淺析建筑用6063 鋁合金型材室溫縱向拉伸試驗的影響因素

陳 洋 黃 濤 林章浦

（福建省建筑科學研究院， 福州 350025）

0 引言

近些年我國一直注重科技研發，而在科研過程中對于合金的使用是必不可少的，鋁合金是一種輕金屬，具有良好的導電傳熱性及延展性。隨著我國經濟和科學技術的迅速發展，對于鋁合金的使用也逐漸多樣化。上到航空航天這類關系國家發展的重要事業，下到人民的日常生活都需要頻繁地使用鋁合金。在建設行業，在安裝門、窗、幕墻等構件時，一般需要鋁合金型材進行固定，因此其質量對其結構安全有著至關重要的影響，其重要性可想而知。本文主要分析了建筑用6063 鋁合金型材質量的相關問題。

1 6063 鋁合金型材的簡介

大部分的鋁型材是使用Al-Mg-Si 系合金，而其中70%是取自6063 合金擠壓成的。6063 鋁合金是6xxx 系鋁合金中具有中等強度的可熱處理強化合金[1]，現目前被廣泛的運用在建設當中。其與普通的鋁合金相比較，其在硬度，堅韌度，韌性以及抗疲勞性中都是有較高要求的。由于鋁合金在較高的溫差下物理性質并不會發生明顯變化，因此鋁合金型材是當前建筑外立面連接件中較為理想的材料。目前我國建設行業中所使用的鋁合金主要的優勢特點有以下幾種，首先鋁合金的抗熱性能優良，抗腐蝕性極強，導熱性、導電性比純鋁低得多，并且作為金屬化學性質并不活潑，不易發生各種化學反應。在實際的工業生產中，根據生產零件大小和功能的不同使用部分以及條件，分為多種性能不同的鋁合金型材，但是有的鋁合金型材我國還是需要進口滿足國內生產要求。其次，焊接性能好，在建筑上能有效地在門、窗、幕墻等構件中起到較好的、延續作用。

2 建筑6063 鋁合金型材室溫拉伸試驗

2.1 樣品制備

采用鉆銑機加工鋁合金型材使其圖形如圖1 所示，加工面的粗糙度Ra 應保證不大于3.2μm，圖1 中各類尺寸取值見《變形鋁、鎂及其合金加工制品拉伸試驗用試樣及方法》GB/T 16865-2013 的規定。試驗前測出原始標距 oL 、壁厚 oa 與試樣寬度 bo，計算試樣原始截面積

2.2 試驗方法

將試樣夾持在萬能試驗機上，使樣品盡可能僅受軸向的位力作用，預加適當拉力使試樣直立。在測定規定非比例延伸強度范圍內，控制應力速率在范圍內， 其后拉伸速率不應超過

2.3 數據處理

3 建筑用6063 鋁合金型材室溫拉伸試驗的影響因素

影響建筑用6063 鋁合金型材的力學性能指標的因素比較多，而且具體的影響過程相當復雜，本實驗室通過對大量建筑用6063 鋁合金型材的拉伸試驗并查閱相關技術研究成果資料后發現對其相關的力學性能指標有較大影響的因素有：

⑴型材表面處理方式

鋁合金型材表面處理方式有陽極氧化、電泳噴涂、粉末噴涂、氟碳漆噴涂等形式，不論何種形式，其目的都是使型材表面與外界環境隔絕，以免外界環境對鋁合金型材表面的腐蝕，相關研究表明鋁合金型材表面涂覆太薄或無涂覆時，鋁合金型材表面暴露在空氣中，會產生電化學腐蝕，影響鋁合金內部晶體的結構，宏觀上表現為對抗拉強度、硬度等指標的影響。

⑵加工試樣的表面粗糙度

表面粗糙度是表征表面的粗糙程度，數字越大，其表面越粗糙，數字越小，其表面越光滑。鋁合金型材加工成所需特定尺寸樣品后，一般要求其表面粗糙度，如表面粗糙度太大，則在試驗過程中容易使部分斷面應力過于集中，對實驗的結果將生產不利的影響，如鋁合金型材局部過早被拉斷或突然的斷裂。

⑶實驗環境溫度和濕度

鋁合金型材拉伸試驗的環境溫度要求為10℃～35℃，通過大量的實驗數據表明，鋁合金型材的抗拉強度與實驗的環境溫度呈負相關的關系，即當實驗的環境溫度越高，抗拉強度越小，實驗環境溫度越低，抗拉強度越大。其原因是溫度較高時，原子擴散能力增強，宏觀上表面為材料易發生塑性變形，強度降低。而濕度對鋁合金型材的強度幾乎沒有影響。

⑷拉伸速率

通過在同一環境溫度下，不同拉伸速率的鋁合金型材拉伸強度也呈現一定的規律性，一般拉伸速率越大，其強度也越大，而且環境溫度越高，影響越大。

4 結論

建筑用6063 鋁合金型材室溫拉伸試驗中影響其力學性能的因素主要有型材表面處理方式、表面粗糙度、試驗環境溫度、拉伸速率。為了準確得到所檢鋁合金型材的相關力學性能指標，應將各影響因素對結果的影響降到最低，如在選擇時應選擇型材表面涂覆層未被破壞且涂覆層厚度滿足相關規范要求的型材，加工試樣時應保證基材的表面粗糙度滿足要求，試驗前使試樣在室溫環境進行足夠長時間的養護，試驗時的環境溫度滿足相求規范要求，但保持在23℃±5℃更佳，拉伸速率不應過大，以避免實驗數據偏離得太多。

5 結束語

將鋁合金建筑型材產品應用于建筑行業，需要對型材產品力學性能進行檢測，保證鋁合金建筑型材產品的使用強度能夠符合標準要求。故此，在進行鋁合金建筑型材產品生產時，應當根據建筑門、窗、幕墻的實際需求，有效調整型材產品的使用強度，通過合理合計鋁合金建筑型材產品的屈服力，可以大幅提升鋁合金建筑型材產品的使用效果。如若在鋁合金建筑型材產品生產過程中，忽略力學性能的設計，則會是型材產品在使用過程中出現斷裂，影響鋁合金建筑型材產品的使用。通過加強型材產品的力學性能，使鋁合金建筑型材產品能夠有效應用于建筑行業，為門窗制作提供高品質保障[2]，對其力學性能的檢測更是必不可少的。