浅析建筑用6063 铝合金型材室温纵向拉伸试验的影响因素

陈 洋 黄 涛 林章浦

（福建省建筑科学研究院， 福州 350025）

0 引言

近些年我国一直注重科技研发，而在科研过程中对于合金的使用是必不可少的，铝合金是一种轻金属，具有良好的导电传热性及延展性。随着我国经济和科学技术的迅速发展，对于铝合金的使用也逐渐多样化。上到航空航天这类关系国家发展的重要事业，下到人民的日常生活都需要频繁地使用铝合金。在建设行业，在安装门、窗、幕墙等构件时，一般需要铝合金型材进行固定，因此其质量对其结构安全有着至关重要的影响，其重要性可想而知。本文主要分析了建筑用6063 铝合金型材质量的相关问题。

1 6063 铝合金型材的简介

大部分的铝型材是使用Al-Mg-Si 系合金，而其中70%是取自6063 合金挤压成的。6063 铝合金是6xxx 系铝合金中具有中等强度的可热处理强化合金[1]，现目前被广泛的运用在建设当中。其与普通的铝合金相比较，其在硬度，坚韧度，韧性以及抗疲劳性中都是有较高要求的。由于铝合金在较高的温差下物理性质并不会发生明显变化，因此铝合金型材是当前建筑外立面连接件中较为理想的材料。目前我国建设行业中所使用的铝合金主要的优势特点有以下几种，首先铝合金的抗热性能优良，抗腐蚀性极强，导热性、导电性比纯铝低得多，并且作为金属化学性质并不活泼，不易发生各种化学反应。在实际的工业生产中，根据生产零件大小和功能的不同使用部分以及条件，分为多种性能不同的铝合金型材，但是有的铝合金型材我国还是需要进口满足国内生产要求。其次，焊接性能好，在建筑上能有效地在门、窗、幕墙等构件中起到较好的、延续作用。

2 建筑6063 铝合金型材室温拉伸试验

2.1 样品制备

采用钻铣机加工铝合金型材使其图形如图1 所示，加工面的粗糙度Ra 应保证不大于3.2μm，图1 中各类尺寸取值见《变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验用试样及方法》GB/T 16865-2013 的规定。试验前测出原始标距 oL 、壁厚 oa 与试样宽度 bo，计算试样原始截面积

2.2 试验方法

将试样夹持在万能试验机上，使样品尽可能仅受轴向的位力作用，预加适当拉力使试样直立。在测定规定非比例延伸强度范围内，控制应力速率在范围内， 其后拉伸速率不应超过

2.3 数据处理

3 建筑用6063 铝合金型材室温拉伸试验的影响因素

影响建筑用6063 铝合金型材的力学性能指标的因素比较多，而且具体的影响过程相当复杂，本实验室通过对大量建筑用6063 铝合金型材的拉伸试验并查阅相关技术研究成果资料后发现对其相关的力学性能指标有较大影响的因素有：

⑴型材表面处理方式

铝合金型材表面处理方式有阳极氧化、电泳喷涂、粉末喷涂、氟碳漆喷涂等形式，不论何种形式，其目的都是使型材表面与外界环境隔绝，以免外界环境对铝合金型材表面的腐蚀，相关研究表明铝合金型材表面涂覆太薄或无涂覆时，铝合金型材表面暴露在空气中，会产生电化学腐蚀，影响铝合金内部晶体的结构，宏观上表现为对抗拉强度、硬度等指标的影响。

⑵加工试样的表面粗糙度

表面粗糙度是表征表面的粗糙程度，数字越大，其表面越粗糙，数字越小，其表面越光滑。铝合金型材加工成所需特定尺寸样品后，一般要求其表面粗糙度，如表面粗糙度太大，则在试验过程中容易使部分断面应力过于集中，对实验的结果将生产不利的影响，如铝合金型材局部过早被拉断或突然的断裂。

⑶实验环境温度和湿度

铝合金型材拉伸试验的环境温度要求为10℃～35℃，通过大量的实验数据表明，铝合金型材的抗拉强度与实验的环境温度呈负相关的关系，即当实验的环境温度越高，抗拉强度越小，实验环境温度越低，抗拉强度越大。其原因是温度较高时，原子扩散能力增强，宏观上表面为材料易发生塑性变形，强度降低。而湿度对铝合金型材的强度几乎没有影响。

⑷拉伸速率

通过在同一环境温度下，不同拉伸速率的铝合金型材拉伸强度也呈现一定的规律性，一般拉伸速率越大，其强度也越大，而且环境温度越高，影响越大。

4 结论

建筑用6063 铝合金型材室温拉伸试验中影响其力学性能的因素主要有型材表面处理方式、表面粗糙度、试验环境温度、拉伸速率。为了准确得到所检铝合金型材的相关力学性能指标，应将各影响因素对结果的影响降到最低，如在选择时应选择型材表面涂覆层未被破坏且涂覆层厚度满足相关规范要求的型材，加工试样时应保证基材的表面粗糙度满足要求，试验前使试样在室温环境进行足够长时间的养护，试验时的环境温度满足相求规范要求，但保持在23℃±5℃更佳，拉伸速率不应过大，以避免实验数据偏离得太多。

5 结束语

将铝合金建筑型材产品应用于建筑行业，需要对型材产品力学性能进行检测，保证铝合金建筑型材产品的使用强度能够符合标准要求。故此，在进行铝合金建筑型材产品生产时，应当根据建筑门、窗、幕墙的实际需求，有效调整型材产品的使用强度，通过合理合计铝合金建筑型材产品的屈服力，可以大幅提升铝合金建筑型材产品的使用效果。如若在铝合金建筑型材产品生产过程中，忽略力学性能的设计，则会是型材产品在使用过程中出现断裂，影响铝合金建筑型材产品的使用。通过加强型材产品的力学性能，使铝合金建筑型材产品能够有效应用于建筑行业，为门窗制作提供高品质保障[2]，对其力学性能的检测更是必不可少的。