Hliníkové slitiny 6060, 6063 a 6082: složení, vlastnosti a kdy kterou
Slitiny 6060, 6063 a 6082 patří do stejné rodiny hliníku s hořčíkem a křemíkem, ale nejsou zaměnitelné: 6082 obsahuje navíc mangan, a právě ten z ní dělá nejpevnější z běžně dodávaných konstrukčních slitin této řady. Rozdíl mezi 6060 a 6063 je jemnější a leží v hořčíku. Tento průvodce ukazuje, jak číst označení, co je v každé slitině a podle čeho mezi nimi volit.
Jak se čte označení hliníkové slitiny
Zápis typu EN AW-6060 [AlMgSi] T6 vypadá složitě, ale má jen tři části a každá říká něco jiného.
| Část zápisu | Co znamená |
|---|---|
| EN AW | Evropská norma, tvářený hliník (wrought) |
| 6060 | Číselné označení slitiny, první číslice určuje řadu |
| [AlMgSi] | Chemické označení hlavních legur, tady hliník s hořčíkem a křemíkem |
| T6 | Stav materiálu, tedy jak byl tepelně zpracován |
První číslice čtyřmístného čísla určuje, co je ve slitině hlavní legurou. Řada 1000 je hliník technicky čistý, 3000 hliník s manganem, 5000 s hořčíkem, 6000 s hořčíkem a křemíkem a 7000 se zinkem. Chemické složení všech těchto slitin stanovuje ČSN EN 573-3.
Zbylé tři číslice nejsou stupnicí kvality. Vyšší číslo neznamená lepší ani pevnější slitinu, jde jen o pořadové označení uvnitř řady.
Proč se profily protlačují právě z řady 6000
Řada 6000 má kombinaci vlastností, kterou jiné řady nedají současně. Dá se protlačit i do složitých průřezů s drážkami, tepelným zpracováním získá slušnou pevnost a přitom si drží přirozenou odolnost proti povětrnosti.
Právě proto jsou z ní prakticky všechny protlačované výrobky: profily, úhelníky, ploché a kruhové tyče i trubky.
U plochých výrobků je to jinak a stojí za to si toho všimnout. Hliníkové plechy se z řady 6000 běžně nedělají, protože se válcují, nikoli protlačují. Sáhne se u nich po řadě 1000 pro čistý hliník, po 3000 nebo po 5000 tam, kde je potřeba odolnost v prostředí se solí. Kdo tedy hledá „plech 6060“, hledá kombinaci, která se sériově nevyrábí.
Složení podle ČSN EN 573-3
Tabulka uvádí hlavní prvky. Hodnoty bez rozsahu jsou horní meze, tedy nejvyšší přípustné množství.
| Prvek | EN AW-6060 | EN AW-6063 | EN AW-6082 |
|---|---|---|---|
| Křemík (Si) | 0,30 až 0,60 % | 0,20 až 0,60 % | 0,70 až 1,30 % |
| Hořčík (Mg) | 0,35 až 0,60 % | 0,45 až 0,90 % | 0,60 až 1,20 % |
| Mangan (Mn) | max 0,10 % | max 0,10 % | 0,40 až 1,00 % |
| Železo (Fe) | 0,10 až 0,30 % | max 0,35 % | max 0,50 % |
| Měď (Cu) | max 0,10 % | max 0,10 % | max 0,10 % |
| Chrom (Cr) | max 0,05 % | max 0,10 % | max 0,25 % |
Tři tučné buňky ve sloupci 6082 vysvětlují celý rozdíl mezi touto slitinou a zbylými dvěma.
Mangan dělá z 6082 konstrukční slitinu
U 6060 i 6063 je mangan jen nečistotou s horní mezí 0,10 %. U 6082 je to legura v množství 0,40 až 1,00 %, tedy nejméně čtyřnásobek.
Mangan v tomto množství řídí strukturu zrna. Jemnější a stabilnější zrno znamená vyšší pevnost, a proto je 6082 nejpevnější z běžně dodávaných slitin řady 6000. V evropských konstrukcích nahradila starší 6061.
Za pevnost se ale platí. Vyšší obsah legur zhoršuje protlačitelnost, takže se z 6082 hůř vyrábějí složité tenkostěnné průřezy s drážkami. Také povrch po eloxování vychází méně vyrovnaně než u 6063.
Rozdělení rolí je tedy jednoduché. 6063 je optimalizovaná na protlačitelnost a vzhled, 6082 na pevnost a nosnost.
6060 proti 6063: rozdíl je v hořčíku
Tyto dvě slitiny si jsou blízké a v katalozích se objevují vedle sebe u stejných výrobků. Křemík mají prakticky stejný, liší se hořčíkem.
6063 má hořčíku zhruba o polovinu více, konkrétně 0,45 až 0,90 proti 0,35 až 0,60 %. Hořčík se s křemíkem podílí na vytvrzení, takže 6063 vychází o něco pevnější než 6060.
Praktický dopad je menší, než by se z čísel zdálo. U běžných profilů rozhoduje spíš tuhost průřezu než rozdíl v mezi kluzu, takže mezi 6060 a 6063 se často vybírá podle dostupnosti daného průřezu. Tam, kde jde o vzhled po eloxování, bývá volbou 6063.
Vlastnosti: co zaručuje ČSN EN 755-2
Složení říká, co ve slitině je, ale zaručené mechanické hodnoty pro protlačované výrobky stanovuje samostatná norma ČSN EN 755-2.
Rozdíl mezi měkkou a pevnou slitinou je v jejích tabulkách výrazný:
| Slitina a stav | Mez kluzu | Mez pevnosti | Typické použití |
|---|---|---|---|
| EN AW-6060 T6, stěna do 3 mm | nejméně 150 MPa | nejméně 190 MPa | Montážní a rámové profily |
| EN AW-6063 T6 | mezi 6060 a 6082 | Pohledové a eloxované profily | |
| EN AW-6082 T6 | řádově 250 až 260 MPa | řádově 290 až 310 MPa | Nosné prvky, velké rozpony |
Hodnoty 6082 jsou tedy zhruba o polovinu až o tři čtvrtiny vyšší než u 6060. To je důvod, proč se nosníky pozemních fotovoltaických konstrukcí a namáhané prvky dělají z 6082, zatímco na montážní profily stačí 6060.
Tloušťka stěny mění zaručené hodnoty
Toto je nejčastější omyl při čtení katalogových tabulek a týká se všech slitin řady 6000.
Hodnoty v ČSN EN 755-2 nejsou pro slitinu jediné. Norma je odstupňovává podle tloušťky stěny profilu, protože silnější stěna se při ochlazování po protlačení chová jinak než tenká. U tenkostěnných profilů vycházejí hodnoty vyšší.
Z toho plyne pravidlo pro projekt. Číslo z katalogu neberte jako vlastnost slitiny, ale jako hodnotu platnou pro konkrétní tloušťku.
Druhé pravidlo se týká profilů s proměnnou tloušťkou. Pokud má průřez stěny spadající do různých pásem, platí pro celý profil ta nejnižší hodnota, nikoli průměr.
Stav T4, T5 a T6: co znamená písmeno za slitinou
Stejná slitina může mít velmi odlišné vlastnosti podle toho, jak byla tepelně zpracována. Označení stavu proto k slitině neodmyslitelně patří a samotné „6060“ bez stavu je nedostatečné zadání.
| Stav | Charakter | Kde se hodí |
|---|---|---|
| T4 | Nižší pevnost, lepší tvárnost | Díly, které se po dodání ještě ohýbají |
| T5 | Střední hodnoty, hospodárné zpracování | Běžné profily bez vysokých nároků |
| T6 | Nejvyšší pevnost z těchto tří | Nosné a namáhané prvky |
Platí přitom obvyklý kompromis. Čím vyšší pevnost, tím hůř se materiál tvaruje za studena, takže profil ve stavu T6 se ohýbá obtížněji než tentýž profil ve stavu T4.
Svar stav T6 lokálně zruší
Toto je nejpodceňovanější vlastnost celé řady 6000 a týká se všech tří slitin stejně.
Pevnost ve stavu T6 nepochází z chemického složení samotného, ale z vytvrzení, tedy z jemných částic vyloučených při tepelném zpracování. Teplo ze svařování tuto strukturu v okolí svaru rozpustí a materiál v tepelně ovlivněné oblasti změkne.
Rozsah není zanedbatelný. V měkkém pásmu klesá pevnost k hodnotám vyžíhaného stavu, takže do výpočtu se v okolí svaru dosazují hodnoty měkkého stavu, nikoli katalogové hodnoty T6.
Praktické důsledky jsou tři:
- Svary se umisťují mimo nejnamáhanější místa, jde-li to konstrukčně vyřešit.
- Šroubovaný spoj bývá u hliníku výhodnější než svařovaný, protože pevnost profilu nesníží.
- Katalogová hodnota T6 pro svařovaný díl neplatí na celý průřez.
Právě proto se hliníkové montážní systémy skládají šrouby a drážkami, nikoli svařováním. Srovnání chování hliníku, oceli a nerezu při svařování rozebírá článek hliník proti oceli a nerezu.
Kterou slitinu zvolit
| Situace | Slitina | Proč |
|---|---|---|
| Montážní a rámové profily s drážkou | 6060 | Snadno protlačitelná do složitých průřezů |
| Pohledové díly, eloxovaný povrch | 6063 | Optimalizovaná na protlačitelnost a vzhled |
| Nosné prvky, velké rozpony | 6082 | Nejvyšší pevnost v řadě 6000 |
| Díly, které se budou ohýbat | 6060 nebo 6063 ve stavu T4 | Vyšší tvárnost než T6 |
| Ploché výrobky, tedy plechy | řada 1000, 3000 nebo 5000 | Válcované, nikoli protlačované |
Volbu mezi hliníkem a jinými kovy podle prostředí a údržby rozebírá srovnání hliníku, oceli a nerezu. Konkrétní použití slitiny 6060 T6 v sestavě ukazuje průvodce montážními profily pro fotovoltaiku.
Co uvést v poptávce
Poptávku na hliníkový profil zdržují dotazy, kterým předejdou čtyři údaje:
- Slitinu i stav, tedy EN AW-6060 T6, nikoli jen „hliník“ nebo „6060“.
- Průřez a tloušťku stěny, protože stěna určuje i zaručené hodnoty.
- Délku a počet kusů.
- Zda jde o pohledový díl, protože vzhled po povrchové úpravě ovlivňuje volbu slitiny.
Pokud potřebujete doložit slitinu a její hodnoty, vyžádejte si atest 3.1 podle ČSN EN 10204. U hliníku v něm bývá označení slitiny a stavu, například EN AW-6060 T6, spolu s mechanickými hodnotami.
Hliník ze skladu do celé ČR
ULAMEX dodává hliníkový sortiment velkoobchodně ze skladu v polské Zawadě. V kategorii profily a průřezy i mezi tyčemi a trubkami jsou běžně slitiny 6060, 6063 a 6082, u plechů pak řady 1000, 3000 a 5000.
Ke každé dodávce lze vyžádat atest 3.1 podle ČSN EN 10204. Materiál lze objednat společně s ocelí, pozinkem i nerezem na jedné objednávce, takže hybridní konstrukce má jeden termín a jednu dodávku.
Svařované nosné konstrukce vyráběné ULAMEX nesou označení CE podle ČSN EN 1090-1 EXC2 a svařování probíhá v systému řízení podle ISO 3834-2. Firma obchoduje s ocelí a hliníkem od roku 1988, tedy 38 let. Dodací lhůta do České republiky je zpravidla 2 až 5 pracovních dnů, poptávky přijímáme přes kontakt.
Často kladené dotazy
Jaké je složení slitiny EN AW-6060?
Podle ČSN EN 573-3 obsahuje 0,30 až 0,60 % křemíku, 0,35 až 0,60 % hořčíku a 0,10 až 0,30 % železa. Mangan, měď i chrom jsou v ní jen jako nečistoty s horními mezemi 0,10, 0,10 a 0,05 %. Zbytek tvoří hliník. Patří tedy do řady 6000, tedy mezi slitiny hliníku s hořčíkem a křemíkem.
Jak se označuje hliníková slitina?
Zápisem typu EN AW-6060 [AlMgSi] T6. EN AW znamená evropskou normu pro tvářený hliník, čtyřmístné číslo označuje slitinu a jeho první číslice řadu podle hlavní legury. Hranatá závorka nese chemické označení a písmeno s číslem na konci udává stav tepelného zpracování. Bez uvedení stavu je zadání neúplné.
Jaký je rozdíl mezi 6060, 6063 a 6082?
6082 obsahuje mangan v množství 0,40 až 1,00 %, zatímco u 6060 a 6063 je to nečistota s mezí 0,10 %. Mangan řídí strukturu zrna, a proto je 6082 nejpevnější slitinou řady 6000. Mezi 6060 a 6063 je rozdíl jemnější a leží v hořčíku: 6063 ho má zhruba o polovinu více, takže vychází o něco pevnější.
Která slitina je nejpevnější?
Z těchto tří 6082, a je nejpevnější z běžně dodávaných slitin řady 6000. Ve stavu T6 se její mez kluzu pohybuje řádově kolem 250 až 260 MPa proti nejméně 150 MPa u 6060 T6 s tenkou stěnou. Za pevnost se ale platí horší protlačitelností složitých průřezů a méně vyrovnaným povrchem po eloxování.
Co znamená T6 za označením slitiny?
Stav tepelného zpracování. T6 dává z běžně používaných stavů nejvyšší pevnost, T4 naopak nižší pevnost a lepší tvárnost, T5 leží mezi nimi. Platí obvyklá výměna: profil ve stavu T6 se ohýbá obtížněji než tentýž profil ve stavu T4, takže u dílů, které se budou tvarovat, se stav volí vědomě.
Existuje hliníkový plech ze slitiny 6060?
Sériově se nevyrábí. Řada 6000 je určena k protlačování, takže se z ní dělají profily, úhelníky, tyče a trubky. Hliníkové plechy se válcují a používají se pro ně řady 1000 pro technicky čistý hliník, 3000 s manganem a 5000 s hořčíkem, kde je potřeba odolnost v prostředí se solí.
Proč katalogy uvádějí pro stejnou slitinu různé hodnoty pevnosti?
Protože ČSN EN 755-2 hodnoty odstupňovává podle tloušťky stěny profilu. Silnější stěna se po protlačení ochlazuje jinak než tenká, takže u tenkostěnných profilů vycházejí hodnoty vyšší. Číslo z katalogu proto platí pro konkrétní tloušťku, ne pro slitinu jako takovou. Má-li průřez stěny v různých pásmech, platí pro celý profil ta nejnižší hodnota.
Sníží svařování pevnost hliníkového profilu?
Ano, a výrazně. Pevnost ve stavu T6 pochází z vytvrzení, a teplo ze svařování tuto strukturu v okolí svaru rozpustí. V tepelně ovlivněné oblasti proto pevnost klesá k hodnotám vyžíhaného stavu a do výpočtu se v tomto místě dosazují hodnoty měkkého stavu, nikoli katalogové hodnoty T6. U hliníku bývá z tohoto důvodu šroubovaný spoj výhodnější než svařovaný.
Kterou slitinu zvolit na eloxovaný pohledový profil?
6063, protože je optimalizovaná na protlačitelnost a vzhled a povrch po eloxování vychází vyrovnaněji. 6082 má vyšší obsah legur, takže se z ní hůř protlačují složité tenkostěnné průřezy a povrch bývá méně jednotný. Pokud ale díl zároveň nese zatížení, rozhoduje pevnost a volí se 6082.