Nhôm A6061 là mác nhôm tấm được hỏi nhiều nhất ở các xưởng cơ khí, làm khuôn gá và chế tạo máy. Cùng một tên gọi "nhôm 6061" nhưng tấm giao tới có thể ở trạng thái T6 hoặc T651, dày vài ly hoặc vài chục ly, và mỗi lựa chọn cho kết quả rất khác khi đưa lên máy phay hay đem đi hàn. Bài viết này không nhắc lại toàn bộ đặc tính của 6061 mà tập trung vào ba câu hỏi người mua hay gặp: chọn T6 hay T651, đọc cơ tính trên chứng chỉ thế nào, và những lỗi nào làm hỏng lô hàng.

Thông số chính của nhôm A6061 (tổng hợp: H&D Steel)

A6061, 6061 và AlMg1SiCu là cùng một hợp kim

Chữ "A" đứng trước là cách ghi theo hệ tiêu chuẩn Nhật (JIS), thường gặp trên hàng từ Nhật, Hàn Quốc và Trung Quốc. Trong hệ của Hiệp hội Nhôm Hoa Kỳ (The Aluminum Association) và ASTM, mác này ghi là 6061; châu Âu ghi EN AW-6061, còn ký hiệu theo nguyên tố là AlMg1SiCu. Hợp kim được đăng ký từ năm 1954 và thuộc nhóm 6xxx, tức nhôm–magie–silic có thể hoá bền bằng nhiệt luyện.

Giới hạn thành phần theo bảng đăng ký của Hiệp hội Nhôm (Teal Sheets), đã đối chiếu khớp với datasheet của nhà cung cấp Aircraft Materials:

Khối lượng riêng là 2,70 g/cm³. Khi tính khối lượng tấm, anh chị lấy dài × rộng × dày (tính theo mét) nhân 2.700 để ra kilôgam.

T6 và T651 khác nhau ở đâu?

Hai trạng thái này có chung phần lõi: tấm được tôi hoà tan (nung rồi làm nguội nhanh) và hoá già nhân tạo để đạt độ bền cao. Điểm khác nằm ở hai chữ số "51":

• T6: tôi hoà tan rồi hoá già nhân tạo.
• T651: sau khi tôi, tấm được kéo giãn có kiểm soát để khử ứng suất dư, rồi mới hoá già nhân tạo. Tiêu chuẩn hàng không SAE AMS4053 dành riêng cho tấm dày 6061-T651 cũng ghi rõ trên tên gọi là "stress-relief stretched" (kéo giãn khử ứng suất).

Ứng suất dư sinh ra khi tấm nguội nhanh. Với tấm mỏng để chấn, cắt hay đột, chuyện này ít ảnh hưởng. Nhưng với tấm dày đem phay hốc sâu hoặc phay bỏ một mặt, ứng suất bị "giải phóng" không đều làm chi tiết cong vênh sau khi tháo khỏi bàn máy. Vì vậy, kinh nghiệm chung của xưởng cơ khí là: làm đồ gá, khuôn, tấm đế máy cần phay nhiều thì đặt T651; làm chi tiết tấm mỏng, vỏ hộp, giá đỡ ít gia công thì T6 là đủ.

Cơ tính cần nhớ khi đọc chứng chỉ

Theo bảng cơ tính tối thiểu của 6061-T6 trong datasheet Aircraft Materials (tính theo inch, quy đổi sang đơn vị quen dùng ở Việt Nam):

• Tấm dày 0,5–12,7 mm: bền kéo tối thiểu 42 ksi (khoảng 290 MPa), giới hạn chảy tối thiểu 35 ksi (khoảng 240 MPa), độ giãn dài tối thiểu 10%.
• Tấm dày hơn: giới hạn chảy vẫn là 35 ksi, nhưng độ giãn dài tối thiểu giảm dần, còn 8% ở dải 25–50 mm và 6% ở dải 50–150 mm; riêng dải 100–150 mm bền kéo tối thiểu hạ xuống 40 ksi (khoảng 276 MPa).

Đó là mức sàn. Giá trị điển hình thường cao hơn: datasheet vật liệu gia công CNC của Protolabs ghi bền kéo 310 MPa, giới hạn chảy 276 MPa và độ cứng khoảng 95 HB; ESAB cũng nêu bền kéo điển hình của 6061-T6 là 45 ksi (khoảng 310 MPa). Khi nhận CQ, anh chị so số đo thực với mức tối thiểu đúng theo dải độ dày, không so với giá trị điển hình.

Hàn 6061-T6: mối hàn yếu hơn tấm gốc

Nhiều người nghĩ 6061 hàn tốt thì mối hàn bền như tấm. Thực tế, nhiệt khi hàn làm mất một phần hiệu quả của nhiệt luyện ở vùng ảnh hưởng nhiệt sát mối hàn. Theo ESAB, tấm 6061-T6 có bền kéo điển hình 45 ksi trước khi hàn, nhưng quy chuẩn kết cấu AWS D1.2 chỉ yêu cầu mẫu hàn đạt tối thiểu 24 ksi (khoảng 165 MPa), tức chưa tới 60% tấm gốc. Mẫu thử kéo thường đứt ở vùng ảnh hưởng nhiệt chứ không phải ở kim loại mối hàn, và nhiệt đầu vào càng lớn thì bền kéo càng giảm.

Lời khuyên thực tế: kết cấu chịu lực có mối hàn phải được kỹ sư tính theo độ bền vùng hàn, không lấy số của tấm gốc. Hạn chế hàn chồng nhiều lớp và để tấm quá nóng. Nếu sản phẩm chủ yếu chấn, gấp và hàn, không cần độ bền cao của T6, hãy cân nhắc nhôm 5052; bài so sánh nhôm 5052 và 6061 đã phân tích kỹ trường hợp này.

Chọn độ dày theo cách gia công

Phay hốc sâu trên tấm nhôm dày — Ảnh minh họa do AI tạo

• Phay CNC: đặt tấm dày hơn chi tiết hoàn thiện để chừa lượng phay mặt ở cả hai phía; mức chừa cụ thể do xưởng quyết theo độ phẳng yêu cầu và kinh nghiệm gá kẹp. Tấm dày dùng làm đồ gá nên chọn T651.
• Chi tiết tròn, trục, bạc: dùng nhôm cây đặc tròn 6061-T6 thay vì cắt từ tấm dày để đỡ phí vật liệu.
• Chấn, gấp: 6061-T6 cứng nên khó chấn góc gắt; bán kính chấn phải rộng hơn so với nhóm 3xxx, 5xxx. Nên chấn thử một mẫu trước khi làm cả lô.

5 lỗi hay gặp khi mua nhôm A6061

1. Chỉ ghi "nhôm 6061" mà không ghi trạng thái. Hai tấm cùng mác nhưng một bên T6, một bên T651 sẽ cho kết quả phay khác nhau. Luôn ghi rõ trạng thái trên đơn hàng.
2. Đặt T6 cho tấm dày cần phay sâu. Tiết kiệm ở khâu mua nhưng tốn ở khâu sửa chi tiết cong.
3. Nhận CQ chỉ có thành phần hoá học. Chứng chỉ nên có cả bền kéo, giới hạn chảy, độ giãn dài và tiêu chuẩn áp dụng, ví dụ ASTM B209 (tấm và cuộn nhôm) hoặc JIS H 4000.
4. Không hỏi dung sai độ dày và độ phẳng. JIS H 4000 có hẳn các mục về dung sai độ dày và độ lệch phẳng của tấm; khi cần tấm phẳng để làm đế máy, hãy hỏi rõ tiêu chuẩn và cấp dung sai trước khi chốt.
5. Dùng số của tấm gốc để tính kết cấu hàn. Như phần trên, vùng hàn chỉ còn khoảng 24 ksi theo AWS D1.2.

Anh chị có thể xem thêm các mác khác trên trang nhôm tấm 1050, 3003, 5052, 6061, 7075 hoặc đọc bài nhôm 6061-T6 toàn tập để nắm ứng dụng chung.

Nguồn tham khảo

• The Aluminum Association – Teal Sheets (ký hiệu và giới hạn thành phần hợp kim nhôm biến dạng)
• ASTM B209 – Tiêu chuẩn tấm và cuộn nhôm, hợp kim nhôm
• JIS H 4000:2022 – Tấm, băng, tấm dày nhôm và hợp kim nhôm
• ESAB – Thử kéo mối hàn nhôm 6061-T6
• Aircraft Materials – Datasheet nhôm 6061
• Protolabs – Datasheet vật liệu CNC nhôm 6061-T651/T6
• SAE AMS4053 – Tấm nhôm 6061-T651 kéo giãn khử ứng suất
• Righton Blackburns – Bảng ký hiệu trạng thái nhôm

Nếu anh chị đang cần nhôm A6061 dạng tấm hoặc cây đặc cho đồ gá, khuôn hay khung máy, hãy gửi quy cách (mác, trạng thái, dày × rộng × dài, số lượng) cho Thép H&D qua hotline/Zalo 0904 678 236 (Phòng Kinh doanh), hoặc gửi yêu cầu tại trang báo giá nhôm cuộn, nhôm tấm.