وبلاگ

آلومینیوم و کاربردهای آن

آلومینیوم و کاربردهای آن
آلومینیوم و کاربردهای آن: آلومینیوم از جمله فلزاتی ست که به میزان فراوان در زمین یافت می شود. علامت اختصاری آن Al و عدد اتمی آن ۱۳ می باشد.  هر چند ۱۸ درصد پوسته ی زمین را آلومینیوم تشکیل می دهد اما در فرم خالص به ندرت یافت می شود. در گذشته فلزی بسیار گرانبها مانند طلا به شمار می‌ آمد اما امروزه به یک فلز صنعتی تبدیل شده است و به دلیل ویژگی های منحصر به فردی که دارد در صنایع مختلف مانند پزشکی، هواپیماسازی، اتومبیل سازی و … مورد استفاده قرار می گیرد. آلومینیوم نیز مانند سایر فلزات از طریق ترکیب با عناصر مختلف به صورت آلیاژ در می آید و آلیاژهای مختلف می توانند ویژگی های متفاوتی نیز از نظر چکش خواری، مقاومت به خوردگی، جوش پذیری و … از خود نشان دهند. آلومینیوم به دو صورت کارشده (Wrought) یا ریخته گری (Cast) می تواند ساخته شود. در ادامه این مقاله به انواع گریدهای آلومینیوم، مزایای آن و برخی کاربردهای آلومینیوم اشاره شده است.
آلومینیوم به طور گسترده در روی زمین یافت می شود و طبیعی است که به دلیل فراوانی آلومینیوم و کاربردهای آن مختلفی نیز در صنایع گوناگون داشته باشد. اما آیا این کاربردها تنها مربوط به فراوانی آن است؟ خیر. آلومینیوم فلزی با ویژگی های منحصر به فرد است. مقاومت در برابر خوردگی، وزن کم به همراه استحکام بالا، قابلیت خوب ماشین کاری، شکل پذیری و بسیاری خصوصیات دیگر باعث شده است که آلومینیوم در صنایع مختلف به فلزی پرکاربرد تبدیل شود و در برخی موارد استفاده از آن به فولاد ارجحیت داشته باشد.
آلومینیوم
اما آلومینیوم نیز گریدهای مختلفی دارد که هر کدام خواص متفاوتی را از خود نشان می دهند. ما در این مقاله به معرفی انواع مختلف گرید آلومینیوم، کاربردهای آلومینیوم و خواص آن خواهیم پرداخت.

خواص آلومینیوم

خواص فیزیکی آلومینیوم

آلومینیوم به شکل خاصلص خود فلزی بسیار نرم است. با این وجود آلیاژهای آن از استحکام بسیار بالایی برخوردارند. چگالی آلومینیوم کم است و همین باعث می شود در ترکیب با عناصر دیگر آلیاژهایی را تشکیل دهد که نسبت مقاومت به وزن بسیار بالایی دارند. این نسبت از فولاد نیز بالاتر است و یکی از امتیازات آلومینیوم به شمار می آید. آلیاژهای آلومینیوم در برابر دمای پایین و همچنین خوردگی نیز مقاومت خوبی از خود نشان می دهند.

خواص حرارتی و الکتریکی آلومینیوم

آلومینیوم رسانایی حرارتی بسیار خوبی دارد و برای ساخت قطعات تبادل حرارت فلزی مناسب به حساب می آید. علاوه بر این برخی از آلیاژهای آلومینیوم رسانای الکتریکی و برخی دیگر مقاومت الکتریکی هستند.

خواص مکانیکی آلومینیوم

بسته به گرید آلومینیوم می تواند استحکام کششی بسیار بالا یا بسیار کم داشته باشد. به عنوان مثال برخی گریدهای آلومینیوم دارای استحکام کششی تا 100 Ksi و برخی گریدهای دیگر استحکامی کمتر از 1.5 Ksi دارند.

قابلیت انعکاس آلومینیوم

آلومینیوم در صورت پرداخت می تواند سطحی بسیار صیقلی و رفلکتیو داشته باشد. از همین قابلیت برای انعکاس نور در تجهیزات و وسایل روشنایی و تزئینی بسیار استفاده می شود.

مزایا و معایب آلومینیوم

آلومینیوم یکی از پرکاربردترین فلزات است و این مساله قطعا بی دلیل نیست و به خاطر مزایایی ست که این فلز ارزشمند دارد. البته آلومینیوم نیز مانند سایر مواد در کنار محاسنی که از آن برخوردار است معایبی نیز دارد که در ادامه به آن ها اشاره خواهد شد.

مزایای آلومینیوم

آلومینیوم

در برابر خوردگی مقاوم است

آلومینیوم در برابر خوردگی و زنگ زدگی مقاوم است. سطح آلیاژهای آلومینیوم به سرعت اکسید می شود و یک لایه محافظ از جنس اکسید آلومینیوم روی آنها قرار می گیرد که باعث ایجاد مقاومت در برابر خوردگی می شود. با پرداخت خوب و نگهداری مناسب می توان از آلومینیوم در بدترین شرایط نیز استفاده نمود. این ویژگی آلومینیوم باعث شده است تا برای ساخت قطعاتی که در معرض شرایط سخت محیطی قرار دارند نیز مناسب باشد.

مقرون به صرفه است

تولید الومینیوم هر چند در مقایسه با برخی فلزات دیگر کمتر نیست اما هنگامی نسبت به مزایایی که دارد در طولانی مدت مقرون به صرفه است. آلومینیوم همچنین نسبت به برخی فلزات دیگر با ویژگی های مشابه قیمت کمتری دارد و ارزان تر است و برای اکثر موارد گزینه ی مناسبی به شمار می آید.

قابل یازیافت است.

آلومینیوم صد در صد قابل بازیافت است. همچنین نسبت به بسیاری از فلزات دیگر به انرژی کمتری برای بازیافت آن نیاز است و یک ماده کاملا سازگار با محیط زیست به شمار می آید.

برای ابزارسازی سریع (Rapid Tooling) مناسب است.

شکل پذیری بالا و مقرون به صرفه بودن باعث شده است تا آلومینیوم بسیار مورد توجه سازندگان و تولیدکنندگان صنعتی قرار داشته باشد.

نیاز به نگهداری کمی دارد

قطعات آلومینیوم کیفیت و خواص خود را حتی در بدترین شرایط حفظ می کنند. این باعث می شود تا انتخاب مناسبی برای وسایلی باشند که دسترسی و نگهداری و تعمیر آن ها دشوار باشد. آلومینیوم همچنین می تواند در دمای پایین بدون اینکه دچار ترک خوردگی یا شسکت شود به کار رود.

قابل شخصی سازی است.

آلومینیوم به دلیل قابلیت خوب ماشین کاری می تواند به هر شکلی درآید. همچنین رنگ را به خوبی نگه می دارد و سطح آن می تواند اکثر پرداخت ها را به خوبی به خود بگیرد.

گریدهای مختلف آلومینیوم

آلومینیوم را می توان به دو دسته ی آلیاژهای ریخته گری شده و کار شده دسته بندی کرد.

آلیاژهای آلومینیوم کار شده

این گروه از آلومینیوم ها استحکام بیشتری نسبت به آلیاژهای ریخته گری شده دارند. برای معرفی آن ها از یک سیستم چهار رقمی استفاده می شود. مانند چدن، عدد  اول عنصر آلیاژی اولیه را نشان می دد. اگر غیر باشد عدد دوم به تغییر آلیاژ اشاره دارد که درحالی که دو رقم آخر آلیاژ خاص در سری را مشخص می کنند. هفت سری از آلیاژهای کار شده وجود دارند که در ادامه به آنها اشاره می شود.

آلومینیوم و کاربردهای آن

سری 1XXX

این سری ا‌ز آلیاژهای آلومینیوم دارای ۹۹ درصد الومینیوم است. به همین دلیل در اغلب موارد به عنوان الومینیوم خالص نیز شناخته می شود. این آلومینیوم ها استحکام کمی دارند و اغلب تنها به دلیل مقاومت خوب در برابر خوردگی و هدایت الکتریکی بالا به کار برده می شوند. نقطه ذوب این سری از آلومینیوم پایین است با اینکه قابل جوشکاری هستند اما در زمان انجام عملیات جوشکاری باید دقت زیادی داشت.

سری 2XXX

در این سری مس به عنوان عنصر آلیاژی به کار رفته است. آلیاژهای این سری دارای استحکام و سختی فوق العده خوبی هستند اما مقاومت در برابر خوردگی سری های دیگر را ندارد. به همین دلیل زمانی که نیاز باشد از این سری در محیطی با خورندگی بالا استفاده شود از یک رنگ یا پوشش روی آن ها کمک می گیرند.

سری 3XXX

در این سری منگنز به عنوان عنصر آلیاژی استفاده شده است. از نظر استحکام متوسط هستند اما مقاومت بسیار خوبی در برابر حرارت و خوردگی دارند. به همین دلیل از آنها در ساخت ظروف پخت و پز استفاده می شود. همچنین در قطعات خودرو و نیروگاه ها هم از این سری زیاد استفاتده میشود.

سری 4XXX

این سری از ترکیب الومینیوم با سیلیسیم به دست می آید. نقطه ذوب پایینی دارد و به عنوان مواد پرکننده در زمان جوش به کار برده می شود.

سری 5XXX

بیشترین استحکام کششی را این گروه دارد. در ترکیب سری 5XXX از منزیم استفاده شده است. از دیگر ویژگی های آن می توان به مقاومت بالا در برابر خوردگی و قابلیت جوشکاری اشاره کرد. از این سری برای ساخت وسایل نقلیه دریایی و تجهیزات فنی استفاده می شود. مقاومت کششی این گروه از 18 Ksi تا 51 Ksi متغیر است.

سری 6XXX

عناصر آلیاژی اصلی در این سری منیزیم و سیلیسیم است که موجب شده به طرز استثنایی در برابر خوردگی مقاوم باشد. همچنین مقاومت کشش نهایی در این سری بین 18 تا 58 Ksi است. این آلیاژ می تواند برای آبکاری فلزات حساس به کار رود.

سری 7XXX

این آلیاژهای آلومینیوم از فلز روی (زینک) به عنوان یک عنصر آلیاژی استفاده می کند. این سری دارای استحکام کششی بالایی در محدوده ی 32  و 88 Ksi می باشد. از سری 7XXX برای ساخت ماشین آلات و تجهیزات هوافضا و ورزشی استفاده می شود.

آلیاژهای ریخته گری شده

این گروه از آلیاژها می توانند تحت عملیات حرارتی قبول بگیرند. آن ها از یک سیستم چهار رقمی به همراه یک نقطه اعشار قبل از رقم نهایی استفاده می کنند. رقم اول عنصر اصلی آلیاژی را نشان می دهد. دو رقم بعدی نیز آلیاژها را مشخص می کنند. در حالی که عدد پشت نقطه اعشار نیز به ما شمش یا ریخته گری بودن آلیاژ را نشان میدهد.

تفاوت بین آلیاژهای کار شده و ریخته گری شده

آلیاژهای ریخته گری شده معمولا از استحکام کششی کمتر نسبت به آلیاژهای کارشده برخوردارند. زیرا از بین بردن عیوب ناشی از ریخته گری دشوار است.

قیمت آلیاژهای ریخته گری شده در هر کیلوگرم کمتر از آلیاژهای کار شده است.

ماشینکاری آلیاژهای آلومینیوم کارشده نسبت به آلیاژهای ریخته گری شده راحتر است.

قطعات ماشینکاری شده از آلیاژ آلومینیوم کارشده می توانند پرداخت بهتری نسبت به قطعاتی که از آلیاژهای ریخته گری شده ساخته شده اند داشته باشد.

آلومینیوم و کاربردهای آن

چگونه آلومینیوم مناسب را انتخاب کنیم؟

انواع مختلفی از گریدهای آلومینیوم وجود دارند که برای کارهای مختلف می توان از آن ها استفاده کرد. هر کدام از این گریدها از نظر استحکام، جوش پذیری، مقاومت به خوردگی و … با هم متفاوت هستند. برای انخاب گرید مناسب لازم است تا این موارد را در نظر داشته باشیم.

نرخ ماشینکاری

نرخ ماشینکاری آلیاژهای آلومینیوم متفاوت است و این مساله زمانی که قصد استفاده از ماشین های CNC را داشته باشیم اهمیت می یابد. یک آلیاژ آلومینیوم با قابلیت ماشین کاری خوب به راحتی برش داده شده و پرداخت می شود. این قابلیت آن را برای ساخت اجزای پیچیده و دقیق مناسب می سازد. آلومینیوم 2011 برای مثال از قابلیت بسیار خوبی برای ماشین کاری برخوردار است.

هزینه و در دسترس بودن

هزینه ی آلیاژهای مختلف آلومینیوم یکی دیگر از مواردی ست که باید آن را در نظر داشت. اینکه آلیاژ انتخاب شده با قیمت مناسب تمام ویژگی هایی که از آن انتظار داریم را برآورده کند یکی از فاکتورهای مهم در فرایند تولید است. درکنار قیمت باید به در دسترس بودن گرید نیز توجه داشت. برخی از انواع آلیاژهای آلومینیوم ممکن است به راحتی در دسترس نباشند.

کارپذیری آلیاژهای آلومینیوم

کارپذیری به این مساله اشاره دارد که چقدر راحت یک آلیاژ می تواند به شکل های مختلف در بیاید. آلیاژهای با چکش خواری بالا به خوبی کارپذیر هستند.

جوش پذیری

جوش پذیری نیز یکی دیگر از فاکتورهای مهم در ساخت قطعات است. برای مثال آلومینیوم 3003 یک انتخاب مناسب از نظر قابلیت جوش پذیری ست.

مقاومت به خوردگی

محلی که آلیاژ آلومینیوم استفاده می شود مشخص می کند که آیا نیاز به مقاومت در برابر خوردگی دارد یا خیر. برای مثال قطعاتی که برای کاربردهای دریایی به کار می روند باید از خاصیت مقاومت در برابر خوردگی برخوردار باشند.

استحکام آلیاژ

استحکام یک آلیاژ مشخص می کند که چقدر می تواند استرس را تحمل کند پیش از آنکه تغییر شکل بدهد و دفرمه شود. قطعاتی که تحت استرس بالایی قرار دارند باید استحکام زیادی نیز داشته باشند.

کاربردهای آلومینیوم

آلومینیوم کاربردهای بسیار متنوعی دارد و در صنایع مختلف از آن استفاده می شود. به عنوان نمونه به برخی از کاربردهای آلومینیوم در ادامه اشاره خواهد شد.

پزشکی

در صنایعی که تمیزی اهمیت دارد از آلومینیوم برای ساخت قطعات استفاده می شود. وسایل پزشکی از انواع مختلف آلومینیوم استفاده می کنند.

صنایع هوایی

هواپیماها لازم است از موادی ساخته شوند که وزن کم دارند و قوی هستند. با نسبت استحکام به وزن بالا آلومینیوم گزینه ی بسیار مناسبی برای استفاده در صنایع هوایی ست. همچنین به دلیل مقاومت در برابر خوردگی برای کار در شرایط خوردنده و مخرب نیز مناسب است.

صنعت الکترونیک

به دلیل هدایت پذیری گرمایی خوب از آلومینیوم در صنعت الکترونیک برای ساخت هیت سینک استفاده می شود.

صنعت اتومبیل

اتومبیل های ایده آل باید سبک، مقاوم و دوستدار طبیعت باشند. استفاده از آلومینیوم همچنین باعث می شود تا قطعات قابل بازیافت باشند.

مطالب مرتبط
تیرآهن

انواع تیرآهن

تیرآهن جزو مهمترین مصالح ساختمانی مورد استفاده در ساخت و...

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

سبد خرید
سلام، ما از کوکی ها برای بهبود تجربه کاربری شما و ذخیره اطلاعات کاربری شما در وبسایت استفاده میکنیم، با استفاده ما از کوکی ها موافقت میکنید؟