الألومنيوم في الفن المعاصر: اختيار السبائك والتصنيع والتشطيب

لماذا يناسب الألومنيوم النحت المعاصر؟

يوفر الألومنيوم ثلث كثافة الفولاذ عند صلابة تكون عادة كافية للنحت، ويتطلب نطاقًا واسعًا من معالجات الأسطح، بدءًا من الأنودة اللامعة للمرآة إلى طبقة مسحوق مسطحة غير لامعة. وتسمح قوتها المحددة بنقل كميات كبيرة مصنعة وتركيبها بمعدات رفع متواضعة، كما توفر طبقة الأكسيد الخاصة بها مقاومة مفيدة للتآكل في الأماكن الخارجية بشرط اختيار عائلة السبائك بشكل صحيح.

والمقايضة-تتمثل في أن الألومنيوم يتمتع بمعامل خطي للتمدد الحراري يبلغ حوالي 23 × 10^-6لكل كلفن، أي ضعف الفولاذ تقريبًا. في قطع الوسائط- المختلطة، يجب استيعاب عدم التطابق هذا في التصميم المشترك بدلاً من استيعابه بواسطة المادة.

اختيار السبائك والمزاج للتصنيع

تعمل الاستوديوهات عادةً من خلال مجموعة صغيرة من -الدرجات المميزة جيدًا. ويعطي الجدول أدناه الخريطة العملية.

تصل الدرجات القابلة للمعالجة بالحرارة-مثل 6061 إلى قوة أعلى من خلال المعالجة بالمحلول والتعمير الاصطناعي، ولكنها تتشقق إذا تم ثنيها بإحكام في حالة T6، لذا فإن نصف قطر الانحناء الذي لا يقل عن ضعفين إلى ثلاثة أضعاف السُمك يعتبر قاعدة بداية معقولة. تتشكل الدرجات غير القابلة للمعالجة بالحرارة-مثل 5052 و5083 بسهولة أكبر وتحتفظ بخصائصها في المنطقة الملحومة بشكل أفضل بكثير.

ممارسة اللحام والتشكيل والتجميع

اللحام بقوس غاز التنغستن هو الطريق القياسي للدرزات المرئية. يتم استخدام حشو 5356 عندما تكون هناك حاجة إلى قوة شرائح أعلى، ويتم استخدام حشو 4043 حيث يفضل مقاومة أفضل للتشقق وحوض لحام أكثر تسامحًا. يجب إزالة الأكاسيد السطحية ميكانيكيًا وإكمال الوصلة خلال فترة عمل قصيرة، لأن طبقة الأكسيد الطبيعي يتم إصلاحها بسرعة وتحبس المسامية.

يمكن تشكيل الصفائح يدويًا على العجلات الإنجليزية وأكياس الرصاص للألواح المنحنية، أو عن طريق الضغط على الفرامل للعمل المطوي. يتجنب القطع بنفث الماء المنطقة المتأثرة بالحرارة- تمامًا ويفضل استخدام الألواح السميكة والقطع التي سيتم تأكسدها، نظرًا لأن الحواف المقطوعة بالليزر- يمكن أن تترك طبقة إعادة تشكيل تظهر من خلال الطلاء.

الأنودة والطلاء وتصميم السطح

الأنودة هي اللمسة النهائية الأكثر متانة المتاحة للأعمال الفنية المصنوعة من الألومنيوم. تنتج الأنودة بحامض الكبريتيك من النوع الثاني أغشية شفافة أو مصبوغة في نطاق من 5 إلى 10 ميكرومتر لأعمال الديكور، بينما توفر الطلاءات الأنودية الصلبة من النوع الثالث من 25 إلى 50 ميكرومتر سطحًا أكثر صلابة وأكثر مقاومة للتآكل-حيث سيتم لمس القطعة أو تنظيفها بشكل متكرر. يجب أن تتم أكسدة المسبوكات بعناية: يمكن أن تؤدي المراحل الغنية بالسيليكون- في سبيكة AlSi7Mg إلى تغميق الفيلم، لذلك ينصح بأخذ عينة أولية-.

يتم استخدام مسحوق الطلاء عندما يكون تناسق الألوان مهمًا، ويتم تطبيق درجات الطلاء المعمارية الخارجية عندما تكون القطعة في الهواء الطلق بشكل دائم. التشطيبات الميكانيكية، والحبوب المصقولة، والسفع الرملي، وتلميع المرآة، كلها قابلة للتطبيق، ولكن يجب تسجيل اتجاه وعمق الحبوب بحيث تتطابق الإصلاحات اللاحقة.

المتانة الخارجية وتفاصيل الوسائط المختلطة

بالنسبة للأعمال الخارجية الدائمة، تعد الصفائح 5052 و5083 هي الاختيارات الأكثر أمانًا للصفائح لأن محتواها من المغنيسيوم يقاوم الحفر في الأجواء الساحلية. يعتبر الألومنيوم أنوديًا للفولاذ المقاوم للصدأ ومعظم الفولاذ الهيكلي، لذا فإن الاتصال المباشر بين المعادن المتباينة يعزز الهجوم الجلفاني عند المفصل، خاصة في الظروف الرطبة. تعالج الغسالات العازلة والحشيات العازلة والواجهات المطلية هذه المشكلة بتكلفة ضئيلة أثناء التصنيع ويصعب تصحيحها لاحقًا.

عندما يتم حفر القطعة من أجل أدوات التثبيت، فإن مسافات الحواف التي يبلغ قطرها فتحتين على الأقل والثقوب المنزوعة الأزيز تمنع تركيز الإجهاد من انتشار الشقوق تحت حمل الرياح.

الأسئلة المتداولة

Q:ما هي سبائك الألومنيوم الأفضل للنحت الخارجي؟
ج: 5052 أو 5083 ورقة هي الإجابة المعتادة، لأن إضافات المغنسيوم تقاوم التنقر في الأجواء الساحلية والحضرية وكلا الصفين يلحمان بشكل جيد.

Q:هل يمكن ثني الألومنيوم بعد المعالجة الحرارية؟
ج: لا ينبغي أن تنحني الدرجات مثل 6061 في مزاج T6 بشكل حاد. الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء الذي يتراوح بين ضعفين إلى ثلاثة أضعاف السُمك هو حد العمل العملي، ويجب تشكيل الأجزاء الأكثر سمكًا أو تشكيلها قبل التعتيق.

Q:ما الحشو المستخدم عند اللحام 6061 للأعمال الفنية؟
ج: يتم استخدام كلا من 4043 و5356، مع اختيار 5356 للحصول على قوة شرائح أعلى و4043 حيث تكون الأولوية لمقاومة التشققات وخرزة اللحام الأكثر سلاسة.

Q:كيف يؤثر سمك الأنودة على المظهر والمتانة؟
ج: الأفلام الزخرفية من النوع II التي يبلغ حجمها حوالي 5 إلى 10 ميكرومتر تأخذ الصبغة وتحتفظ بخاصية واضحة؛ تعتبر الطلاءات الصلبة من النوع III التي يتراوح سمكها من 25 إلى 50 ميكرومترًا أغمق في اللون ولكنها أكثر مقاومة للتآكل.

Q:لماذا يتشوه الألمنيوم أكثر من الفولاذ في نفس القطعة؟
ج: معامل التمدد الحراري له حوالي 23 × 10^-6لكل كلفن، أي ضعف ما يحدث في الفولاذ تقريبًا، لذا فإن تغيرًا معينًا في درجة الحرارة ينتج حوالي ضعف الحركة ما لم تكن المفاصل مصممة لاستيعابها.

Q:ما هو الطريق الأكثر أمانًا للمجلدات النحتية المعقدة؟
ج: يؤدي صب سبيكة AlSi7Mg إلى قالب دائم معترف به أو مواصفات صب الرمل، متبوعة بالمعالجة الحرارية T6، إلى إنتاج الأشكال الأكثر تعقيدًا ذات الخواص الميكانيكية التي يمكن التنبؤ بها.