مقالات

  • ویژگی های عمومی آلومینیوم

    جدول زیر گروه آلیاژهای آلومینیوم، عناصر آلیاژی مورد استفاده و دو گروه معرفی شده در بالا را مشخص می کند. شماره اول هر گروه عنصر آلیاژ اصلی را مشخص می کند. به عنوان مثال، آلیاژ 6105-T5 یک آلیاژ عملیات حرارتی پذیر با عناصر آلیاژی منیزیم و سیلیکون است.
    داشتن ترکیبی از خواص ویژه، آلومینیوم و آلیاژهای آن را به یکی از متنوع ترین و اقتصادی ترین فلزات برای کاربردهای مختلف از فویل های بسیار نرم گرفته تا آلیاژهای مهندسی با استحکام بالا تبدیل کرده است. آلیاژهای آلومینیوم پس از فولاد رتبه دوم پرمصرف ترین فلزات را به خود اختصاص داده است.

    چگالی آلومینیوم 2.7 g/cm3 است، تقریبا یک سوم چگالی فولاد (7.83 g/cm3). وزن کم همراه با استحکام بالای برخی از آلیاژهای آلومینیوم (حتی بیشتر از برخی فولادهای ساختمانی) امکان طراحی و ساخت سازه های با استحکام بالا و سبک وزن را فراهم می کند. داشتن آلیاژی با نسبت استحکام به وزن بالا به ویژه در طراحی انواع ماشین آلات متحرک بسیار مورد نیاز است.

    آلومینیوم نسبت به اکسیداسیون تدریجی که منجر به زنگ زدن فولاد می شود مقاوم است. سطح آلومینیوم با اکسیژن واکنش می دهد و یک لایه خنثی اکسید آلومینیوم به ضخامت تنها چند میکرون تشکیل می دهد که از سطح آلومینیوم در مقابل اکسیداسیون بیشتر محافظت می کند. بر خلاف فولاد، اکسید آلومینیوم شفاف است و بسیار چسبنده بوده و تخریب نمی شود.

    سطح آلومینیوم می تواند بسیار بازتابنده باشد. آلومینیوم رسانایی الکتریکی و هدایت حرارتی مناسبی دارد. رسانایی الکتریکی آلومینیوم اگرچه کمتر از مس است، اما به دلیل وزن کمتر آلومینیوم رسانایی ویژه آن (نسبت رسانایی به چگالی) دو برابر مس است. جهت داشتن استحکام و رسانایی بالا، کابل های بلند آلومینیومی با مغزی فولادی تولید می شود.

    آلومینوم غیر فرومغناطیس است، این خاصیت در کاربردهای صنایع الکتریکی و الکترونیک بسیار مهم است. خاصیت غیر آتش زا بودن آلومینیوم کاربرد آن را در جابه جایی و کنترل مواد قابل انفجار ممکن کرده است. آلومینیوم غیر سمی است و معمولا به عنوان ظرف های کنسرو غذایی و قوطی های نوشیدنی استفاه می شود.

    گروه های آلومینیوم آلیاژی
    سیستم انجمن آلومینیوم به عنوان معروف ترین انجمن آلومینیوم در آمریکا، آلیاژ های آلومینیوم را به دو گروه کلی کارشده (تولید شده توسط فرآیندهای شکل دهی) و ریخته شده (تولید شده با فرآیند ریخته گری) تقسیم کرده است. نامگذاری آلیاژهای ریخته شده و کارشده با هم متفاوت است.

    کاربرد آلیاژ های آلومینیوم:
    آلیاژهای آلومینیوم در بسیاری از کاربردها اقتصادی هستند. آنها در صنعت خودروسازی، صنعت هوافضا، در ساخت ماشین آلات، لوازم و سازه ها، به عنوان ظروف پخت و پز، به عنوان پوشش برای هوزینگ تجهیزات الکترونیکی، به عنوان مخازن تحت فشار برای کاربردهای برودتی و در کاربردهای بی شمار دیگری استفاده می شود. جداول زیر لیستی از کاربردهای معمول آلیاژهای کارشده و ریخته شده را ارائه می دهد.

  • آلیاژهای آلومینیوم کارشده

    آلیاژهای آلومینیوم کارشده
    برای آلیاژهای کارشده از یک سیستم نامگذاری چهار رقمی استفاده می شود:

    1xxx: آلومینیوم غیر آلیاژی، خالص (99.00%) است و اساسا در صنایع الکتریکی و شیمیایی استفاده می شود. ویژگی این گروه مقاومت به خوردگی عالی، رسانایی الکتریکی و هدایت حرارتی بالا، استحکام مکانیکی پایین و شکل پذیری عالی است. آهن و سیلیکون ناخالصی های اصلی است.

    2xxx: در این گروه مس عنصر آلیاژی اصلی است. ممکن است در برخی آلیاژهای این گروه منیزیم نیز افزوده شود. این آلیاژها به دلیل استحکام بالا (تنش تسلیم 455 MPa) بیشتر در ساخت هواپیما و صنایع فضایی استفاده می شود. نیاز به عملیات محلول سازی دارد و در این شرایط استحکامی درحد و حتی بیشتر از فولاد کم کربن دارد. پیرسختی می تواند استحکام این گروه را افزایش دهد.

    مقاومت به خوردگی این آلیاژها کمتر از دیگر آلیاژهای آلومینیوم است و تحت شرایطی می تواند به خوردگی بین دانه ای حساس شود. لذا این آلیاژها معمولا توسط یک لایه آلومینیوم خالص یا آلومینیوم 6xxx کلد (clad) می شود.

    3xxx: منگنز عنصر آلیاژی اصلی است. به عنوان آلیاژ عمومی برای کاربردهای معماری استفاده می شود. این آلیاژ غیرقابل عملیات حرارتی بوده اما استحکام 20 درصد بیشتر از گروه 1xxx است.

    4xxx: سیلیکون عنصر آلیاژی اصلی است که می تواند تا 12% افزوده شود که منجر به کاهش دمای ذوب آلیاژ می شود. به این دلیل در میله های جوش و ورق های بریزینگ کاربرد دارد.

    5xxx: در این گروه منیزیم عنصر آلیاژی اصلی است، در بدنه قایق، سکوها و دیگر محصولات در معرض محیط دریایی استفاده می شود. اثر استحکام بخشی منیزیم بیشتر از منگنز است و 0.8% اثری برابر با 1.25% منگنز دارد. قابلیت جوشکاری مناسب و مقاومت به خوردگی عالی در محیط دریایی دارد. آلیاژهای با منیزیم بالا دارای محدودیت کار سرد و دمای کاری است (بیشتر از 3.5% منیزیم برای دماهای بالاتر از 65 °C) برای اجتناب ترک تنش خوردگی است.

    6xxx: آلیاژهای که منیزیم و سیلیکون عناصر آلیاژی اصلی هستند، معمولا برای اکسترودرهای معماری و اجزای خودرو استفاده می شود. نسبت سیلیکون به منیزیم به گونه ای است که برای تشکیل Mg2Si مناسب باشد و لذا این آلیاژ قابلیت عملیات حرارتی داشته باشد. هرچند استحکام این آلیاژها کمتر از گروه 2xxx و 7xxx است، اما این آلیاژها شکل پذیری، قابلیت جوشکاری، ماشینکاری و مقاومت به خوردگی خوب همراه با استحکام متوسط دارند.

    7xxx: آلیاژهای که در آنها روی (از 1 تا 8 درصد وزنی)، عنصر آلیاژی اصلی است (اگرچه عناصر دیگر مانند مس، منیزیم، کروم و زیرکونیم نیز ممکن است وجود داشته باشد) و در اجزای سازنده هواپیما و دیگر کاربردهایی که نیاز به استحکام بالا دارد، استفاده می شود. این سری با تنش تسلیم بیشتر از 500 مگاپاسکال با استحکام ترین آلیاژ آلومینیوم است.

    8xxx: این گروه دربردارنده آلیاژهایی با ترکیب مختلف است. این آلیاژها ممکن است دارای مقدار قابل توجهی از قلع، لیتیم و / یا آهن باشند.

    در آلیاژهای آلومینیوم کارشده، گروه های 2xxx، 6xxx و 7xxx و برخی از آلیاژهای 8xxx قابل عملیات حرارتی (رسوب سختی) هستند. محدوده استحکام این آلیاژها و همچنین روش استحکام دهی آنها در جدول زیر لیست شده است:

    شکل نهایی محصولات آلومینیوم آلیاژی کارشده و ترکیب شیمیایی اسمی آنها در جدول زیر آورده شده است:

  • آلیاژهای ریخته گری

    آلیاژهای ریخته گری
    آلیاژهای ریخته گری با یک سیستم سه رقمی توصیف می شوند که در انتها دارای یک عدد اعشاری نیز هستند. اعشارهای .1 و .2 مربوط به ترکیب شیمیایی شمش است که بعد از ذوب و تنظیم ترکیب مذاب، بايد مطابق با الزامات ترکیب شیمیایی ريختگی باشد. گروه های آلیاژی برای ترکیب های ریخته گری شامل موارد زیر است:

    1xx.x: ترکیبات غیر آلیاژی (خالص)، به خصوص برای ساخت روتور مورد استفاده قرار می گیرد.

    2xx.x: در این گروه مس عنصر آلیاژی اصلی است و می تواند بیشترین استحکام در بین آلیاژهای ریخته گری داشته باشد. این گروه همچنین بیشترین استحکام و سختی را در دمای بالا دارد. عملیات حرارتی این گروه باید به گونه ای مناسب انجام شود تا مقاومت به ترک تنش-خوردگی حداکثر شود.

    3xx.x: آلیاژهای که در آن سیلیکون عنصر آلیاژی اصلی است. عناصر آلیاژی دیگری مانند مس و منیزیم نیز افزوده شوند. این گروه تقریبا 90% از کل تولیدات ریخته گری به شکل نهایی را به خود اختصاص داده است. این گروه به سه قسمت تقسیم می شود: Al-Si-Mg، Al-Si-Cu و Al-Si-Cu-Mg.

    4xx.x: آلیاژهای که در آن سیلیکون عنصر آلیاژی اصلی است. کاربرد اصلی این گروه در مواردی است که تلفیقی از استحکام متوسط، شکل پذیری خوب و مقاومت به ضربه نیاز باشد. نرده های پل مثالی از این کاربردها است.

    5xx.x: آلیاژهای که منیزیم عنصر آلیاژی اصلی است. دارای مقاومت به خوردگی خوب و ماشینکاری مناسب و شکل نهایی جذاب در حالت اندایز شده است.

    7xx.x: روی عنصر آلیاژی اصلی است. دیگر عناصر آلیاژی مانند مس و منیزیم نیز ممکن است افزوده شود. مقاومت به خوردگی مناسب، شکل نهایی خوب و قابلیت استحکام پذیری عالی با پیرسازی طبیعی از ویژگی های اصلی این گروه است.

    8xx.x: قلع عنصر آلیاژی اصلی است. به دلیل لثر روانکاری قلع، این آلیاژ برای کاربردهای یاتاقانی توسعه یافته است.

    گروه های 2xx، 3xx و 7xx از این آلیاژهای ریخته شده قابلیت عملیات حرارتی دارند. محدوده استحکام قابل دستیابی در گروه های مختلف آلیاژهای ریخته شده در جدول زیر لیست شده است:

    محصولات آلومینیوم ریخته شده و ترکیب شیمیایی اسمی آنها در جدول زیر آورده شده است:

  • کاربرد آلیاژ های آلومینیوم

    آلیاژهای آلومینیوم در بسیاری از کاربردها اقتصادی هستند. آنها در صنعت خودروسازی، صنعت هوافضا، در ساخت ماشین آلات، لوازم و سازه ها، به عنوان ظروف پخت و پز، به عنوان پوشش برای هوزینگ تجهیزات الکترونیکی، به عنوان مخازن تحت فشار برای کاربردهای برودتی و در کاربردهای بی شمار دیگری استفاده می شود. جداول زیر لیستی از کاربردهای معمول آلیاژهای کارشده و ریخته شده را ارائه می دهد.

    آلیاژهای کارشده

    آلیاژ توصیف و کاربردهای انتخابی آلیاژ آلیاژ توصیف و کاربردهای انتخابی آلیاژ
    1100 آلومینیوم خالص تجاری، مقاوم در برابر حملات شیمیایی و جوی. کم هزینه، مناسب برای کشش عمیق و جوشکاری آسان. کاربردها: کاربردهای با خلوص بالا مانند تجهیزات پروسس شیمیایی. پلاک اسم تجهیزات، ورقکاری، تیغه های فن، پوشش دیگ بخار، ظروف و ... 3004 ورقکاری، مخازن ذخیره، کاربرد کشاورزی، محصولات ساختمان، ظروف، الکترونیک، مبلمان، تجهیزات آشپزخانه، وسایل نقلیه تفریحی، کامیون ها و تریلر ها
    1350 رسانای برق 3105 نمای ساختمان مسکونی، اتاق های قابل حمل، ورقکاری، قطعات خودرو،، الکترونیک، مبلمان، بیمارستان و تجهیزات پزشکی، تجهیزات آشپزخانه، کامیون و تریلر
    2011 محصولات ماشینکاری پیچی. قطعات وسایل خانگی، مهمات، خودرو، الکترونیک، اتصال دهنده ها، سخت افزار، قطعات ماشین 5083 برای تمام انواع قطعات جوش شده، اجزای دریایی و مخازن نیاز به حداکثر استحکام جوش. در مخازن تحت فشار تا 65 درجه سانتیگراد و در بسیاری از کاربردهای برودتی، پل ها، واگن های حمل و نقل، برج های تلویزیون، سکوهای حفاری، تجهیزات حمل و نقل، اجزای موشک و بدنه کامیون. مقاومت در برابر خوردگی خوب
    2017 محصولات ماشینکاری پیچی، فیتینگ ها، اتصال دهنده ها قطعات ماشین 5086 کاربردهای مشابه 5083، به ویژه اگر مقاومت در برابر خوردگی تنشی یا خوردگی اتمسفری مهم باشد
    2024 برای کاربردهای سازه ای با استحکام بالا ماشینکاری بسیار عالی در تمپر-T شکل پذیری و مقاومت به خوردگی خوب. 2024 با clad آلومینیوم خالص (Alclad) ترکیبی از استحکام بالای 2024 و مقاومت در برابر خوردگی آلومینیوم تجاری خالص را دارد. کاربرد: چرخ های کامیون، بسیاری از قطعات هواپیما، چرخ دنده ها برای ماشین آلات، محصولات ماشین پیچ، قطعات خودرو، سیلندر و پیستون، اتصال دهنده ها، قطعات دستگاهی، مهمات، تجهیزات تفریحی، پیچ ها و پرچ ها 5052 استحکام بیشتر از 3003 و شکل پذیر تر. جوش پذیری و مقاومت در برابر خوردگی خوب. کاربردها: مخازن تحت فشار، تیغه های فن، مخازن، پانل های الکترونیکی، شاسی الکترونیکی، ورق فلزی استحکام متوسط، لوله های هیدرولیک، لوازم خانگی، کاربردی کشاورزی و معماری، قطعات خودرو، محصولات ساختمان، تجهیزات شیمیایی، ظروف، ظروف پخت و پز، اتصالات، علائم بزرگراه، تجهیزات بیمارستان و پزشکی، تجهیزات آشپزخانه، صنایع دریایی، راه آهن، وسایل نقلیه تفریحی،
    2219 کاربردهای سازه ای دما بالا تا 350 درجه سانتیگراد. استحکام جوش بالا 5056 غلاف کابل، پرچ ها برای منیزیم، توری، زیپ، خودرو، سیم حصار، اتصال دهنده ها
    3003 پرکاربردترین آلیاژ عمومی آلومینیوم. استحکام بیشتر از 1100 با همان شکل پذیری و قابلیت جوشکاری. برای استفاده عمومی از جمله ورقکاری، مهرزنی (حکاکی)، مخازن سوخت، تجهیزات شیمیایی، ظروف، کابینت، لاینر فریزر، ظروف پخت و پز، مخازن تحت فشار، مخازن ذخیره سازی، کاربرد کشاورزی، قطعات لوازم خانگی، معماری، الکترونیک، تجهیزات فن، پلاک اسم تجهیزات، وسایل نقلیه تفریحی، کامیون ها و تریلر ها. 5054 برای تمام انواع مجموعه های جوش داده شده، مخازن، مخازن تحت فشار. کد ASME تا 205 درجه سانتی گراد (400 درجه فارنهایت) تایید شده است. همچنین در حمل و نقل برای تانکرهای جاده ای آسفالتی و جابجایی استفاده می شود؛ همچنین برای پراکسید هیدروژن و مخازن ذخیره سازی شیمیایی
    5456 برای انواع مجموعه های جوش داده شده، مخازن ذخیره سازی، مخازن تحت فشار و اجزای دریایی. مورد استفاده در جایی که بهترین جوش و بیشترین استحکام مورد نیاز است. محدود به دمای زیر 65 درجه سانتیگراد (150 درجه فارنهایت) 5657 برای قطعات انودایزشده و وسایل برقی و پلاک های نامگذاری
    6061 شکل پذیری، قابلیت جوشکاری، مقاومت در برابر خوردگی و استحکام بالا در حالت تمپر-T. آلیاژهای همه کاره مناسب برای طیف گسترده ای از کاربردها سازه ای و جوشی شامل قطعات کامیون، راه آهن، خطوط لوله، کاربردهای دریایی، مبلمان، کاربردهای کشاورزی، هواپیما، معماری، قطعات خودرو، محصولات ساختمان، تجهیزات شیمیایی، کاربرد الکترونیکی، اتصال دهنده ها، سیم حصار، تیغه فن، ورق فلز عمومی، علائم بزرگراه، بیمارستان و تجهیزات پزشکی، تجهیزات آشپزخانه، قطعات ماشین، تفنگ، تجهیزات تفریحی، وسایل تفریحی و مخازن ذخیره سازی 6063 استفاده در نرده لوله، مبلمان، اکسترودرهای معماری، لوازم خانگی، قطعات خودرو، محصولات ساختمان، قطعات الکتریکی و الکترونیکی، علائم بزرگراه، تجهیزات بیمارستان و پزشکی، تجهیزات آشپزخانه، کاربرد دریایی، قطعات ماشین، لوله، واگن های راه آهن، تجهیزات تفریحی ، وسایل نقلیه تفریحی، کامیون ها و تریلرها
    7050 آلیاژهای با مقاومت بالا در هواپیما و سایر سازه ها. همچنین در مهمات و تجهیزات تفریحی استفاده می شود 7075 برای هواپیما و سایر کاربردهایی که نیاز به بیشترین استحکام دارد. Alclad 7075 ترکیبی از مزایای استحکام 7075 با خواص مقاوم در برابر خوردگی سطح آلومینیوم خالص تجاری است. همچنین در قطعات ماشین و تفنگ استفاده می شود

    آلیاژهای ریخته گری

    100.0 روتورهای الکتریکی بزرگتر از 152 میلیمتر (6 اینچ) در قطر 360.0 قطعات جانبی موتور ؛ پوسته تجهیزات؛ صفحات پوششی؛ ریخته گری صنایع دریایی و هواپیمایی
    201.0 اجزا سازه ای؛ سر سیلندر و پیستون؛ پمپ، چرخ دندهو هوزینگ در هوافضا A360.0 صفحات پوششی، پوسته تجهیزات، قطعات سیستم آبیاری؛ قطعات جانبی موتور، لولا
    208.0 ریخته گری عمومی؛ بدنه شیر، منیفولدها و دیگر قطعات تحت فشار 380.0 هوزینگ دستگاه چمن زنی و فرستنده های رادیویی، ریخته گری ترمز بادی، پوسته چرخ دنده
    222.0 بوشینگ؛ قطعات متر، بلبرینگ؛ پیستون خودرو؛ سر سیلندر A380.0 کاربرد نیازمند استحکام در دمای بالا
    238.0 صفحات تنها برای اتو برقی 384.0 پیستون ها و دیگر قطعات با شرایط کاری شدید؛ قطعات
    انتقال اتوماتیک
    242.0 پیستون سنگین، سر سیلندر هوا خنک شونده، هوزینگ ژنراتور هواپیما 390.0 پیستون های موتور احتراق داخلی، بلوک ها، منیفولدها و سر سیلندر
    A242.0 دیزل و پیستون هواپیما؛ سر سیلندر هوا خنک شونده، هوزینگ ژنراتور هواپیما 413.0 معماری، زینتی، دریایی وتجهیزات مواد غذایی و لبنیات
    B295.0 هوزینگ چرخ دنده؛ اتصالات هواپیما؛ میله های اتصال کمپرسور؛ فریم های صندلی قطار A413.0 پیستون موتور قایق؛ تجهیزات دندانپزشکی؛ قاب ماشین های چاپ؛ هوزینگ لامپ های خیابانی
    308.0 آلیاژ عمومی برای ریخته گری در قالب های دائمی، بازتابنده ها و مشبک های تزئینی 443.0 آشپزخانه، اتصالات لوله ؛ اتصالات دریایی، قالب های تایر، بدنه کاربراتور
    319.0 کرنکیس موتور (Engine crankcases)، مخازن بنزین و گازوئیل، پانل های روغن ماشین، فریم های ماشین چاپگر؛ قطعات موتور 514.0 اتصالات برای صنایع شیمیایی و فاضلاب؛ تجهیزات لبنی و مواد غذایی؛ قالب تایر
    332.0 پیستون خودرو و ماشین سنگین؛ قرقره ها A514.0 ریخته گری در قالب دائمی اتصالات معماری و قطعات زینتی
    333.0 قطعات گاز متر و رگولاتور؛ بلوک های دنده؛ پیستون؛ قطعات عمومی ریخته گری خودرو 518.0 ریخته گری قطعات معماری و تزئینی؛ قطعات نقاله؛ ریخته گری قطعات هواپیما و صنایع دریایی
    354.0 قطعات ریخته گری با استحکام متوسط برای صنعت هوافضا 520.0 اتصالات هواپیما، فریم های محافظ مسافر در راه آهن؛ فریم کامیون و اتوبوس
    355.0 ریخته گری ماسه ای: پیستون کمپرسور هوا؛ دستگاه پرینت مطبوعاتی؛ جکت آب، crankcases، قالب دائمی: پروانه؛ اتصالات هواپیما ؛ چرخ دنده ها، پوسته کمپرسور موتور جت 535.0 تجهیزات و کاربردهایی که پایداری ابعادی مهم است
    356.0 ریخته گری ماسه ای: پیستون کمپرسور هوا؛ ریخته گری رینگ، پوسته جعبه انتقال، پانل های روغن، بدنه پمپ. قالب دائمی: قطعات ماشین ابزار؛ چرخ های هواپیما؛ ریخته گری هواپیما، نرده پل A712.0 ریخته گری همه منظوره که نیاز به لحیم کاری بعدی دارد
    A356.0 قطعات ساختمانی نیازمند استحکام بالا؛ قطعات ماشین؛ قطعات شاسی کامیون 713.0 قطعات خودرو؛ پمپ ها؛ قطعات تریلر؛ تجهیزات معدن
    357 کاربردهای مقاوم در برابر خوردگی و فشار 850.0 بوش و بلبرینگ برای راه آهن
    359 ریخته گری استحکام بالا برای صنعت هوافضا A850.0 یاطاقان های غلتکی و کاربردهای مشابه