 예: ZrN(지르코늄) 질화물) 또는 DLC(다이아몬드 유사 탄소)입니다. 이 소재는 미끄러지기 쉽습니다.
- 아니: AlTiN(질화알루미늄 티타늄). 절대로 이걸 사용하지 마세요. 알루미늄이 함유되어 있습니다. 알루미늄은 알루미늄을 아주 좋아합니다. 알루미늄이 알루미늄을 순식간에 붙게 합니다.
위험 구역(온도에서의 강도)
설계 엔지니어는 종종 다음 사실을 잊어버립니다. “녹는점” 열적 한계는 이것뿐만이 아닙니다.
알루미늄은 녹기 훨씬 전부터 구조재로서 쓸모가 없어집니다.
힘의 감소
강도를 잘 유지하는 강철과 달리 500℃알루미늄은 일찍 포기합니다.
- 20°C에서: 6061-T6의 강도는 100%입니다.
- 200°C에서: 강도가 약 20% 감소합니다.
- 300°C에서: 강도가 약 50%~60% 감소합니다.
애플리케이션 함정:
엔지니어들이 엔진 배기 매니폴드용 알루미늄 브래킷을 설계하는 것을 본 적이 있습니다. 매니폴드가 400℃. 알루미늄은 녹지 않습니다.660 ℃), 그래서 그들은 그것이 안전하다고 생각합니다.
그러나 400℃, 그 브래킷은 버터만큼 튼튼해요. 진동에 흔들리면 부서지고, 결국 망가져요.
- 경험 법칙: 환경이 초과하면 150 ℃- 200 ℃, 로 전환 강철 또는 티타늄.
일반 합금의 용융 범위
순수 알루미늄은 특정 지점에서 녹습니다(660.3 ℃). 하지만 순수 알루미늄을 사용하지 않고 합금(혼합물)을 사용하고 있습니다.
합금에는 용융점이 없습니다. 포인트; 그들은 녹는 것을 가지고 있습니다 범위 (솔리두스에서 리퀴두스로).
| 자재 | 합금 패밀리 | 녹는 범위(°C) | 녹는 범위(°F) | 형질 |
|---|---|---|---|---|
| 순수 알루미늄 | 1100 / 1050 | 660 ° C (가리키다) | 1220 ° F | 매우 부드럽고 끈적끈적해요. |
| 6061 | 마그네슘 + 실리콘 | 582 ° C - 652 ° C | 1080 ° F – 1205 ° F | 구조적 표준. |
| 7075 | 아연 | 477 ° C - 635 ° C | 890 ° F – 1175 ° F | 낮은 용융점에서 시작하세요! 열처리에 주의하세요. |
| 356.0 | 주조 합금 | 555 ° C - 615 ° C | 1035 ° F – 1140 ° F | 금형에 쉽게 흐르도록 설계되었습니다.. |
7075를 주목하세요? 그것은 단지에서 녹기 시작합니다. 477 ℃. 고강도 항공우주 부품을 열처리할 때는 매우 조심해야 하는 이유가 여기에 있습니다.
열처리 및 어닐링
때문에 녹는 점 온도가 낮으면 결정 구조를 비교적 쉽게 조작할 수 있습니다. 이렇게 하면 "T6" 템퍼를 얻을 수 있습니다.
- 용액 열처리: 우리는 6061을 가열합니다 약 530℃ (녹는점 바로 아래). 합금 원소가 알루미늄에 용해됩니다.
- 끄다: 물에 버리면 원소들이 갇히게 됩니다.
- 인공 노화: 우리는 그것을 굽습니다 약 175℃ 8시간 동안. 원소들이 침전되어 입자 구조를 고정합니다.
"연화" 사고:
6061-T6을 용접하는 경우 토치의 열(> 660 ℃)은 열영향부(HAZ)에서 열처리를 망칩니다.
용접부 주변의 강한 "T6"를 다시 부드러운 "T0"로 바꿉니다.
- 디자인 참고사항: 용접된 6061-T6 프레임은 40% 약함 튜브 중앙보다 용접부에서 감소량이 더 큽니다. 항상 이 감소량을 계산하세요.
결론: 화상을 입지 마세요
알루미늄의 낮은 녹는 점 축복(재활용/주조에 필요한 에너지가 낮음)이자 저주(끈적끈적한 가공, 산화막, 열에 약함)이기도 합니다.
알루미늄을 마스터하려면 다음을 존중해야 합니다. 산화물.
당신은 오른쪽을 사용해야 합니다 Coatings (AlTiN 없음!).
그리고 당신은 당신의 것을 확인해야 합니다 작동 온도.
"660"과 같은 단순한 숫자에 속지 마세요.
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참조 및 추가 읽을거리
- 재료 데이터:
- 알루미늄 협회. 알루미늄 합금 및 템퍼.
- 가공 가이드:
- 샌드빅 코로만트. 알루미늄에 대한 일반 선삭 정보.
- 참고 : BUE(Built-Up Edge)와 관련된 절삭 속도와 이송에 대한 훌륭한 자료입니다.
