لوحة الألومنيوم من الدرجة البحرية: اختيار درجة الحرارة 5083-H111 مقابل 5083-H321

لماذا 5083 هي لوحة الألومنيوم القياسية من الدرجة البحرية

5083 عبارة عن سبيكة Al-Mg غير قابلة للمعالجة بالحرارة-من سلسلة 5xxx وكانت المادة المرجعية لطلاء الهياكل والأسطح والهياكل الفوقية لعقود من الزمن. حدود التركيب الواردة في ASTM B209 هي 4.0-4.9% مغنيسيوم، 0.40-1.00% منجنيز و0.05-0.25% كروم، ألومنيوم متوازن. يوفر المغنيسيوم تقوية للمحلول الصلب، ويتحكم المنغنيز في بنية الحبوب المعاد بلورتها، ويعمل الكروم على إبطاء نمو الحبوب أثناء الدرفلة على الساخن، لذلك تجمع اللوحة بين القوة المعتدلة والمقاومة الممتازة لمياه البحر وتحافظ على هذه المقاومة في حالة اللحام. تبلغ الكثافة حوالي 2.66 جم/سم3، أي ما يقرب من ثلث كثافة الفولاذ الكربوني.

نظرًا لأن السبيكة لا يمكن تقويتها بالمعالجة الحرارية، فإن خصائصها تأتي من درجة الحرارة - وكمية العمل البارد المطبق ومعالجة التثبيت التي تتبعها. ولهذا السبب فإن اللوحتين اللتين لهما نفس الكيمياء، 5083-H111 و5083-H321، تتصرفان بشكل مختلف تمامًا في ورشة التصنيع.

ماذا يعني H111 وH321 في الواقع في نظام المزاج

في تسمية الحرارة H، يعني H1x السلالة المقوية فقط، ويعني H2x السلالة المقوية والمُلدنة جزئيًا، ويعني H3x السلالة المقوية والمستقرة. تصف الأرقام التي تتبع الحرف مقدار العمل البارد المتبقي في المنتج. تشرح هذه الرسالة الفردية تقريبًا كل الفرق بين المادتين:

5083-H111- يتم تصلب الانفعال الخفيف بعد التلدين إلى مستوى أقل من الحد الأدنى H11. تظل كثافة التفكك منخفضة، لذلك تكون الاستطالة وقابلية التشكيل على البارد عالية وتنحني اللوحة وتتدحرج إلى أنصاف أقطار ضيقة دون أن تتشقق.

5083-H321- عمل على البارد حتى تصل قوته إلى الربع- تقريبًا ثم استقر عند درجة حرارة منخفضة. تعمل خطوة التثبيت على ترسيب الطور التجريبي (Al3Mg2) في شكل متقطع ومتحكم فيه على طول حدود الحبوب بدلاً من أن تكون طبقة مستمرة، مما يزيد القوة ويحسن المقاومة للتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي والهجوم بين الحبيبات.

من أجل الاتصال المستمر بمياه البحر والهياكل الملحومة التي لا يمكن {0}إعادة تلدينها بعد التصنيع، فإن H321 وH116 هما درجات الحرارة التي تستدعيها المواصفات البحرية؛ H111 هو مزاج تشكيلي وليس مزاج غمر.

مقارنة الخصائص الميكانيكية بين 5083-H111 و5083-H321

الأرقام الواردة أدناه هي قيم درجة حرارة الغرفة-النموذجية للوحة التي يتراوح سمكها بين 4 و40 مم. يتبع اختبار الشد ASTM E8/E8M، ويتم تحديد الحد الأدنى من خصائص الإمداد في ASTM B209 وASTM B928.

مياه البحر والتآكل الناتج عن الإجهاد والهجوم الحبيبي

كلا المزاجين يقاومان الهجوم الموحد في الأجواء البحرية وفي مياه البحر المتدفقة، وكلاهما يشكل نفس طبقة الأكسيد الواقية. ويظهر الفرق بمجرد تحسس المادة. سوف تترسب سبيكة 5xxx التي تحتوي على أكثر من حوالي 3% مغنيسيوم Al3Mg2 على طول حدود الحبوب إذا تم الاحتفاظ بها لفترات طويلة في نطاق 50-150 درجة مئوية، كما أن الغشاء الحدودي المستمر يجعل المعدن عرضة للتآكل بين الحبيبات. يعد اختبار فقدان كتلة حمض النيتريك الخاص بـ ASTM G67 هو الطريقة المتسارعة المقبولة لقياس هذه الحساسية، في حين يغطي ASTM G47 و ASTM G110 اختبار التآكل الناتج عن الإجهاد والتآكل الحبيبي لمنتجات الألومنيوم عالية القوة.

يتم تثبيت لوحة H321 بحيث تتشكل مرحلة بيتا في شكل متقطع وأقل ضررًا، وتتطلب مواصفات اللوحة البحرية درجات حرارة ثابتة حيث تكون مقاومة التآكل الناتج عن الإجهاد أحد متطلبات التصميم.

عادة ما يتم تشكيل لوحة H111 أولاً ويتم حمايتها بعد ذلك؛ فهو يناسب منطقة الرش-وما فوق-البنية المائية بشكل أفضل من الغمر الدائم.

لا ينبغي تعريض أي من المزاجين إلى درجة حرارة مرتفعة بعد الولادة، لأن ذلك-يؤدي إلى ظهور حساسية بغض النظر عن المزاج الأصلي.

ملاحظات اللحام والتشكيل والتصنيع

لحام- يتم لحام كلا النوعين باستخدام حشو 5183 أو 5356 أو 5556 في عمليات TIG وMIG. لا حاجة للتسخين المسبق، وتستعيد المفاصل قوتها عن طريق التقادم الطبيعي بعد اللحام. يحتفظ H321 بقوة ما بعد اللحام بشكل أكثر توقعًا لأن المنطقة المتأثرة بالحرارة مستقرة بالفعل.

الانحناء والمتداول- يقبل H111 أنصاف أقطار الانحناء الضيق والسحب العميق والتشكيل باللف؛ يتطور H321 بشكل أكبر، ويحتاج إلى أنصاف أقطار كبيرة ويجب ألا يتشكل بشكل بارد بعد الولادة.

بالقطع- يتم معالجة كلا الجهازين بشكل نظيف باستخدام أدوات حادة وعالية الجرف-؛ يحمل H321 ثباتًا أكثر إحكامًا للأبعاد لأن الضغوط المتبقية يتم تخفيفها جزئيًا عن طريق معالجة التثبيت.

الصلب- إذا كان من الضروري تليين الجزء المُشكَّل، فإن التلدين بدرجة O يزيل تصلب الإجهاد، ولكن الجزء سيفقد بعد ذلك ميزة القوة لأي من المزاجين.

دليل الاختيار حسب التطبيق

ومن الناحية العملية، يقتصر الاختيار على سؤال تصميمي واحد: هل يحصل الجزء على شكله النهائي عن طريق الثني واللحام، أم أنه يتحمل ضغطًا عاليًا في بيئة رطبة وديناميكية؟ القابلية للتشكيل تحكم الحالة الأولى، والقوة المستقرة تحكم الحالة الثانية.

الأسئلة المتداولة

س: هل 5083-H111 أو 5083-H321 أفضل لبدن القارب؟
تحت خط الماء وفي الطلاء السفلي الهيكلي، يُفضل استخدام درجة حرارة H321 المستقرة لأنها تقاوم التآكل الناتج عن الإجهاد والهجوم الحبيبي في الغمر الدائم. فوق خط الماء، حيث تكون الألواح منحنية وملحومة، غالبًا ما يتم اختيار H111 لسلوك التشكيل المتميز.

س: هل يمكن ثني 5083-H321 بعد الولادة؟
يمكن ثنيه، ولكن مع نصف قطر انحناء أكبر ونابض خلفي أعلى من H111. يجب تجنب تشكل البرد الشديد لأن الهيكل المستقر لديه ليونة متبقية أقل.

س: ما الفرق بين H116 وH321؟
كلاهما ينتمي إلى العائلة المستقرة المستخدمة في الألواح البحرية وكلاهما يلبي متطلبات التآكل الخاصة بـ ASTM B928. يحمل H116 حدود قبول إضافية للتآكل تستهدف الخدمة البحرية على وجه التحديد، ويتم تحديده بشكل متكرر للوحة الهيكل والسطح.

س: هل يحتاج كلا الطرفين إلى مواد مستهلكة مختلفة للحام؟
كلا، كلاهما ملحوم بحشو 5183 أو 5356 أو 5556. ويكمن الفرق في القوة المحتفظ بها في المنطقة المتأثرة بالحرارة، والتي تكون أكثر اتساقًا في الحالة المزاجية المستقرة.

س: هل تتأثر الخصائص بدرجة حرارة التخزين؟
نعم. يمكن أن يؤدي التخزين المطول في درجة حرارة أعلى من 50 درجة مئوية تقريبًا إلى حساسية سبيكة 5xxx وتقليل مقاومة التآكل بغض النظر عن درجة الحرارة، لذا يجب حفظ الملفات والألواح في مستودع جاف بدرجة حرارة -متوسطة.

س: ما هو المزاج الذي يقدم قيمة أفضل للتصنيع العام؟
بالنسبة للأجزاء غير المغمورة-المكونة على مكابح الضغط، يوفر 5083-H111 أقل تكلفة تصنيع لأنها تحتاج إلى عدد أقل من عمليات التشكيل وتعويض أقل للارتداد الخلفي. يبرر H321 تكلفته حيث القوة أو عمر التعب أو مقاومة التآكل هي التي تدفع التصميم.