دلایل زیادی وجود دارد که چرا آلومینیوم متداول ترین فلز غیرآهنی است.بسیار چکش خوار و چکش خوار است، بنابراین برای طیف وسیعی از کاربردها مناسب است.انعطاف پذیری آن باعث می شود که آن را به فویل آلومینیومی تبدیل کنند و انعطاف پذیری آن باعث می شود تا آلومینیوم به میله ها و سیم ها کشیده شود.
آلومینیوم همچنین دارای مقاومت در برابر خوردگی بالایی است زیرا هنگامی که مواد در معرض هوا قرار می گیرند، به طور طبیعی یک لایه اکسید محافظ تشکیل می شود.این اکسیداسیون همچنین می تواند به طور مصنوعی برای ایجاد محافظت قوی تر ایجاد شود.لایه محافظ طبیعی آلومینیوم آن را نسبت به فولاد کربنی در برابر خوردگی مقاوم تر می کند.علاوه بر این، آلومینیوم رسانا و رسانای گرمایی خوبی است، بهتر از فولاد کربنی و فولاد ضد زنگ.
(کاغذ آلومینیوم)
پردازش آن سریعتر و آسانتر از فولاد است و نسبت استحکام به وزن آن، آن را به انتخاب خوبی برای بسیاری از کاربردهایی که به مواد قوی و سخت نیاز دارند تبدیل می کند.در نهایت، در مقایسه با سایر فلزات، آلومینیوم را می توان به خوبی بازیابی کرد، بنابراین مواد تراشه بیشتری را می توان ذخیره، ذوب و استفاده مجدد کرد.در مقایسه با انرژی مورد نیاز برای تولید آلومینیوم خالص، آلومینیوم بازیافتی می تواند تا 95 درصد انرژی را ذخیره کند.
البته استفاده از آلومینیوم دارای معایبی به خصوص در مقایسه با فولاد است.به سختی فولاد نیست، که آن را برای قطعات با نیروی ضربه بالاتر یا ظرفیت باربری بسیار بالا انتخاب بدی می کند.نقطه ذوب آلومینیوم نیز به طور قابل توجهی پایین تر است (660 ℃، و نقطه ذوب فولاد حدود 1400 ℃) است، بنابراین نمی تواند کاربردهای دمای بسیار بالا را تحمل کند.همچنین دارای ضریب انبساط حرارتی بسیار بالایی است.بنابراین، اگر درجه حرارت در طول پردازش بیش از حد بالا باشد، تغییر شکل داده و حفظ تحمل سخت دشوار است.در نهایت، آلومینیوم ممکن است گرانتر از فولاد باشد به دلیل تقاضای انرژی بالاتر در فرآیند مصرف.
آلیاژ آلومینیوم
با کمی تنظیم مقدار عناصر آلیاژ آلومینیوم، می توان انواع بی شماری از آلیاژهای آلومینیوم را تولید کرد.با این حال، برخی از ترکیبات ثابت کرده اند که مفیدتر از سایرین هستند.این آلیاژهای متداول آلومینیوم بر اساس عناصر آلیاژی اصلی گروه بندی می شوند.هر سری ویژگی های مشترکی دارد.به عنوان مثال، آلیاژهای آلومینیوم سری 3000، 4000 و 5000 را نمی توان عملیات حرارتی کرد، بنابراین کار سرد که به عنوان سخت کاری نیز شناخته می شود، اتخاذ می شود.
انواع اصلی آلیاژ آلومینیوم
سری 1000
آلیاژ آلومینیوم 1xxx حاوی خالص ترین آلومینیوم است که میزان آلومینیوم آن حداقل 99 درصد وزنی است.هیچ عنصر آلیاژی خاصی وجود ندارد که اکثر آنها تقریباً آلومینیوم خالص هستند.به عنوان مثال، آلومینیوم 1199 حاوی 99.99٪ آلومینیوم وزنی است و برای تولید فویل آلومینیومی استفاده می شود.اینها نرم ترین درجه ها هستند، اما می توان آنها را سخت کرد، به این معنی که در صورت تغییر شکل مکرر قوی تر می شوند.
سری 2000
عنصر آلیاژی اصلی آلومینیوم سری 2000 مس است.این گریدهای آلومینیومی را می‌توان در اثر رسوب سخت کرد که باعث می‌شود تقریباً به اندازه فولاد قوی باشند.سخت شدن رسوبی شامل حرارت دادن فلز تا دمای معینی برای رسوب فلزات دیگر از محلول فلز (در حالی که فلز جامد باقی می ماند) است و به بهبود استحکام تسلیم کمک می کند.با این حال، به دلیل افزودن مس، مقاومت به خوردگی گرید آلومینیوم 2XXX کم است.آلومینیوم 2024 همچنین حاوی منگنز و منیزیم برای قطعات هوافضا است.
سری 3000
منگنز مهمترین عنصر افزودنی در سری آلومینیوم 3000 است.این آلیاژهای آلومینیوم را می‌توان سخت‌کاری کرد (که برای رسیدن به سطح سختی کافی ضروری است، زیرا این گریدهای آلومینیوم را نمی‌توان عملیات حرارتی کرد).آلومینیوم 3004 همچنین حاوی منیزیم است که آلیاژی است که در قوطی های آلومینیومی نوشیدنی استفاده می شود و یک نوع سخت کننده آن است.
سری 4000
آلومینیوم سری 4000 شامل سیلیکون به عنوان عنصر آلیاژی اصلی است.سیلیکون نقطه ذوب آلومینیوم درجه 4xxx را کاهش می دهد.آلومینیوم 4043 به عنوان مواد میله پرکننده برای جوشکاری آلیاژ آلومینیوم سری 6000 و آلومینیوم 4047 به عنوان صفحه نازک و روکش استفاده می شود.
سری 5000
منیزیم عنصر اصلی آلیاژی سری 5000 است.این گریدها برخی از بهترین مقاومت در برابر خوردگی را دارند، بنابراین معمولاً در کاربردهای دریایی یا سایر موقعیت‌هایی که با محیط‌های شدید مواجه هستند استفاده می‌شوند.آلومینیوم 5083 آلیاژی است که معمولاً برای قطعات دریایی استفاده می شود.
سری 6000
منیزیم و سیلیکون برای ساخت برخی از رایج ترین آلیاژهای آلومینیوم استفاده می شود.ترکیب این عناصر برای ایجاد سری 6000 استفاده می شود که به طور کلی پردازش آن آسان است و می توان آن را در اثر بارش سخت کرد.6061 یکی از متداول ترین آلیاژهای آلومینیوم است و مقاومت در برابر خوردگی بالایی دارد.معمولاً در کاربردهای سازه ای و هوافضا استفاده می شود.
سری 7000
این آلیاژهای آلومینیوم از روی ساخته شده و گاهی اوقات حاوی مس، کروم و منیزیم هستند.آنها می توانند قوی ترین آلیاژهای آلومینیوم با سخت شدن بارندگی باشند.7000 به دلیل استحکام بالا معمولاً در کاربردهای هوافضا استفاده می شود.7075 یک برند رایج است.اگرچه مقاومت به خوردگی آن از مواد سری 2000 بیشتر است، اما مقاومت به خوردگی آن نسبت به سایر آلیاژها کمتر است.این آلیاژ به طور گسترده استفاده می شود، اما به ویژه برای کاربردهای هوافضا مناسب است.
این آلیاژهای آلومینیوم از روی و گاهی اوقات مس، کروم و منیزیم ساخته شده‌اند و با سخت شدن رسوبی می‌توانند قوی‌ترین آلیاژهای آلومینیوم باشند.کلاس 7000 به دلیل استحکام بالا معمولاً در کاربردهای هوافضا استفاده می شود.7075 یک گرید رایج با مقاومت خوردگی کمتر نسبت به سایر آلیاژها است.
سری 8000
سری 8000 یک اصطلاح کلی است که برای هیچ نوع دیگری از آلیاژ آلومینیوم قابل استفاده نیست.این آلیاژها ممکن است شامل بسیاری از عناصر دیگر از جمله آهن و لیتیوم باشند.به عنوان مثال، آلومینیوم 8176 دارای 0.6 درصد آهن و 0.1 درصد سیلیکون وزنی است و برای ساخت سیم های برق استفاده می شود.
درمان کوئنچ و تمپر کردن آلومینیوم و عملیات سطحی
عملیات حرارتی یک فرآیند معمولی تهویه است، به این معنی که خواص مواد بسیاری از فلزات را در سطح شیمیایی تغییر می دهد.به خصوص برای آلومینیوم، افزایش سختی و استحکام ضروری است.آلومینیوم تصفیه نشده یک فلز نرم است، بنابراین برای مقاومت در برابر کاربردهای خاص، باید مراحلی از تنظیم را طی کند.برای آلومینیوم، فرآیند با نام گذاری حرف در انتهای شماره درجه نشان داده می شود.
حرارت درمانی
آلومینیوم سری 2XXX، 6xxx و 7xxx را می توان عملیات حرارتی کرد.این به بهبود استحکام و سختی فلز کمک می کند و برای برخی کاربردها مفید است.سایر آلیاژهای 3xxx، 4xxx و 5xxx را فقط می توان برای افزایش استحکام و سختی سرد کرد.آلیاژها را می‌توان نام‌های متفاوتی با حروف (که به آن نام‌های معتدل می‌گویند) داد تا مشخص شود که کدام درمان استفاده می‌شود.این اسامی عبارتند از:
F نشان می دهد که در حالت ساخت قرار دارد یا اینکه ماده تحت هیچ عملیات حرارتی قرار نگرفته است.
H به این معنی است که این ماده، خواه همزمان با عملیات حرارتی انجام شود یا نه، مقداری کار سخت شده را پشت سر گذاشته است.اعداد بعد از "H" نشان دهنده نوع عملیات حرارتی و سختی است.
O نشان می دهد که آلومینیوم آنیل شده است که باعث کاهش استحکام و سختی می شود.این یک انتخاب عجیب به نظر می رسد - چه کسی مواد نرم تر می خواهد؟با این حال، بازپخت موادی تولید می‌کند که پردازش آسانتر، احتمالاً قوی‌تر و انعطاف‌پذیرتر است، که برای برخی از روش‌های تولید سودمند است.
T نشان می دهد که آلومینیوم عملیات حرارتی شده است و عدد بعد از "t" جزئیات فرآیند عملیات حرارتی را نشان می دهد.به عنوان مثال، Al 6061-T6 با محلول عملیات حرارتی می شود (در دمای 980 درجه فارنهایت نگهداری می شود، سپس برای خنک شدن سریع در آب خاموش می شود) و سپس بین 325 تا 400 درجه فارنهایت کهنه می شود.
درمان سطحی
عملیات سطحی زیادی وجود دارد که می توان روی آلومینیوم اعمال کرد و هر عملیات سطحی دارای ویژگی های ظاهری و حفاظتی مناسب برای کاربردهای مختلف است.
بعد از پولیش هیچ تاثیری روی مواد ندارد.این عملیات سطحی به زمان و تلاش کمتری نیاز دارد، اما معمولاً برای قطعات تزئینی کافی نیست و برای نمونه های اولیه که فقط عملکرد و مناسب بودن را آزمایش می کنند، مناسب است.
سنگ زنی مرحله بعدی بالاتر از سطح ماشینکاری شده است.توجه بیشتری به استفاده از ابزارهای تیز و پاس های تکمیلی برای ایجاد سطح صاف تر داشته باشید.این نیز یک روش ماشینکاری دقیق تر است که معمولاً برای آزمایش قطعات استفاده می شود.با این حال، این فرآیند هنوز آثار ماشینی را به جا می گذارد و معمولاً در محصول نهایی استفاده نمی شود.
سندبلاست با پاشیدن دانه های شیشه ای ریز روی قطعات آلومینیومی سطحی مات ایجاد می کند.این کار بیشتر (و نه همه) علائم ماشینکاری را از بین می برد و ظاهری صاف اما دانه ای به آن می بخشد.ظاهر و احساس نمادین برخی از لپ‌تاپ‌های محبوب از سندبلاست قبل از آندایز کردن ناشی می‌شود.
اکسیداسیون آندی یک روش معمول درمان سطحی است.این یک لایه اکسید محافظ است که هنگام قرار گرفتن در معرض هوا به طور طبیعی روی سطح آلومینیوم تشکیل می شود.در فرآیند ماشینکاری دستی، قطعات آلومینیومی روی تکیه گاه رسانا معلق می شوند، در محلول الکترولیتی غوطه ور می شوند و جریان مستقیم به محلول الکترولیتی وارد می شود.هنگامی که محلول اسیدی لایه اکسید طبیعی را حل می کند، جریان اکسیژن روی سطح آن آزاد می کند و در نتیجه یک لایه محافظ جدید از آلومینا تشکیل می دهد.
با متعادل کردن سرعت انحلال و سرعت رسوب، لایه اکسید نانوحفره‌ها را تشکیل می‌دهد و به پوشش اجازه می‌دهد تا فراتر از محدوده احتمالات طبیعی به رشد خود ادامه دهد.پس از آن، به منظور زیبایی شناسی، گاهی اوقات نانوحفره ها با سایر بازدارنده های خوردگی یا رنگ های رنگی پر می شوند و سپس برای تکمیل پوشش محافظ مهر و موم می شوند.
مهارت های پردازش آلومینیوم
1. اگر قطعه کار در طول پردازش بیش از حد گرم شود، ضریب انبساط حرارتی بالای آلومینیوم بر تحمل تأثیر می گذارد، به خصوص برای قطعات نازک.برای جلوگیری از هر گونه اثرات منفی، می توان با ایجاد مسیرهای ابزاری که برای مدت طولانی روی یک منطقه متمرکز نمی شوند، از غلظت گرما جلوگیری کرد.این روش می تواند گرما را از بین ببرد و مسیر ابزار را می توان در نرم افزار بادامکی که برنامه ماشینکاری CNC را تولید می کند مشاهده و اصلاح کرد.
2. اگر نیرو بیش از حد بزرگ باشد، نرمی برخی از آلیاژهای آلومینیوم باعث تغییر شکل در طول پردازش می شود.بنابراین، یک درجه خاص از آلومینیوم با توجه به نرخ خوراک و سرعت توصیه شده پردازش می شود تا نیروی مناسب در طول پردازش ایجاد شود.یکی دیگر از قوانین سرانگشتی برای جلوگیری از تغییر شکل، نگه داشتن ضخامت قطعه بیشتر از 0.020 اینچ در همه مناطق است.
3. یکی دیگر از تأثیرات شکل پذیری آلومینیوم این است که می تواند لبه های ترکیبی از مواد را روی ابزار ایجاد کند.این کار سطح برش تیز ابزار را پوشانده، ابزار را کند می کند و کارایی برش آن را کاهش می دهد.این لبه انباشته شده همچنین می تواند باعث پایان ضعیف سطح روی قطعه شود.به منظور جلوگیری از انباشته شدن لبه ها، از مواد ابزار برای آزمایش استفاده می شود.سعی کنید HSS (فولاد پرسرعت) را با درج های کاربید سیمانی جایگزین کنید و بالعکس و سرعت برش را تنظیم کنید.همچنین می توانید سعی کنید مقدار و نوع مایع برش را تنظیم کنید.
