آلیاژهای آلومینیوم ، گستره ای توانمند در تولید صنایع فلزی

آلومینیوم آلیاژی

امروزه، با توجه به توانمندی بسیار زیاد فلز آلومینیوم در زمینه تولید انواع و اقسام قطعات فلزی و گسترش روزافزون صنایعی که از این فلز بعنوان فلز مادر در تامین مواد اولیه خود استفاده می کنند . بازار انواع آلومینیوم های آلیاژی نیز وسیع و وسیع ‌تر شده است.

آلومینیوم به عنوان فلز مادر این ویژگی منحصربه‌فرد را دارا است که با ترکیب عناصر خاص شیمیایی مختصات و توانایی های بارزتری را نسبت به طیف دیگر فلزات از خود نشان دهد. بمنظور حصول خواص و ویژگی های دلخواه عملیات آلیاژ سازی آلومینیوم معمولا حین فرایند ذوب و ریخت روی آن انجام می شود.

در این مطلب آموزشی سعی داریم اطلاعاتی در خصوص آلومینیوم آلیاژی ارائه داده تا مخاطبین ما دید روشنتری نسبت به توانمندی های فلز آلومینیوم و گستره آلومینیوم آلیاژی پیداکنند.

تعریف آلیاژسازی

 به طور کلی لغت آلیاژسازی به معنی افزودن یک یا چند عنصر یا ترکیبی از آنها به آلومینیوم برای دستیابی به یک سری خواص خاص می‌باشد. تغییر خواص ناشی از افزودن این عناصر بسته به نوع عنصر پایه و عناصر آلیاژی اضافه شده می تواند منحصرا وابسته به یک عنصر یا ترکیبی از عناصر اضافه شده باشد .

از آن جا که استحکام و سختی آلومینیوم همیشه کمتر از انواع آلیاژی آن می باشد عموما در صنایع از آلومینیوم آلیاژی استفاده می شود و از آلومینیوم خالص معمولا در کاربردهای ویژه تر استفاده می شود.

آلومینیوم آلیاژی چیست ؟

انواع خاصی از آلومینیوم پدید آمده  با خاصیت اصلی آلومینیوم  هستند که معمولاً شامل ۹۰–۹۶٪ آلومینیوم بوده و علاوه بر آن دارای یک یا چند عنصر دیگر هستند که به منظور بهبود خواص به آلومینیوم افزوده شده‌اند. معمولاً آلومینیوم های آلیاژی علاوه بر عناصر آلیاژی اصلی شامل چندین عنصر آلیاژی فرعی نیز هستند که مقدار اندکی داشته ولی تأثیر بسیاری بر ویژگی‌های آن‌ها دارند.

علت گسترش این صنعت

طبق تحقیقات گسترده ای که توسط پژوهشگران عرصه مواد و متالوژی صورت گرفته است فلز آلومینیوم به دلیل حفظ خواص پایه ای در هنگام آلیاژسازی و ارتقای مختصات کیفی خود بهترین فلز شناخته شده دنیا برای حصول آلیاژهای مختلف می باشد.

آلومینیوم آلیاژی در رده های مختلف می توانند صنایع گوناگونی را تحت پوشش قراردهند. تحقیقات بسیاری در این زمینه انجام شده که اغلب آنها بیانگر این نکته است که در مطالعات ابتدایی مواد برای تولید قطعات مختلف قطعا اولین مجرای دستیابی به بهترین مواد اولیه رجوع به اطلاعات آلومینیوم آلیاژی است چون به احتمال بسیار بالایی یکی از آنها بعنوان مواد اولیه ساخت قطعه آزمایشات اولیه را پاس می نماید.

 

مشخصات و ویژگی های آلومینیوم آلیاژی

مقاومت در برابر خوردگی:

یکی از ویژگی های آلومینیوم به شکل خالص مقاومت در برابر خوردگی می باشد، حال اگر بنا به نیاز آلومینیوم را با فرایند آلیاژسازی تبدیل به یکی از رده های آلومینیوم آلیاژی نماییم با توجه به تاثیر مثبت عناصر افزوده شده مقاومت در برابر خوردگی آن به شکل قابل توجهی افزایش می یابد.

بسیاری از رده های  آلومینیوم آلیاژی به علت تشکیل طبیعی لایه اکسیدی چسبنده به سطح مقاومت به خوردگی اتمسفری و شیمیایی بالایی دارند. این مشخصه در آلیاژهای سری 1xxx، 3xxx، 5xxx و 6xxx بارزتر است.

توانمندی در رسانایی حرارتی:

آلومینیوم آلیاژی دارای قدرت رسانایی حرارتی بسیار بالایی هستند و با توجه به اینکه نسبت به فولاد در دمای پایین تری ذوب می شودند اما در صورت مجاورت با آتش دمای آلومینیوم آلیاژی با سرعت بمراتب کندتری بالا می رود.

توانمندی در رسانایی الکتریکی :

آلومینیوم و برخی آلومینیوم های آلیاژی رسانایی الکتریکی بسیار بالایی داشته و از این لحاظ در میان فلزات رسانای تجاری پس از مس در رده دوم قرار می‌گیرند. یکی از دلایل عمده رویکرد بالای صنایع برق و الکترونیک به  همین توانمندی آنها و قیمت مقرون به صرفه تر آن نسبت به مس می باشد.

نسبت مناسب استحکام به وزن:

آلومینیوم پس از آلیاژ سازی خیلی تغییر چندانی را از نظر وزنی نشان نمی دهد ، به عبارت دیگری استحکام بالای آلومینیوم آلیاژی نسبت به وزن آن یکی از فاکتورهای اساسی انتخاب آن نسبت به دیگر فلزات می باشد. آلومینیوم با چگالی کم خود برای ساخت آلیاژهای مهندسی مناسب است.

گرچه استحکام آنها به اندازه استحکام قابل حصول در فولادها نیست ولی نسبت استحکام به وزن، در آنها بالا بوده و به این دلیل آلیاژهای تجاری آلومینیوم تعداد زیادی دارند. استحکام اغلب این آلیاژ را می‌توان از طریق رسوب‌سختی یا کار گرم افزایش داد.

مقاومت در شکست:

با آلیاژ سازی سطح مقاومت در برابر شکست در آلومینویم های آلیاژی به میزان چشمگیری افزایش پیدا می کند و یا اصطلاحا میزان چقرمگی آنها افزایش می یابد . بسیاری از آلیاژهای آلومینیوم چقرم بوده و در کاربردهایی که مقاومت به شکست ترد و رشد ترک موردنیاز باشد بکار گرفته می‌شوند.

کارپذیری بسیار بالا:

آلومینیوم آلیاژی پس از طی فرایند آلیاژ سازی انعطاف و توانایی بسیار بالایی در کار پذیری از خود نشان می دهد که هم به وسیله فرایند اکستروژن و هم بوسیله انواع ماشینکاری ها و cnc کاری ها می توان به قطعات تخصصی بسیار دقیقی دست پیدا کرد. اصولا یکی از ویژگی های آلومینیوم در این است که با آلیاژ سازی آن و حصول انواع آلومینیوم آلیاژی می توان میزان کارپذیری را در این فلز افزایش داد.

اتصال پذیری بالا:

انواع آلومینیوم آلیاژی را می توان با روشهای گسترده از اتصال مانند جوش، لحیم، پرچ حتی چسب زنی و میخکاری به سطوح دیگر متصل نمود.

قابلیت بازیافت:

آلومینیوم آلیاژی درصد پرت غیرقابل بازیافت بسیار بسیار پایینی دارند و مانده تولید هر رده از آنها را می توان به راحتی با استفاده از فرایند ذوب و ریخت مجدد دوباره بازیابی نمود و پس از بازیافت دوباره مواد با همان کیفیت را بدست آورد.

صنایعی که آلومینیوم آلیاژی در آنها تقاضای بیشتری دارند:

تقریبا تمامی صنایع شناخته شده امروزه در جهان نیازمند آلومینیوم آلیاژی هستند و خیلی نمی توان در این زمینه مرزبندی قائل شد ولی عمده صنایعی که از آنها استفاده می کنند عبارتند از:

صنایع خودروسازی ، صنایع هوافضا ، صنایع دریایی ، نفت و گاز و پتروشیمی، صنعت حمل و نقل ریلی، صنعت برق و مخابراتف صنایع قوطی سازی و بسته بندی، صنعت ساختمان.

ترکیب آلومینیوم آلیاژی بصورت مختصر

سری یا رده         ترکیب عمده

۱xx.x         آلومینیوم تقریباً خالص

۲xx.x         آلیاژ آلومینیوم و مس

۳xx.x         آلومینیوم داری مس، سیلسیم و اندکی منیزیم

۴xx.x         آلومینیوم سیلیسیم‌دار

۵xx.x         آلیاژ آلومینیم و منیزیم

۶xx.x         آلیاژهایی با ترکیب منیزیم، سیلیسیم و آلومینیوم

۷xx.x         آلیاژهایی با ترکیب روی و آلومینیوم و منیزیم

۸xx.x         آلیاژ آلومینیوم با عناصر کمتر متعارف همچون قلع و لیتیم