كل شيء عن سبائك الألومنيوم

مقدمة في سبائك الألومنيوم

هل تساءلت يوماً لماذا دراجتك خفيفة جداً لكنها قوية؟ أو لماذا لا تسقط الطائرات من السماء رغم حجمها؟ الإجابة هي سبائك الألومنيوم! هذه المواد المذهلة هي خفيف الوزن, متينةو مقاوم للصدأ بدائل الفولاذ.

تُستخدم سبائك الألومنيوم في الصناعة منذ أكثر من 50 عامًا، ويوجد اليوم أكثر من 400 نوع مختلف حول العالم. فهي تساعد في صنع كل شيء من علب الصودا إلى سفن الصواريخ!

ما هي سبائك الألومنيوم وكيف تُصنع؟

سبائك الألومنيوم عبارة عن خليط من الألومنيوم مع معادن أخرى. الألومنيوم النقي ناعم جداً لمعظم الاستخدامات، لذلك نضيف معادن أخرى لجعله أقوى.

النظام المكون من أربعة أرقام

تستخدم سبائك الألومنيوم نظاماً خاصاً مكوناً من أربعة أرقام للتمييز بينها:

• السبائك المشغولة (مُشكَّلة بالطرق أو الدرفلة) استخدم أرقامًا مثل 6061
• السبائك المصبوبة (مصبوبة في قوالب) استخدم حروفًا وأرقامًا مثل A380

ما الذي يضاف لصنع السبائك؟

يتم خلط معادن مختلفة مع الألومنيوم لأسباب مختلفة:

• المغنيسيوم (Mg): يجعل السبيكة أقوى
• السيليكون (Si): يسهل عملية الإلقاء
• النحاس (النحاس): يحسن من سهولة تشغيل الماكينة

كيفية صنعها

تُصنع سبائك الألومنيوم بعدة طرق:

• البثق: دفع المعدن الساخن من خلال ثقب على شكل حرف
• المتداول: التسطيح بين البكرات
• التزوير: الطرق على شكل مطرقة
• الصب بالقالب: صب المعدن المصهور في القوالب

بالنسبة للأجزاء الدقيقة, التصنيع الآلي باستخدام الحاسب الآلي لسبائك الألومنيوم هي أفضل طريقة للحصول على أشكال وأحجام دقيقة.

الخواص الرئيسية لسبائك الألومنيوم

الخواص الميكانيكية

تشتهر سبائك الألومنيوم بـ:

• قوة الشد: يمكن أن تتحمل قوى سحب تتراوح بين 100-700 ميجا باسكال
• مقاومة التعب والإجهاد: يمكن التعامل مع الإجهاد المتكرر
• الليونة: يمكن تمديده دون أن ينكسر

الخصائص الفيزيائية

ما الذي يجعل سبائك الألومنيوم مميزة؟

• خفيف الوزن: حوالي ثلث وزن الفولاذ
• مقاومة التآكل: تشكل طبقة أكسيد واقية بشكل طبيعي
• التوصيل الحراري: ينقل الحرارة بسرعة
• التوصيل الكهربائي: يوصل الكهرباء بشكل جيد

المقايضات

لا يمكن لجميع سبائك الألومنيوم القيام بكل شيء بشكل جيد:

• تكون السبائك القوية مثل 7075 أصعب في اللحام
• السبائك سهلة اللحام مثل 6061 ليست بنفس القوة
• تعمل بعض السبائك بشكل جيد في البرد، والبعض الآخر في الحرارة

الدرجات والاستخدامات الشائعة لسبائك الألومنيوم

دعنا نلقي نظرة على سبائك الألومنيوم الأكثر شيوعًا وما تستخدم فيه:

أعلى الدرجات الصناعية

6061 ألومنيوم 6061

هذه هي سبيكة الألومنيوم "جاك لجميع الأعمال". إنها

• سهل التعامل معه
• قابل للحام
• مقاومة للتآكل
• قوي إلى حد ما

تستخدم دراجات تريك دراجات تريك الألومنيوم 6061 لصنع إطارات دراجات خفيفة الوزن أخف وزناً من الإطارات الفولاذية بمقدار 15%.

7075 ألومنيوم 7075

هذا هو "الرجل القوي" من سبائك الألومنيوم:

• فائق القوة (بقوة الفولاذ تقريباً)
• تُستخدم في حالات التوتر الشديد
• غير قابل للحام
• أكثر تكلفة

تستخدم بوينج ألومنيوم 7075 لأجنحة الطائرة 787، مما يساعد على خفض استهلاك الوقود بمقدار 201 تيرابايت في الساعة.

إن عملية التصنيع الآلي للألومنيوم 7075 يتطلب أدوات خاصة بسبب صلابته.

المعالجة الحرارية والتصنيع

كيفية تصلب سبائك الألومنيوم

يمكن جعل سبائك الألومنيوم أقوى من خلال عدة طرق:

تصلب الترسيب

هذه هي الطريقة مزاج T6 مصنوعة:

1. تسخين السبيكة إلى درجة حرارة عالية
2. قم بتبريده بسرعة
3. دعه يعمر في درجة حرارة منخفضة

والنتيجة هي مادة أقوى بكثير!

تشديد العمل

عندما يتم ثني الألومنيوم أو لفه أو شده يصبح أكثر صلابة. هذه هي الطريقة هـ المزاج تم إنشاؤها.

نصائح التصنيع

التصنيع الآلي

• استخدام الأدوات الحادة والتبريد المناسب
• تفريز الألومنيوم باستخدام الحاسب الآلي باستخدام الحاسب الآلي يعمل بشكل أفضل مع سرعات القطع المعتدلة

اللحام

• يعمل اللحام بغاز التنجستن الخامل TIG (غاز التنجستن الخامل) بشكل أفضل للدقة
• اللحام بالغاز الخامل المعدني (MIG) أسرع للمشاريع الأكبر حجمًا

الطلاء بأكسيد الألومنيوم

هذه العملية

• ينشئ سطحًا صلبًا ملونًا
• يحسن مقاومة التآكل
• يسمح بالتشطيبات الزخرفية

كيفية اختيار السبيكة المناسبة

يعتمد اختيار سبيكة الألومنيوم المناسبة على ما تحتاج إليه:

عوامل اتخاذ القرار

اطرح على نفسك هذه الأسئلة:

• ما مدى القوة التي يجب أن تكون عليها؟
• هل ستتعرض للمياه المالحة أو المواد الكيميائية؟
• هل يجب أن تكون ملحومة؟
• ما هي ميزانيتك؟

دليل التكلفة مقابل الأداء

للمشاريع التي تتطلب دقة متناهية, تصنيع الألومنيوم المخصص توفير المواصفات الدقيقة التي تحتاجها.

استخدام سبائك الألومنيوم حسب القطاع

تعتمد الصناعات المختلفة على سبائك الألومنيوم لأسباب مختلفة:

تطبيقات السيارات

تحتوي السيارة المتوسطة الآن على حوالي 250 رطلاً من الألومنيوم. وهذا يساعد

• تحسين الاقتصاد في استهلاك الوقود
• تقليل الانبعاثات
• تعزيز السلامة

تستخدم Tesla سبائك الألومنيوم A380 في أغلفة بطاريات الطراز Y لأنها تتحمل الحرارة بشكل جيد.

ابتكارات الفضاء الجوي

تشكل سبائك الألومنيوم حوالي 80% من هيكل الطائرة:

• تستخدم الأجنحة 7075 للقوة
• يستخدم جسم الطائرة (جسم الطائرة) 2024 لمقاومة الإجهاد
• تستخدم الهياكل الداخلية 6061 لتوفير الوزن

استدامة سبائك الألومنيوم

سبائك الألومنيوم هي أبطال الاستدامة:

فوائد إعادة التدوير

• لا يزال 75% من جميع الألومنيوم الذي تم إنتاجه حتى اليوم
• تستخدم إعادة تدوير الألومنيوم 5% فقط من الطاقة اللازمة لصنع ألومنيوم جديد
• يمكن إعادة تدوير الألومنيوم إلى أجل غير مسمى دون فقدان الجودة

مقارنة بيئية

الأسئلة الشائعة حول سبائك الألومنيوم

الاتجاهات المستقبلية في سبائك الألومنيوم

يتحسن عالم سبائك الألومنيوم باستمرار:

السبائك عالية الإنتروبيا

وتجمع هذه السبائك الفائقة الجديدة بين خمسة عناصر أو أكثر بكميات متساوية لخلق مواد ذات خصائص مذهلة.

الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام الألومنيوم

تقنيات جديدة تسمح بطباعة أجزاء الألومنيوم المعقدة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد:

• سبيكة AlSi10Mg شائعة الاستخدام
• يوفر 40% في التكاليف مقارنة بالتيتانيوم
• مثالي لـ تفريز النموذج الأولي باستخدام الحاسب الآلي البدائل

ابتكارات إعادة التدوير

يمكن لتقنيات الفرز الجديدة الآن تنقية الألومنيوم المعاد تدويره إلى درجة نقاء 99.9%.

الخاتمة

سبائك الألومنيوم هي مواد مذهلة حقًا تجمع بين الخفة, القوةو تعدد الاستخدامات. من علبة الصودا في يدك إلى الطائرة التي تحلق في السماء، هذه المعادن الرائعة تجعل الحياة العصرية ممكنة.

سواء أكنت بحاجة إلى الأداء الشامل ل 6061، أو القوة المذهلة ل 7075، أو مقاومة التآكل ل 5052، فهناك سبيكة ألومنيوم مناسبة تمامًا لاحتياجاتك.

بينما نتطلع إلى مستقبل أكثر استدامة، ستلعب سبائك الألومنيوم دوراً أكبر في صنع منتجات أخف وزناً وأقوى وأفضل لكوكبنا.