انواع الیاژهای آلومینیوم و محصولات اکستروژن

انواع آلیاژهای آلومینیوم موجود در بازار قابل اکسترود شدن هستند. مهمترین فراورده های این فرآیند، مطابق استاندارد DIN در سه دسته کلی زیر تقسیم بندی می شوند: لوله آلومینیومی، مقاطع آلومینیومی، شمش ها و سیم های آلومینیومی میباشد.
این استاندارد، گستره وسیعی از انواع آلیاژهای آلومینیوم را تحت پوشش قرار می دهد اما نه تمام آنها را. مهمترین کاربردهای این محصولات در معماری پروفیل آلومینیوم صنعتی ساختمانی، وسایل نقلیه و اجزای ماشین ها است. پرکاربردترین الیاژ های مورد استفاده در صنایع نام برده و در دسته بندی زیر مرتب شده اند:

لوله ها
شمش ها
سیم ها
پروفیل ها

آلیاژهای آلومینیوم به شکل ورق و نوار نیز موجودند که به روش کار سرد، شکل داده شده اند و خواص مکانیکی مطلوبی دارند. خانواده آلیاژهای قابل عملیات حرارتی مثل AICuMg AIMesi اهميت فوق العاده ای در اکستروژن، به ویژه اکستروژن پروفیل ها دارند عملیات پیر سختی در تولید شمش ها و لوله ها از الیاژ های پر استحکام و غیر قابل کشش به کار می رود.

تولید پروفیل آلومینیوم الیاژ غیر قابل عملیات حرارتی

تولید پروفیل آلومینیوم محصولات نیمه آماده مانند لوله آلومینیومی، شمش ها و سیم ها که نیاز به دقت ابعادی بالایی دارند و یا از انواع آلیاژهای آلومینیوم غیر قابل عملیات حرارتی برای مقاومت در برابر خوردگی ساخته می شوند، بایستی از روش کشش سرد استفاده کرد. همچنین، در مواردی که استفاده از روش اکستروژن غیر ممکن یا غیر اقتصادی باشند سیم هایي با قطر کمتر از ۵ میلیمتر بایستی از کشش سرد استفاده کرد.
در حالت کلی، دو گروه تولید پروفیل آلومینیوم هستند که به نوع محصول و متریال به کار رفته. بستگی دارند :
الیاژ غیر قابل عملیات حرارتی: در اکستروژن این محصولات، دماي فراورده هنگام خروج از قالب و نیز شرایط سرد شدن آن بر خواص مکانیکی محصول، تأثیر چندانی ندارد.
الیاژ عملیات حرارتی پذیر: این آلیاژها، هرگاه قبل از پیر شدن، تحت عملیات حرارتي قرار گیرند، آنگاه دمای محصول هنگام خروج از قالب و شرایط سرد شدن آن. اهمیت چندانی ندارد. اما اگر بخواهيم فراوده را در بدو خروج از قالب و از دمای اکستروژن، تخت عملیات حرارتی قرار دهیم. بایستی کنترل دقیقی بر روی دمای کوئنج و سرعت سرد شدن محصول داشته باشیم.

ترمال بریک کشویی با آلیاژ 6063

ترمال بریک کشویی یکی از پرطرفدارترین انواع پروفیل آلومینیوم ترمال بریک با آلیاژ 6063می باشد که بهترین و مناسب ترین حالت بازشو را دارا می باشد. پنجره آلومینیوم ترمال دارای بازشوهایی است که به صورت افقی می‌لغزند. مزیت اصلی این نوع پنجره نسبت به انواع دیگر به شرح زیر است

بهره وری انرژی
پنجره ترمال بریک به ویژگی‌های کم مصرف مانند شیشه با کیفیت، گازعایق بین شیشه‌ها و فاصله‌دهنده‌های غیر رسانا(نوار پلی آمید) مجهز هستند. این موارد کمک می کنند خانه ها در زمستان گرمتر و در تابستان خنک تر شوند.

تعمیر و نگهداری کم
پنجره آلومینیوم ترمال بریک قطعات متحرک کمتری نسبت به سایر پنجره های سنتی دارند. این بدان معنی است که آنها حداقل نیاز به تمیز کردن و نگهداری دارند. با نصب صحیح، می‌توانید انتظار داشته باشید که پنجره شما سال‌ها بدون دردسر دوام بیاورد.

بیلت آلومینیوم ریخته گری شده

بیلت آلومینیوم قبل از اکسترود، تحت عملیات حرارتی آنیل هموژنیزاسیون قرار می گیرند چراکه محصولات ریخته گري از کیفیت خوبی برخوردار نیستند و به دلایل زیر قابلیت تغییر شکل پایینی دارند:

نوع مرزبندی دانه ها، پایین بودن نقطه يوتکنیک و تشکیل ترکیبات بین فلزی ترد که باعث کاهش قابلیت تغییر شکل الیاژ می شوند.
وجود محلول های فوق اشباع از ذرات بسیار ریز پراکنده و ته نشین شده ترکیبات الیاژ دمای سیلان مواد را افزایش داده و باعث کاهش قابلیت شکل پذیری می کردند.
وجود عناصر الیاژ خامي، نظیر منگنز، آهن و زیرکونیم به صورت محلول یا ذرات ريز نه نشین شده، تبلور مجدد را به تأخیر می اندازند. این اثر به خصوص در پرس اکستروژن آلومینیوم مشاهده می شود.

پرس اکستروژن و قابلیت اکسترود آلیاژهای آلومینیوم

مواد اولیه برای پرس اکستروژن جهت تولید انواع آلیاژهای آلومینیوم، بیلت آلومینیوم گرد (گاهی موانع چندضلعی) ريخته گري پیوسته هستند که با طول های ۴ تا ۷ متر بریده میشوند. قطر بيلت ها با قطر كانتينرهای متداول موجود همخوانی دارند، مطابق پیشنهاد DGM قطر بيلت ها بين ۷۴ تا ۴۹۲ میلیمتر، برای پرسهاي ۵۰۰ تا ۱۲۵۰۰ تن، در نظر گرفته مي شود.

سوالات متداول انواع آلیاژهای آلومینیوم

آلیاژ آلومینیوم چیست؟
آلیاژ آلومینیوم ترکیبی است که عمدتا از آلومینیوم تشکیل شده و عناصر دیگری به آن اضافه شده است. این آلیاژ با مخلوط کردن عناصر در هنگام ذوب شدن آلومینیوم ساخته می شود. عناصر اضافه شده شامل آهن، مس، منیزیم، سیلیسیم و روی هستند. افزودن عناصر به آلومینیوم مقاومت، کارایی، مقاومت در برابر خوردگی، رسانایی الکتریکی و یا چگالی را به آلیاژ بهبود می بخشد.

چه فاکتورهایی هنگام انتخاب انواع آلیاژهای آلومینیوم باید در نظر بگیریم؟
شکل پذیری یا کارایی، قابلیت جوشکاری، قابلیت ماشینکاری، مقاومت در برابر خوردگی، عملیات حرارتی، استحکام و قدرت، استفاده نهایی و کاربرد های آن
نحوه شناسایی الیاژ های آلومینیوم و طبقه بندی آن به چه صورت است؟
آلیاژهای آلومینیوم را می توان براساس ویژگی های آن از جمله توانایی آن در پاسخ به عملیات حرارتی و مکانیکی و حاوی اطلاعاتی در مورد ترکیب و پردازش آنها است را به چند گروه تقسیم کرد . به آنها شناسه های چهار رقمی داده می شود که اولین رقم عدد ، کلاس یا سری آلیاژ را مشخص می کند. عنوان مثال 4xxx ، 6xx.x و 2xxx ، همه از آلیاژ های مختلف آلومینیوم هستند.

قوی ترین آلیاژ آلومینیوم چیست؟
منگنز اضافه شده به آلومینیوم مقاومت آن را افزایش می دهد و آلیاژی با عملکرد عالی و مقاومت در برابر خوردگی تولید می کند. بالاترین آلیاژ مقاومت در تحمل حرارت آلیاژ 5052 است.

آلیاژ مورد استفاده در ساخت درب و پنجره آلومینیومی چیست؟
درتولید پروفیل پنجره های آلومینیوم از انواع آلیاژهای آلومینیوم سری 6 xxx استفاده میشود. و تقریباً از دو آلیاژ مرتبط و مشابه 6060 و 6063 استفاده میشود.

ویژگی آلیاژ های سری 6xxx چیست؟
آلیاژهای سری 6xxx منیزیم را با سیلیسیم به عنوان عناصرآلیاژی اصلی خود ترکیب می کنند. مقاومت آنها با عملیات حرارتی بهبود می یابد ،آنها مقاومت خوبی با شکل پذیری خوب، قابلیت جوش پذیری، ماشینکاری و مقاومت در برابر خوردگی مناسب دارند. آنها معمولاً در کاربردهای معماری، ساختمانی، صنایع دریایی و کاربردهای عمومی استفاده می شوند.

پروفیل آلومینیوم طبقه بندی شده

روش نشانه گذاری: یکی از روش های استاندارد اعداد چهار رقمی برای نشانه گذاری سری های آلومینیوم و الیاژهای آلومینیوم کار شده است. در این روش، رقم اول نشان دهندة آلياژ و به شرح زیر است. آلومینیوم با خلوص 99.00 درصد یا بالاتر کاربردهای فراوانی به ویژه در زمینه های الکتریکی و شیمیایی دارد. این دسته از آلومینیوم ها دارای مقاومت عالی در برابر خوردگی، رسانایی گرمایی و الکتریکی بالا، خواص مکانیکی پایین و کارپذیری بسیار خوب هستند. کار سختی می تواند افزایش اندکی در مقاومت این آلیاژها به وجود آورد. آهن و سیلیسیم ناخالصی های اصلی این الیاژ ها هستند. کاربردهای نمونه در انواع آلیاژهای آلومینیوم عبارتند از: تجهیزات شیمیایی، بازتابنده ها (مثل الياژها) مبدل های حرارتی، هادی ها و خازن های الکتریکی، ورق نازک (فویل) بسته بندی، پروفیل آلومینیوم و کاربردهای معماری و تزیینات داخلی.

پروفیل آلومینیوم چراغ خطی با آلیاژهای سری های 2xxx

مجموعة آلياژهای 2xxx ، همانند اغلب انواع آلیاژهای آلومینیوم مقاومت چندانی در برابر خوردگی نداشته و ممکن است تحت شرایطی در معرض خوردگی بین دانه ای قرار بگیرند. نوع ورق این آلیاژها معمولاً با آلومینیوم خلوص بالا یا آلیاژ منیزیم سیلیسیم، از سری های 6xxx ، پوشانده می شود. این کار سبب محافظت گالوانیک در هسته آلیاژ شده و در نتیجه مقاومت خوردگی را بسیار بالا می برد. انواع آلیاژهای آلومینیوم مجموعه 2xxx ، به ویژه مناسب بخش هایی از سازه اند که سهم بیشتری از بار اعمالی را حمل می کنند. از این آلیاژ، عموماً برای ساخت پروفیل آلومینیوم چراغ خطی هواپیما، قطعات تعلیق کامیون، بدنه و پوسته بال های هواپیما، بخش های سازه ای هواپیما و قسمت هایی که نیازمند تحمل دمای بالای 150 درجه سانتی گراد (300 درجه فارنهایت) هستند، استفاده میشود. این آلياژها محدودیت جوش کاری دارند، لیکن ماشین کاری برخی از آنها بسیار عالی است.

روش دقیق تر نشانه گذاری در انواع آلیاژهای آلومینیوم ریختگی

قبلاً نوشتیم که یک استاندارد عددی چهار رقمی، برای نشانه گذاری در آلومینیوم و انواع آلیاژهای آلومینیوم ریختگی (حتی شمش) به کار می رود. قابلیت ماشین کاری آلیاژهای آلومینیوم بستگی بسیاری به ترکیب عملیات حرارتی و تمپر آلياژ دارد. کلیه ی آلیاژهای آلومینیوم، در انواع کار شده و ریخته گری قابلیت ماشین کاری بسیار بهتری نسبت به فولاد و تیتانیوم دارند؛ زیرا می توانند در شرایط ساده تر براده برداری و ماشین کاری شوند. با این همه لازم است که شرایط تراشه یا براده برداری در یک ماشین، با روشی اقتصادی و امکان پذیر انتخاب شود.
به طور معمول، در ارزیابی قابلیت ماشین کاری انواع آلیاژهای آلومینیوم سه فاکتور اساسی مورد توجه قرار دارد:

عمر ابزار (به ویژه سایش ابزار)
کاراکتر و ویژگی های براده برداری
سطح نهایی مورد نیاز (در قطعه ی کار)
لازم است توجه شود که هر تغییر در وضعیت براده برداری، به طور مثال اصلاح در یکی از فاکتورهای بالا، ممکن است برای دو فاکتور دیگر زیان آور بوده و مشکلاتی ایجاد کند.

آلیاژهای آلومینیوم سری 2xxx

آلیاژهای آلومینیوم سری 2xxx اصلی ترین عنصرش مس میباشد. این آلياژها برای کسب خواص مطلوب، نیازمند عملیات حرارتی محلولی اند. خواص مکانیکی این آلیاژها پس از عملیات محلولی، همانند و گاهی فراتر از فولاد کم کربن است. در برخی مواقع، عملیات حرارتی رسوب دهی نیز سبب افزایش مجدد خواص مکانیکی می شود. این عملیات حرارتی، اساسا استحکام محصول را – نه به مقدار زیاد – افزایش می دهد.آلياژهای سری های2xxx مقاومت خوردگی خاصی نسبت به سایر آلیاژهای آلومینیوم نداشته و در شرایط معین ممکن است تحت خوردگی مرز دانه ای قرار بگیرند. آلیاژهای سری 2xxx برای قطعات و سازه های ملزم به استحکام ویژه بالا بسیار مناسب بوده و در ساخت انواع پروفیل آلومینیوم و قطعات تعلیق کامیون و بدنه هواپیما استفاده می شوند؛ این قطعات، در دمای بالا تا (F°300 C(°C 150 ، استحکام قابل قبولی دارند.

انواع پروفیل آلومینیومی با آلیاژهای سری های 3xxx

منگنز، اصلی ترین عنصر ناخالصی در آلیاژهای 3xxx است. انواع آلیاژهای آلومینیوم عموما عملیات حرارتی پذیر نیستند. ولی در حدود 20 درصد از آلیاژهای1xxx مقاومت ترند. با اینکه درصد محدودی از منگنز (حداکثر 1.5 درصد) را می توان به شکل مؤثر به آلومینیوم افزود، این عنصر به عنوان اصلی ترین عامل برخی از آلیاژها عمل می کند. سه آلیاژ دارای مصارف عمومی 3003 , 3004 ,3150 در کاربردهایی که نیازمند استحکام متوسط و کارپذیری خوب هستند، به شکل گسترده استفاده می شوند. این کاربردها عبارتند از: قوطی نوشابه، لوازم پخت و پز، مبدل های حرارتی، انواع پروفیل آلومینیومی و سایه بان ها، مبلمان، تابلوهای جاده ای، پشت بام ها، دوراهی ها، و سایر کاربردهای معماری.

دسته بندی آلیاژیهای آلومینیوم

سیستم نام گذاری. یک سیستم استاندارد، با چهار شماره عددی برای تعریف آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم کار شده مورد استفاده قرار دارد. آلومینیوم با 99.0% خلوص، و یا بالاتر. این سری حاوی کاربردهای زیادی به ویژه در حوزه های شیمیایی و الکتریکی – است. این گرید دارای بهترین مقاومت خوردگی است. استفاده های معمول از این دسته شامل وسایل شیمیایی، رفلکتورها (وسایل انعکاسی)، مبدل های حرارتی با هدایت کننده های (کنداکتورهای) الکتریکی، خازنها، فویل های بسته بندی، کاربردهای معماری، وسایل زیبایی و تزئینی است.

انواع آلیاژهای آلومینیوم ریخته گری

آلیاژهای آلومینیوم، به طور اساسی به دو دسته ی کار شده و ریخته گری تقسیم می شوند. گروه های مورد نظر در این فصل مربوط به پروسه ی ریخته گری بوده و برای نامگذاری، از استاندارد انجمن آلومینیوم AA تبعیت می کنند. این نامگذاری در کشور ما رواج مهمی دارد. در یک سیستم ریخته گری استاندارد AA عددی چهار رقمی وجود دارد که اولین عدد آن، معرف گروه اصلی آلیاژی بوده و اعداد بعدی مشخصات دیگر را نشان می دهند. دسته بندی انواع آلیاژهای آلومینیوم ریخته گری را براساس عناصر آلیاژی اصلی و فرعی نشان می دهند.

پروفیل صنعتی آلومینیوم آلیاژ سری 5xxx

منیزیم، از یک طرف اصلی ترین عنصر انواع آلیاژهای آلومینیوم در آلیاژهای سری5xxx و از سوی دیگر یکی از مؤثرترین و پرمصرف ترین عناصر برای آلومینیوم است. زمانی که منیزیم به عنوان عنصر اصلی آلیاژ یا به همراه منگنز به کار می رود، آلیاژی با مقاومت استحکام بالا و عملیات حرارتی ناپذیر به وجود می آورد. منیزیم به گونه ی قابل توجهی بیش از منگنز، در سخت کنندگی مؤثر است (افزایش استحکام در اثر افزودن 0.8 درصد منیزیم، تقریباً معادل 1.25 درصد منگنز است.) و می تواند به مقدار به مراتب بیشتری به آلیاژ افزوده شود. جوش پذیری مطلوب و مقاومت مناسب در برابر خوردگی در آب و هوای دریایی، از ویژگی های این آلیاژهاست. با وجود این، در آلیاژهای با منیزیم بالا، برای پرهیز از ترک خوردگی تنشی، باید محدودیت های معینی را در میزان مجاز سرد کاری و دمای بی خطر عملیات در نظر گرفت. کاربردهای انواع آلیاژهای آلومینیوم سری 5 عبارتند از: معماری، تزیینات داخلی و خارجی، پروفیل صنعتی آلومینیوم و وسایل خانگی، پایه چراغ های خیابانی، قایق ها و کشتی ها، مخازن برودتی و قطعات جرثقیل.