كيف يتم تصنيف سبائك الألومنيوم
يقوم نظام السبائك المطاوع -المكون من أربعة أرقام بتجميع المعادن حسب عنصر السبائك الرئيسي: 1xxx عبارة عن ألومنيوم نقي بشكل أساسي، و2xxx يعتمد على النحاس-، و3xxx يعتمد على-المنغنيز، و5xxx يعتمد على-المغنيسيوم، و6xxx يجمع بين المغنيسيوم والسيليكون، و7xxx يعتمد على الزنك-المعتمد على المغنيسيوم والنحاس. التمييز الثاني له نفس القدر من الأهمية في الممارسة العملية: سبائك 2xxx و6xxx و7xxx قابلة للمعالجة بالحرارة-، بينما تكتسب درجات 1xxx و3xxx و5xxx القوة فقط من خلال تصلب الانفعال.
لذا فإن اختيار الدرجة يبدأ بسؤالين: ما هي الخاصية التي تهيمن على التصميم، وهل يمكن معالجة الجزء بالحرارة-بعد تشكيله؟
6061 مقابل 7075: القوة وقابلية اللحام وحالات الاستخدام
| ملكية | 6061-T6 | 7075-T6 |
|---|---|---|
| عناصر صناعة السبائك الرئيسية | ملغ وسي | الزنك والمغنيسيوم والنحاس |
| قوة الشد النموذجية | 310 ميجا باسكال | 572 ميجا باسكال |
| قوة الخضوع النموذجية | 276 ميجا باسكال (240 ميجا باسكال كحد أدنى) | 503 ميجا باسكال |
| قابلية اللحام | ممتاز | فقير؛ فقدان القوة في منطقة اللحام |
| مقاومة التآكل | جيد، بما في ذلك التعرض البحري | معتدل؛ محمية بالكسوة أو الطلاء |
| التطبيقات النموذجية | الإطارات الهيكلية، والأقواس، والأجهزة البحرية، وإطارات الدراجات | ساريات أجنحة الطائرات، والتجهيزات عالية التحميل، ومكونات المنافسة |
6061 هي السبائك الهيكلية ذات الأغراض العامة-: قابلة للحام ومقاومة للتآكل ومتوفرة في نطاق واسع من البثق والألواح. 7075 تصل إلى مستويات قوة تقترب من بعض أنواع الفولاذ ولكنها تضحي بقابلية اللحام وأداء التآكل، لذا فهي مخصصة للأجزاء التي يبرر فيها مسار التحميل التكلفة الإضافية ومتطلبات التشطيب.
قراءة تسميات المزاج
| تعيين | معنى | تأثير |
|---|---|---|
| O | صلب | أنعم حالة وأكثرها تشكيلًا |
| H1x | سلالة تصلب فقط | وترتفع القوة مع ارتفاع الرقم المزاجي من H12 إلى H18 |
| H2x | سلالة تصلب ثم صلب جزئيا | أكثر ليونة قليلاً عند نفس مستوى القوة |
| H3x | سلالة تصلب ثم استقرت | قياسي للورقة مقاس 5xxx، على سبيل المثال . 5052-H32 |
| T4 | الحل معالج بالحرارة ومعتق بشكل طبيعي | قوة معتدلة، قابلية التشكيل جيدة بعد الشيخوخة |
| T6 | يتم معالجة المحلول بالحرارة والعمر الاصطناعي | قوة الذروة لدرجات 6xxx و7xxx |
الفجوة التي يخلقها التهدئة كبيرة. يوفر الصف 1100 الملدن قوة إنتاج تبلغ حوالي 35 ميجا باسكال، في حين يصل 6061-T6 إلى حوالي 276 ميجا باسكال. بالنسبة لقسم معين، غالبًا ما يؤدي اختيار المزاج إلى تغيير سعة الحمولة أكثر من تغيير السبيكة.
لماذا يعتبر 5052 هو الاختيار القياسي للخدمة البحرية
يحتوي 5052 على حوالي 2.5% من المغنيسيوم، الذي يدعم طبقة أكسيد واقية مستقرة في الظروف المحملة بالملح - والرطبة باستمرار. يحافظ هذا النوع على ليونة مفيدة عند درجة حرارة منخفضة، ويقاوم الحشف الحيوي بشكل أفضل من الفولاذ غير المطلي، ويمكن لحامه وتشكيله بسهولة. تعتبر هياكل القوارب وهياكل الرصيف والمكونات العائمة والممرات البحرية من التطبيقات النموذجية؛ يعد أداء الكلال في الخدمة الرطبة أفضل بشكل ملحوظ من العديد من السبائك ذات القوة الأعلى-.
1100 الألومنيوم في المعدات الكيميائية والغذائية
1100 هو أكثر من 99% من الألومنيوم النقي. إنها أكثر ليونة من أي سبيكة في القائمة ولكنها تتمتع بمقاومة ممتازة لمجموعة واسعة من الأحماض والمركبات العضوية، كما أنها غير متفاعلة بشكل أساسي مع حمض الأسيتيك وحمض النيتريك والكحولات. ويدعم هذا المزيج صهاريج تخزين المواد الكيميائية وأنابيب الأدوية وخطوط تجهيز الأغذية حيث يجب تجنب التلوث. تعتبر الموصلية الحرارية العالية ميزة أخرى في ألواح المبادلات الحرارية والأوعية المغلفة.
الخصائص الحرارية والفيزيائية مقارنة بالصلب
| ملكية | سبائك الألومنيوم | الصلب الكربوني |
|---|---|---|
| الموصلية الحرارية | 138–222 واط/م·ك (5052 إلى 1100) | حوالي 50 وات/م·ك |
| التمدد الحراري | 23.6 µm/m·K | حوالي 12 ميكرومتر/م · كلفن |
| نطاق الانصهار | 582-660 درجة حسب الدرجة | حوالي 1370-1538 درجة |
| كثافة | 2.7 جم/سم3 | 7.85 جم/سم3 |
| معامل مرن | حوالي 70 جيجا | حوالي 200 جيجا |
يوصل الألومنيوم الحرارة أسرع بثلاث إلى أربع مرات تقريبًا من الفولاذ ويتمدد بمقدار الضعف تقريبًا عند نفس ارتفاع درجة الحرارة، لذلك تحتاج المسافات الطويلة إلى وصلات تمدد ووصلات منزلقة. تجعل نقطة الانصهار المنخفضة عملية الصب والبثق أسهل بكثير من الفولاذ ولكنها تحد من خدمة درجة الحرارة العالية-ما لم يتم تحديد سبيكة مناسبة ودرجة حرارة التصميم المناسبة.
اختيار سبيكة: مسار عملي
مياه البحر أو رذاذ الملح أو الخدمة الرطبة: اختر 5052 أو 5083 بدلاً من السبائك القابلة للمعالجة بالحرارة-
الإطارات الهيكلية الملحومة: 6061-T6 مع حشو 4043 أو 5356، أو 5052 حيث لا تتوفر معالجة حرارية
القوة القصوى للتركيب الآلي: 7075-T6، مع نظام طلاء للحماية من التآكل
الاتصال الكيميائي أو الصيدلاني أو الغذائي: 1100 للمقاومة الكيميائية النقية، 5052 حيث تكون هناك حاجة إلى مزيد من القوة
تشكيل عميق أو انحناء شديد: صلب بدرجة O، ثم عمر أو قبول القوة المنخفضة للجزء المشكل
الأسئلة المتداولة
س: أيهما أقوى 6061 أم 7075؟
7075-T6 أقوى بمرتين تقريبًا من حيث الإنتاجية، حوالي 503 ميجا باسكال مقابل 276 ميجا باسكال لـ 6061-T6. وتتمثل المقايضة في ضعف قابلية اللحام وضعف مقاومة التآكل، لذلك يتم استخدام 7075 عادةً للأجزاء الآلية أو المثبتة بدلاً من الهياكل الملحومة.
س: ماذا يعني T6 في شهادة المواد؟
إنه يسجل المعالجة الحرارية للمحلول متبوعة بالشيخوخة الاصطناعية للوصول إلى ذروة القوة. لا يمكن إعادة تشكيل الجزء 6061-T6 بعد التعتيق دون فقدان هذا المزاج، لذلك يجب إكمال التشكيل قبل المعالجة الحرارية النهائية.
س: لماذا يتم استخدام 5052 للقوارب بدلاً من سبيكة أقوى؟
تعمل الخدمة البحرية على مكافحة التآكل والإجهاد أكثر بكثير مما تكافئ قوة الشد القصوى. 5052 وتحافظ على طبقة الأكسيد الواقية، وتظل مرنة عند درجة حرارة منخفضة وتلحم دون فقدان سلامة المفصل.
س: هل 1100 مناسب لمعدات الضغط؟
يستخدم 1100 في الصناعات الكيميائية والغذائية بسبب نقائه ومقاومته للتآكل، ولكن قوته المنخفضة تحد من معدلات الضغط. يتم اختيار درجات القوة الأعلى- حيث يتحكم الضغط الداخلي بدلاً من التوافق الكيميائي في سمك الجدار.
س: بكم يتمدد الألمنيوم أكثر من الفولاذ؟
حوالي الضعف، تقريبًا 23.6 مقابل 12 ميكرومتر/م · كلفن. سيتحرك مسار الألمنيوم الذي يبلغ طوله عشرة أمتار عدة ملليمترات أكثر من مسار الفولاذ عند نفس التغير في درجة الحرارة، ولهذا السبب تم تصميم وصلات التمدد.
س: هل يمكن لحام سبيكة قابلة للمعالجة بالحرارة-والمحافظة على قوتها؟
ليس بالكامل. اللحام فوق-يؤدي إلى زيادة عمر المنطقة المتأثرة بالحرارة-ويقلل القوة المحلية بما يصل إلى النصف تقريبًا في درجات 6xxx و7xxx. يقبل التصميم إما المنطقة الناعمة أو ينقل اللحام إلى منطقة ضغط أقل-.
