نظرًا لكون الألمنيوم متاحًا على نطاق واسع على وجه الأرض ، فمن الطبيعي أن يكون للألمنيوم مجموعة واسعة من الاستخدامات في التصنيع وإنتاج الأجزاء. ومع ذلك ، فهل وفرتها فقط هي التي تنسب إلى انتشار استخدامها؟ بالطبع لا! يحتوي الألمنيوم على نسبة عالية جدًا من القوة إلى الوزن ، أعلى حتى من الفولاذ. بالاقتران مع ليونة كبيرة وقابلية ميكانيكية ، فإن استخدام أنواع مختلفة من الألومنيوم في العديد من الصناعات له ما يبرره تمامًا.
كما ذكرنا سابقًا ، هناك درجات مختلفة من الألومنيوم ، ولكل منها خصائص مختلفة. ومن ثم ، ستكون هذه المقالة كدليل لاختيار المواد. أولاً ، سيناقش أنواع مختلفة من درجات الألومنيوم ، واستخدامات الألمنيوم وخصائصه. سيغطي أيضًا أنواع تصنيع النموذج الأولي كل درجة الألومنيوم مناسبة ل. بعد ذلك ، اقرأ حتى النهاية لمعرفة أسهل طريقة لاختيار أفضل درجات الألومنيوم لإنتاج الأجزاء.
خواص الألمنيوم
الخصائص الفيزيائية للألمنيوم
الألومنيوم في شكله النقي معدن ناعم للغاية. ومع ذلك ، لديها سبائك مع قوة ممتازة. إلى جانب الكثافة المنخفضة نسبيًا للألمنيوم ، تمتلك سبائك الألومنيوم أعلى نسبة قوة إلى وزن للمعادن. سبائك الألومنيوم مقاومة أيضًا لدرجات الحرارة المنخفضة والتآكل.
الخصائص الحرارية والكهربائية of الامونيوم
يتميز الألمنيوم بموصلية حرارية كبيرة ، مما يجعله مناسبًا لتصنيع أجزاء التبادل الحراري في السيارات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن بعض سبائك الألومنيوم موصلة للكهرباء أو مقاومة ، مما يعني أن الأسلاك تتكون من سبائك بينما يجد البعض الآخر استخدامها في المواقف التي تتطلب المقاومة الكهربائية.
الخواص الميكانيكية للألمنيوم
اعتمادًا على درجة الألومنيوم ، يمكن أن يكون لها قوة شد عالية جدًا أو منخفضة جدًا. على سبيل المثال ، تتمتع بعض درجات الألومنيوم بقوة شد تصل إلى 100ksi أو منخفضة تصل إلى 1.5ksi.
انعكاسية الألمنيوم
يمكن أن يكون للألمنيوم سطح عاكس للغاية عن طريق تلميعه. هذا يجعل الألومنيوم رائعًا ليعكس الطاقة المشعة ، وهي خاصية مهمة لتركيبات الإضاءة والتجهيزات الزخرفية.
إيجابيات وسلبيات الألمنيوم في التصنيع
الألومنيوم ليس من أكثر المعادن استخدامًا بدون سبب. تتمتع بخصائص تجعلها مرغوبة بشدة في صناعة الآلات. ولكن ، مثل كل الأشياء الجيدة ، فإن للألمنيوم مزاياه وعيوبه.
إيجابيات الألمنيوم في التصنيع
إنه مقاوم للتآكل
الألمنيوم يقاوم التآكل والصدأ. يتأكسد سطح سبائك الألمنيوم بسرعة ، مما يمنحه طبقة واقية من أكسيد الألومنيوم ، مما يساعد على مقاومة التآكل بواسطة العناصر. بفضل اللمسات النهائية الجيدة والصيانة الصحية ، يمكن أن يظل الألمنيوم خاليًا من التآكل حتى في أسوأ الظروف. هذه الخاصية للألمنيوم تجعلها مناسبة للاستخدام للأجزاء لتجربة التعرض لظروف بيئية قاسية.
إنه اقتصادي
إن تكاليف إنتاج الألمنيوم ، وإن لم تكن الأرخص في نهاية المطاف ، غير مكلفة مقارنة بمزاياها. هذا يعني أنه أرخص من المعادن الأخرى التي تقدم نفس المزايا ، وبالتالي فهي الخيار المثالي لمعظم حالات الاستخدام.
إنه قوي وخفيف الوزن
الألمنيوم قوي بشكل استثنائي ، كونه المعدن الذي يتمتع بأعلى نسبة قوة إلى الوزن. هذا يجعلها قابلة للتطبيق في الأجزاء التي توجد فيها حاجة لقوة استثنائية. كما يتضح من نسبة القوة العالية إلى الوزن ، فإن هذه القوة لا تأتي على حساب الوزن. مع كثافة أقل بثلاث مرات تقريبًا من الفولاذ ، فإن سبائك الألومنيوم مناسبة لأجزاء الماكينة التي يجب أن تكون خفيفة قدر الإمكان مع الاحتفاظ بقوة كبيرة.
إنه قابل لإعادة التدوير
الألومنيوم مائة بالمائة قابل لإعادة التدوير. يتطلب الألمنيوم أيضًا طاقة أقل لإعادة التدوير من العديد من المعادن الأخرى ، مما يجعله خيارًا صديقًا للبيئة.
إنها مناسبة لتصنيع الأدوات السريعة
تصنيع الأدوات السريع هي طريقة تصنيع اكتسبت قوة دفع بسبب مزايا توفير التكلفة والمهلة الأسرع. يعد الألمنيوم من أهم المواد المستخدمة في الأدوات السريعة. نظرًا لقابليتها العالية وتكلفتها المعقولة ، من السهل معرفة سبب كون سبائك الألومنيوم هي المفضلة لدى الشركات المصنعة.
يتطلب القليل من الصيانة
تحتفظ أجزاء الألمنيوم بجودتها وخصائصها حتى في أسوأ الظروف. وهذا يجعلها اختيارًا جيدًا للأجزاء التي يصعب الوصول إليها للصيانة الروتينية. يمكن للألمنيوم أيضًا مقاومة درجات الحرارة المنخفضة جدًا دون التصدع أو الفشل.
إنه قابل للتخصيص
نظرًا لقدرتها الكبيرة على الماكينة ، يمكن للألمنيوم أن يتخذ أي شكل تقريبًا. يحافظ الألمنيوم أيضًا على الطلاء جيدًا ، ويمكن أن يحتفظ سطحه بغالبية كبيرة من التشطيبات بنجاح.
سلبيات الألمنيوم في التصنيع
توصل الكهرباء بسهولة
قد تكون هذه ميزة وكذلك عيبًا اعتمادًا على مكان استخدامها. ومع ذلك ، فإنه يجعل سبائك الألومنيوم غير صالحة للاستعمال في بعض المواقف التي تكون فيها المقاومة الكهربائية ذات أهمية.
لديها نقطة انصهار منخفضة
نظرًا لانخفاض نقطة الانصهار ، فإن الألومنيوم غير مناسب للاستخدام في المناطق ذات مستوى الحرارة المرتفع. ومع ذلك ، هناك أنواع من الألومنيوم تعمل على حل هذه المشكلة.
درجات سبائك الألومنيوم
يمكن تجميع سبائك الألومنيوم في فئتين رئيسيتين ، السبائك المصبوبة والسبائك المشغولة.
سبائك مشغولة
تتمتع سبائك الألومنيوم هذه عمومًا بقوة أكبر من سبائك الصب. لديهم أيضًا نظام مكون من أربعة أرقام ، على الرغم من عدم وجود الفاصلة العشرية. تمامًا مثل تعيين الحديد الزهر ، يشير الرقم الأول إلى عنصر السبائك الأساسي. إذا كان الرقم غير صفري ، يشير الرقم الثاني إلى تغيير في السبيكة ، بينما يحدد الرقمان الأخيران السبيكة المحددة في السلسلة. هناك سبع سلاسل من السبائك المشغولة كما هو مذكور أدناه:
سلسلة 1xxx
يجب أن تحتوي سبائك الألومنيوم هذه على نسبة 99٪ من الألومنيوم ، ولذلك يُشار إليها غالبًا باسم الألومنيوم النقي. لديهم قوة منخفضة ويختارهم الميكانيكيون للاستخدام بناءً على مقاومتهم الممتازة للتآكل والتوصيل الكهربائي. كما أنها قابلة للحام ، لكن الميكانيكيين يهتمون باحتياجات اللحام بسبب نقاط انصهارهم المنخفضة.
سلسلة 2xxx
تحتوي هذه السلسلة على النحاس كعنصر رئيسي في صناعة السبائك. يعتبر إجراء المعالجة الحرارية للمحلول هو أفضل طريقة لمعالجة هذه السبائك. نتيجة لذلك ، تمتلك السبائك في هذه السلسلة قوة وصلابة استثنائيتين ولكنها تفتقر إلى مقاومة التآكل لسلسلة السبائك الأخرى. نتيجة لذلك ، يقوم الميكانيكيون عادةً بطلائها أو طلاءها في سبيكة مقاومة للتآكل عندما يكون تطبيقها في بيئة عالية التآكل.
سلسلة 3xxx
تحتوي هذه السبائك على المنغنيز كعنصر أساسي في صناعة السبائك. لديهم قوة معتدلة ولكن لديهم مقاومة ممتازة للحرارة والتآكل. هذا يجعلها مناسبة للغاية للاستخدام كأواني الطبخ. تعتبر قطع غيار المركبات ومحطات الطاقة أمثلة على المجالات الشائعة لتطبيق سلسلة الألمنيوم هذه.
سلسلة 4xxx
تتميز السبائك في سلسلة 4xxx بنقاط انصهار منخفضة ، مما يجعلها مناسبة للاستخدام كمواد حشو عند اللحام. الجمع بين الألومنيوم والسيليكون يشكل معدنًا في هذه السلسلة.
سلسلة 5xxx
هذه هي سبائك الألمنيوم غير القابلة للمعالجة بالحرارة والتي تتمتع بأكبر قوة شد. تتشكل مع المغنيسيوم كعنصر أساسي في صناعة السبائك. نتيجة لذلك ، فهي تمتلك مقاومة كبيرة للتآكل وقابلة للحام بسهولة ، مما يجعلها خيارًا جيدًا للمركبات البحرية وأجزاء المعدات. بالإضافة إلى ذلك ، لديهم قوة شد نهائية ، والتي تتراوح من 18ksi إلى 51ksi.
سلسلة 6xxx
السبائك في هذه السلسلة مقاومة بشكل استثنائي للتآكل. لديهم قوة شد نهائية تتراوح من 18ksi إلى 58ksi. عناصر السبائك الرئيسية في هذه السلسلة هي المغنيسيوم والسيليكون. يمكن أن تعمل هذه السبائك كمواد طلاء للمعادن المعرضة للتآكل. بالإضافة إلى ذلك ، فإن محتوى المغنيسيوم والسيليكون في هذه السبائك يؤدي إلى إنتاج المغنيسيوم السيليسيد ، مما يتيح لها تلقي المعالجة الحرارية للمحلول ، مما يزيد من تقويتها.
سلسلة 7xxx
تستخدم سبائك الألومنيوم هذه الزنك كعامل أساسي في صناعة السبائك. إنها تمتلك بعضًا من أقوى قوى الشد لجميع سبائك الألومنيوم ، مع قوة شد تتراوح من 32 إلى 88ksi. يستخدم الميكانيكيون المعادن في هذه السلسلة لتصنيع أجزاء من الآلات والمعدات التي ستخضع لضغط شديد ، مثل معدات الطيران والمعدات الرياضية. يمكن أيضًا إضافة عناصر أخرى مثل النحاس لتعديل خصائص هذه السلسلة من الألمنيوم المصبوب.
سبائك الصب
يمكن أن تكون هذه إما قابلة للمعالجة بالحرارة أو غير قابلة للمعالجة بالحرارة. يستخدم نظامًا مكونًا من أربعة أرقام مع فاصلة عشرية قبل الرقم الأخير. يخبرنا الرقم الأول عن عنصر السبائك الرئيسي. يحدد الرقمان التاليان السبيكة ، بينما يخبرنا الرقم الموجود خلف العلامة العشرية ما إذا كانت سبيكة أم صب.
الفروق بين السبائك المصبوبة والمطاوعة
- تمتلك سبائك الصب عمومًا قوة شد أقل من السبائك المشغولة نظرًا لمدى صعوبة إزالة العيوب التي تنشأ في عملية الصب.
- تكلفة سبائك الصب أقل للكيلوغرام الواحد من السبائك المشغولة.
- سبائك الألومنيوم المطاوع لديها قابلية تشغيل أسهل من السبائك المصبوبة.
- يمكن للأجزاء المصنوعة من سبائك الألمنيوم المطاوع أن تعطي تشطيبات سطحية أفضل من تلك المصنوعة من سبائك الصب.
أنواع الألمنيوم شائعة الاستخدام
المنيوم 6061-T6
كما يمكنك أن تقول من الاسم ، فإن سبائك الألومنيوم هذه تنتمي إلى سلسلة 6xxx. الرقم الثاني هو صفر ، وهذا يخبرنا أن هذه السبيكة هي ألومنيوم تجاري بكل شوائبه. يشير الرقمان الأخيران ، 61 ، إلى تكوين هذه السبيكة المعينة (97.9٪ ألومنيوم ، 0.6٪ سيليكون ، 1.0٪ مغنيسيوم ، 0.2٪ كروم ، 0.28٪ نحاس). يعني T6 أنه قد تم معالجته حرارياً وأصبح قديمًا. 6061 ألومنيوم لديه قوة شد ناتجة تبلغ 40 ksi وقوة شد نهائية تبلغ 45 ksi. هذا يعني أن هذا الألمنيوم يتمتع بقوة عالية وهو مناسب حتى للتطبيقات الهيكلية. 6061 الألومنيوم هو أيضا مقاومة للتآكل. تجد استخدامه في الغالب في أجزاء للمبادلات الحرارية والمعدات الإلكترونية والمركبات.
المنيوم 7075-T6
7075 الألومنيوم من سلسلة 7xxx ، مما يشير إلى أنه يستخدم الزنك كعنصر أساسي في صناعة السبائك ولديه قوة شد عالية. 90٪ من هذه السبيكة ألومنيوم ، 5.6٪ زنك ، 2.5٪ منجنيز ، 0.23٪ منجنيز ، 1.6٪ نحاس. مع كثافة خفيفة نسبيًا تبلغ 2.81 جم / سم 3 وقوة شد قصوى تبلغ 83 ksi ، يعتبر 7075 من الألومنيوم أحد أقوى وأخف سبائك الألومنيوم المتاحة. يعني T6 ، بالطبع ، أنه خضع للمعالجة الحرارية. تستخدم تروس الماكينة وتركيبات الطائرات هذه السبائك.
الألومنيوم 5052
الألومنيوم 5052 قوي بشكل معتدل ويوفر مقاومة ممتازة للتآكل. نظرًا لأنه لا يحتوي على أي نحاس ، فهو مفيد بشكل استثنائي في تطبيقات المياه المالحة. تجدر الإشارة إلى أن هذه السبيكة من سلسلة 5xxx وبالتالي فهي غير قابلة للمعالجة بالحرارة. غالبًا ما تكون الأجزاء التي يتم تصنيعها من هذه السبيكة للمعدات البحرية.
الألومنيوم 6063
6063 الألومنيوم ، الذي يشار إليه غالبًا بالألمنيوم المعماري ، هو سبيكة من الألمنيوم من المغنيسيوم والسيليكون. هذه السبيكة ذات قوة معتدلة وذات مرونة عالية ، مما يجعلها مناسبة لتشكيل القوالب. إن وجود سيليكات المغنيسيوم ومحتواها المنخفض من النحاس يجعلها شديدة المقاومة للتآكل وبالتالي فهي مناسبة للاستخدام المكشوف. تستخدم الأجزاء المصنعة من هذا الألمنيوم في المنتجات المعمارية والأنابيب والأنابيب والأثاث.
كيفية اختيار درجة الألومنيوم المناسبة
هناك عدة أنواع من درجات الألومنيوم للاختيار من بينها. أنواع مختلفة من درجات الألومنيوم لها خصائص مختلفة من قابلية اللحام ، والقوة ، ومقاومة التآكل ، وما إلى ذلك. تختار درجة بناءً على الخصائص المهمة لحالة الاستخدام الخاصة بك. يجب عليك مراعاة العوامل التالية قبل اتخاذ القرار.
ضع في اعتبارك تصنيف قابلية الماكينة الخاص بها
سيعطي تصنيف التشغيل الآلي لسبائك الألومنيوم فكرة عن توافقها مع التصنيع باستخدام الحاسب الآلي العمليات. سيكون من السهل قطع وتشطيب سبائك الألومنيوم ذات القابلية الميكانيكية الجيدة. هذا يجعلها مناسبة لإنتاج أجزاء آلة معقدة ومعقدة. الألومنيوم 2011 ، على سبيل المثال ، لديه قدرة ميكانيكية ممتازة.
ما هي التكلفة والتوافر؟
تعد تكلفة سبائك الألومنيوم من أهم العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار درجة الألومنيوم للمشروع. إن العثور على تقاطع بين التكلفة المستهدفة وأنسب العقارات في هذا النطاق السعري سيشكل أساسًا جيدًا لعملية الإنتاج. أيضًا ، سيحدد سعر درجة الألمنيوم المختارة مدى توفر درجة الألمنيوم. سيكون التوفر أيضًا مهمًا جدًا لأن سبيكة الألومنيوم النادرة قد تبطئ عملية الإنتاج نظرًا للصعوبة التي ينطوي عليها شرائها.
ما مدى قابلية سبائك الألومنيوم للتطبيق؟
يشير هذا إلى مدى سهولة اتخاذ درجة الألومنيوم أشكالًا مختلفة. تتمتع السبائك عالية المرونة بإمكانية تشغيل جيدة جدًا وتجد استخدامًا في الحالات التي تكون فيها مقاومة الإجهاد الممتازة أمرًا بالغ الأهمية ، مثل أجزاء الطائرات.
هل هو قابل للحام؟
تعد قابلية اللحام في السبيكة عاملاً مهمًا يجب مراعاته فيما إذا كان يجب لحام الجزء المصنوع بأجزاء أخرى. على سبيل المثال ، يعتبر الألمنيوم 3003 اختيارًا جيدًا إذا كانت قابلية اللحام مهمة.
هل هو مقاوم للتآكل؟
يحدد موقع استخدام الجزء المصنّع ما إذا كان يجب أن يكون مقاومًا للتآكل أم لا. على سبيل المثال ، يجب أن تتمتع الأجزاء المصنوعة للتطبيقات البحرية أو الكيميائية بمقاومة ممتازة للتآكل.
هل هو قابل للمعالجة بالحرارة؟
المعالجة الحرارية هي استخدام درجات الحرارة القصوى لتلطيف سبائك الألومنيوم. تساعد المعالجة الحرارية على زيادة قوة سبيكة الألومنيوم. يجب أن تلاحظ أي أنواع من سلاسل الألومنيوم قابلة للمعالجة بالحرارة وأيها غير قابل للمعالجة.
ما مدى قوة السبيكة؟
تحدد القوة مقدار الضغط الذي يمكن أن تتحمله السبيكة قبل أن تتشوه. لذلك ، يجب أن تتكون الأجزاء المعرضة للضغط العالي بشكل طبيعي من سبائك الألومنيوم عالية القوة.
تطبيقات الألمنيوم
الألومنيوم معدن له تطبيقات واسعة النطاق في مختلف الصناعات. فيما يلي بعض الأمثلة للقطاعات التي تستخدم فيها أجزاء ومنتجات الألمنيوم على نطاق واسع:
القطاع الطبي
في صناعة تكون فيها النظافة والتوافق البيولوجي إلزاميين ، صعدت أجزاء ومنتجات الألمنيوم إلى هذه المهمة. تتكون الأدوات الطبية من أنواع مختلفة من الألمنيوم ، مثل الأدوات الجراحية وأدوات تقويم العظام. بالإضافة إلى ذلك ، فإن بعض المعدات ذات الاستخدام العام مثل الصواني والحاويات تحتوي أيضًا على الألومنيوم كمكون رئيسي
صناعة الطيران
تتطلب الطائرات مواد بناء خفيفة الوزن وقوية. مع نسبة عالية من القوة إلى الوزن للألمنيوم ، فهي تتناسب تمامًا مع الفاتورة. تضمن هذه السمة أيضًا أنها يمكن أن تحمل نفس القدر من البضائع مثل المعادن الأقوى منها. بالإضافة إلى ذلك ، بفضل مقاومتها العالية للتآكل ، تساعد أيضًا على منع تلف الطائرة عند تعرضها لظروف بيئية قاسية.
الصناعة الكهربائية
يستخدم مصنعو الإلكترونيات الاستهلاكية باستمرار سبائك الألومنيوم في منتجاتهم بسبب التوصيل الحراري الممتاز. تم استخدام هذه السمة في المكونات الكهربائية مثل بالوعة الحرارة ومكونات التبريد لمعالجات الرسوم.
صناعة السيارات
يجب أن تكون المركبات المثالية خفيفة الوزن ومتينة وصديقة للبيئة. الألومنيوم معدن يمكن أن يساعد في تحقيق هذه الأهداف. نظرًا لخصائص وزنها الخفيف ومستوى متانتها العالي ، يمكن للمركبات أن تكون رشاقة مع الحفاظ على متانتها. كما أن استخدام الألمنيوم يجعل قطع غيار السيارات قابلة لإعادة التدوير ، وبالتالي تحسين استدامة السيارات التي تستخدم قطع الألمنيوم.
خاتمة
الألومنيوم معدن متعدد الاستخدامات للغاية وله خصائص مختلفة اعتمادًا على العناصر التي يتم دمجها معها. بالإضافة إلى ذلك ، تتميز الأنواع المختلفة من الألمنيوم بخصائص مختلفة ، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في الصناعات المختلفة. ومع ذلك ، نظرًا للمجموعة الواسعة من خيارات سبائك الألومنيوم المتاحة تحت تصرفك ، فقد تجد صعوبة في اختيار واحدة لتصميم النموذج الأولي الخاص بك.
في RapidDirect ، نقدم المشورة المهنية بشأن أفضل المواد لمشاريع المعالجة المختلفة. تواصل اليوم للمساعدة في حل معضلة اختيار المواد الخاصة بك.
