پیش از پاسخ دادن به این سوال باید ابتدا بدانیم که آلیاژ چیست. آلیاژ یک کلمه فرانسوی (Alliage) با معنای فارسی (هم‌جوشه) است. اما در واقع آلیاژ یک ترکیب از یک فلز اصلی (که آن را فلز پایه می‌گویند) با یک یا چند عنصر دیگر است. برای این که بتوان یک فلز را با دو یا چند ماده دیگر، مخلوط کرد باید ابتدا با حرارت این دو ماده را به دمای ذوب رساند و در دمایی نزدیک به نقطه جوش این دو ماده، آنهارا که الان به شکل مایع در آمده اند با هم مخلوط کرد.
به زبان ساده‌تر، آلیاژ مخلوطی از یک فلز با یک یا چند عنصر دیگر است که معمولاً خواص متفاوتی نسبت به عناصر تشکیل‌دهنده خود دارد.تولید آلیاژها سابقه‌ای طولانی دارد و شاید به زمانی برسد که انسان فلز را شناخت. اولین آلیاژهایی که بشر ساخته بود، مفرغ بود که ترکیبی از مس و قلع بود. با توجه به نیاز و ویژگی‌های آن‌ها، انواع مختلفی از آلیاژها به دست بشر ساخته شد.
آلیاژ آلومینیوم چیست؟
آلیاژ آلومینیوم ترکیبی از آلومینیوم با یک یا چند عنصر دیگر است که معمولاً دارای۹۰ الی ۹۶ درصد آلومینیوم هستند و برای بهبود خواص مختلف آلومینیوم ساخته می‌شوند.
نامگذاری آلیاژها بر اساس سیستم‌های مختلف انجام می‌شود:
- سیستم AA: برای آلیاژهای کارشده از یک مکانیزم شماره‌دهی چهاررقمی استفاده می‌کند.
- سیستم UNS: برای تمام آلیاژهای آلومینیوم با یک عدد پنج رقمی مشخص می‌گردد. اولین رقم ۹ است و چهار رقم بعدی مانند سیستم AA است. مثلاً UNS 94XXX به آلیاژی از آلومینیوم و سیلیسیم اشاره دارد.
فرایند تولید نیز در نامگذاری آلیاژها نقش دارد، حروف F، O، H، T و W برای مشخص کردن نوع فرایند تولید استفاده می‌شوند.
نامگذاری انواع آلومینیوم آلیاژی
به دلیل روش‌های آلیاژ‌سازی آلومینیوم به دو دسته آلیاژ آلومینیوم نوردی و ریختگی صورت می‌گیرد.
۱. آلیاژ آلومینیوم نوردی:
آلومینیومی که از طریق فرآیند نورد تولید می‌شود، یکی از رایج‌ترین و کاربردی‌ترین انواع آلومینیوم است. این فرآیند برای تولید ورق‌های تخت آلومینیومی استفاده می‌شود. و در ۷ گروه زیر دسته بندی می شود.
• سری 1XXX: آلومینیوم تقریباً خالص
• سری 2XXX: آلیاژ آلومینیوم و مس
• سری 3XXX: آلومینیوم منگنزدار
• سری 4XXX: آلومینیوم سیلیسیم‌دار
• سری 5XXX: آلیاژ آلومینیم و منیزیم
• سری 6XXX: آلیاژهایی با ترکیب منیزیم، سیلیسیم و آلومینیوم
• سری 7XXX: آلیاژهایی با ترکیب روی، آلومینیوم و منیزیم
۲. آلیاژ آلومینیوم ریختگی
پلیت یا صفحات ضخیم آلومینیوم برای قطعه یا قالب سازی استفاده می‌شود. به همین دلیل نیاز به سختی و ماشینکاری خوبی داشته و دارای آلیاژهای از گروه ۲۰۰۰، ۵۰۰۰، ۶۰۰۰ و ۷۰۰۰ هستند. به طور کلی انواع آلومینیوم آلیاژی ریختگی در ۸ گروه دسته‌بندی شده و هر گروه با عدد اول از سمت چپ از مابقی گروه‌ها جدا می‌شود. پرمصرف‌ترین ورق های آلیاژ آلومینیوم، دسته ۱۰۰۰ بوده و سخت ترین آن دسته ۷۰۰۰ هست که دارای مقاومت بالای در سطح فولاد است. در ادامه شما را بیشتر با آن آشنا می کنیم.
آلیاژ آلومینیوم ۱۱۰۰
این آلیاژ که از نظر تجاری آلومینیوم خالص بوده یکی از رایج‌ترین و پرکاربردترین آلیاژهای آلومینیومی است. به دلیل ترکیبی از خواص مکانیکی و قابلیت‌های کاربردی، در زمینه‌های صنعتی کاربرد وسیعی دارد. به دلیل نرم و انعطاف‌پذیر بودن، برای کاربردهای با فرم دهی دشوار، ایده آل خواهد بود. با هر روشی می‌توان آن را جوش داد و در برابر خوردگی مقاومت بسیار خوبی دارد، فقط باید دقت کرد که غیر قابل عملیات حرارتی بوده و معمولاً در صنایع شیمیایی و صنایع غذایی استفاده می‌شود.
ترکیب شیمیایی: آلومینیوم، مس، منیزیم، سیلیکون، وانادیم، روی، کروم، کلسیم، منگنز، سرب، سیکلوهگزیل تین کبالت، سیکلوزیل تین کبالت
آلیاژ آلومینیوم ۲۰۱۱
دو تا از ویژگی‌های برجسته این دسته، استحکام مکانیکی بالا و قابلیت‌های ماشینکاری عالی است. و به همین جهت اغلب به آن آلیاژ ماشینکاری آزاد (FMA) می‌گویند. یهترین گزینه برای پروژه های روی ماشین تراش اتوماتیک است. چرا که در ماشینکاری با سرعت بالا، آلیاژ آلومینیوم ۲۰۱۱، باعث تولید تراشه‌های ریز شده که به راحتی جدا می‌شوند. به طور کلی یک انتخاب عالی برای تولید قطعات پیچیده و دقیق است.
از مزایای این آلیاژ می توان به استحکام بالا، مقاومت خوب در برابر سایش، عملکرد ماشینکاری عالی، هدایت حرارتی بالا، عملکرد در دماهای بالا اشاره کرد. البته معایب آن هم شامل، مقاومت نسبتاً کم در برابر خوردگی و مشکلات زیاد در عملیات جوشکاری می باشد. آلیاژ آلومینیوم ۲۰۱۱ در بازار بیشتر در اشکال رایج، میله، ورق و لوله یافت می شود.
ترکیب شیمیایی آلومینیوم، مس، آهن، منگنز، نیکل، قلعو برخی دیگر از عناصر
آلیاژ آلومینیوم ۲۰۱۴
در بین انواع آلومینیوم آلیاژی گرید ۲۰۱۴ بر پایه مس با استحکام بسیار بالا و قابلیت ماشینکاری عالی دارای مقاومت خوبی است و معمولاً در بسیاری از کاربردهای سازه‌ای هوافضا استفاده می‌شود.
آلیاژ آلومینیوم ۲۰۲۴
یکی از پرکاربردترین انواع آلیاژ آلومینیوم با استحکام بالا می باشد که با ترکیبی از استحکام بالا و سختی، معمولاً در مواردی استفاده می‌شود که نسبت استحکام به وزن مناسبی مورد نظر است. این گرید را می‌توان تا سطح بالایی ماشین کاری کرد و در صورت نیاز توانسته آن را در شرایط آنیل شده با عملیات حرارتی بعدی تشکیل داد. مقاومت خوردگی این گرید نسبتاً کم بوده و هنگامی که این مشکل وجود دارد، آلیاژ آلومینیوم ۲۰۲۴ معمولاً در یک روکش آنودایز شده یا به صورت روکش دار (لایه سطحی نازک از آلومینیوم با خلوص بالا) به نام آلکلاد استفاده می‌شود.
درباره خواص مکانیکی این آلیاژ باید به چهار نکته زیر اشاره کرد.
1. مقاومت کششی: ۴۸۰ مگاپاسکال (۶۹,۰۰۰ پوند بر اینچ مربع)
2. قدرت تسلیم: ۴۰۰ مگاپاسکال (۵۸,۰۰۰ پوند بر اینچ مربع)
3. ازدیاد طول در هنگام شکست: ۱۲%
4. مدول الاستیسیته: ۷۱.۷ گیگاپاسکال
کاربردهای آلیاژ آلومینیوم:
آلیاژ آلومینیوم ۲۰۱۴ در زمینه‌های صنعتی از جمله صنایع هوافضا، خودروسازی، ساخت قطعات دقیق، کاربردهای دریایی و سازه‌های سبک استفاده می شود.
مزایا:
- استحکام بالا
- مقاومت به سایش خوب
- قابلیت شکل‌پذیری خوب
- قابلیت ماشینکاری:
- قابل ماشینکاری با ابزارهای فولادی
- قابلیت ماشینکاری با روش‌های پیشرفته مانند EDM و CNC
- عملکرد در دماهای بالا: می‌تواند تا دماهایی بالاتر از ۳۰۰°C کار کند
- هدایت حرارتی خوب: مناسب برای کاربردهایی که نیاز به انتقال حرارت دارند
- قابلیت جوشکاری: می‌تواند با روش‌های مختلفی مانند جوشکاری آرگون، جوشکاری گاز مایع و جوشکاری الکترونیک جوش داده شود
معایب:
- هزینه بالای تولید
- مقاومت به خوردگی نسبتاً کم
آلیاژ آلومینیوم ۲۰۲۴ نسبت به ۶۰۶۱، استحکام بالاتر و قابلیت ماشینکاری بهتر دارد ولی سبت به ۷۰۷۵، قابلیت شکل‌پذیری و قابلیت ماشینکاری بهتر دارد، اما استحکام آن کمتر است.
ترکیب شیمیایی:
آلومینیوم، مس، آهن، منگنز، کروم، کلسیم، وانادیم و سایر عناصر
آلیاژ آلومینیومی ۳۰۰۳
پرکاربردترین آلیاژ آلومینیوم، گرید ۳۰۰۳ بوده که یک آلومینیوم خالص تجاری با منگنز اضافه شده برای افزایش استحکام (۲۰٪ قوی تر از درجه ۱۱۰۰) است. مقاومت در برابر خوردگی و کارایی عالی داشته ضمن این که این آلیاژ می‌تواند کشیده یا چرخیده شود، جوش داده یا لحیم‌کاری شود.
مزایا:
- وزن کم
- استحکام بالا
- قابلیت شکل‌پذیری خوب
- مقاومت در برابر سایش
- قابلیت ماشینکاری
- هدایت حرارتی خوب
- قیمت نسبتاً پایین
معایب:
- مقاومت به خوردگی نسبتاً کم
- ممکن است در زمان اجرا نیاز به عملیات حرارتی داشته باشد
- در مقایسه با برخی آلیاژهای دیگر، استحکام کمتر دارد
کاربردها:
• ساخت کابینت‌های آشپزخانه
• ساخت سطل‌ها و جعبه‌های حمل بار
• کاربردهای دریایی
• ساخت سازه‌های سبک
• استفاده در صنعت بسته‌بندی
شکل‌های رایج: آلیاژ آلومینیومی ۳۰۰۳ در بازار در سه شکل ورق، میله و لوله، موجود است.
مقایسه با سایر آلیاژها: : آلیاژ آلومینیومی ۳۰۰۳، نسبت به آلیاژ آلومینیوم ۱۱۰۰، استحکام بالاتر و قابلیت ماشینکاری بهتر دارد اما نسبت به آلیاژ آلومینیوم ۶۰۶۱، استحکام کمتر اما قیمت پایین‌تر دارد.
ترکیب شیمیایی: آلومینیوم، مس، منیزیم، سیلیکون، کلسیم، منگنز، کروم، کبالت، روی و سایر عناصر.
آلیاژ آلومینیوم ۵۰۵۲
در بین آلومینیوم های آلیاژی غیر قابل عملیات حرارتی، بالاترین استحکام را دارد. استحکام خستگی آن بیشتر از سایر دسته ها است. آلیاژ ۵۰۵۲ مقاومت خوبی در برابر اتمسفر دریایی و خوردگی آب نمک دارد و به راحتی می توان آن را طراحی کرد یا به شکل‌های پیچیده درآورد. آلیاژ آلومینیومی ۵۰۵۲ یکی از آلیاژهای آلومینیومی با ترکیبی خاص است که برای کاربردهای دریایی و کاربردهایی که نیاز به مقاومت به خوردگی دارند، استفاده می‌شود.
خواص مکانیکی این آلیاژ:
1. مقاومت کششی: ۲۷۰ مگاپاسکال (۳۹,۰۰۰ پوند بر اینچ مربع)
2. قدرت تسلیم: ۲۴۰ مگاپاسکال (۳۵,۰۰۰ پوند بر اینچ مربع)
3. ازدیاد طول در هنگام شکست: ۲۰%
مزایا:
• مقاومت به خوردگی بالا: به دلیل مقاومت در برابر خوردگی در محیط‌های دریایی و ساحلی مناسب است.
• قابلیت شکل‌پذیری خوب: می‌توان شکل‌های مختلف را با آن اجرا نمود
• قابلیت ماشینکاری: قابل ماشینکاری با ابزارهای فولادی و غیرفولادی
• هدایت حرارتی خوب: مناسب برای کاربردهایی که نیاز به انتقال حرارت دارند
• استحکام بالا: مقاومت در برابر سایش خوب
• قیمت نسبتاً پایین: در مقایسه با برخی آلیاژهای دریایی دیگر، ارزان‌تر است
معایب:
• وزن بالاتر نسبت به برخی آلیازهای دیگر
• ممکن است در زمان اجرا نیاز به عملیات حرارتی داشته باشد
• در مقایسه با برخی آلیاژهای دیگر، استحکام کمتر دارد
کاربردها:
• کاربردهای دریایی و دریانوردی
• ساخت کابینت‌های آشپزخانه
• سازه‌های سبک
• ساخت سطل‌ها و جعبه‌های حمل بار
• کاربردهای صنعتی
شکل‌های رایج: ورق، میله و لوله
مقایسه با سایر آلیاژها: آلیاژ آلومینیوم ۵۰۵۲ نسبت به آلومینیوم ۶۰۶۱، مقاومت به خوردگی بالاتر و قابلیت شکل‌پذیری بهتر دارد اما نسبت به آلومینیوم ۵۰۸۳، استحکام کمتر اما قیمت پایین‌تر دارد
ترکیب شیمیایی: آلومینیوم، مس، منیزیم، کروم، کلسیم، کبالت، روی، سیلیکون، منگنز و سایر عناصر
آلیاژ آلومینیوم ۶۰۶۱
از جمله همه‌کاره‌ترین آلیاژ آلومینیوم قابل عملیات حرارتی است، در حالی که اکثر کیفیت‌های خوب آلومینیوم را حفظ می‌کند. کاربرد آلیاژهای آلومینیوم این درجه به دلیل دارا بودن خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی برای ساخت و کارایی بالا در شرایط آنیل مناسب است.
با تمام روش‌ها جوش داده می‌شود و توانسته آن را کوره‌ای لحیم‌کاری کرد. در نتیجه، انواع آلومینیوم آلیاژی ۶۰۶۱ در مصارفی که در آن ظاهر و مقاومت در برابر خوردگی بهتر با استحکام خوب مورد نیاز است، استفاده می‌شود. اشکال لوله و زاویه در این درجه معمولاً گوشه های گرد دارند.
ترکیب شیمیایی: آلومینیوم، مس، منیزیم، کروم، کلسیم، زنگ، سیلور، منگنز، سرب و سیکلوهگزیل تین کبالت
آلیاژ آلومینیوم ۶۰۶۳
معمولاً به عنوان یک آلیاژ معماری شناخته شده و دارای خواص کششی نسبتا بالا، ویژگی های تکمیل عالی و درجه بالایی از مقاومت در برابر خوردگی است. اغلب در کاربردهای مختلف معماری داخلی و خارجی و تزئینات یافت می‌شود. برای کاربردهای آندایزینگ یا آندش بسیار مناسب بوده و اشکال لوله و زاویه در این درجه معمولاً دارای گوشه‌های مربع هستند.
خواص مکانیکی:
1. چگالی: ۲.۶۹ g/cm³
2. مدول یانگ: ۶۸.۳ گیگاپاسکال (۹,۹۱۰ کیلوپوند بر اینچ مربع)
3. مقاومت کششی نهایی: ۱۴۵–۱۸۶ مگاپاسکال (۲۱.۰–۲۷.۰ کیلوپوند بر اینچ مربع)
4. تغییرشکل در شکست سازه‌ای: ۱۸-۳۳%
خواص حرارتی:
• دمای ذوب: ۶۱۵ درجه سلسیوس (۱۱۳۹ درجه فارنهایت)
• رسانندگی گرمایی: ۲۰۱-۲۱۸ W/m*K
• ضریب انبساط حرارتی خطی: ۲.۳۴*۱۰^-۵ K^-1
مزایا:
• مقاومت به خوردگی خوب
• قابلیت جوشکاری خوب
• قابلیت ماشینکاری متوسط
• استحکام بالا در حالت‌های مختلف عملیات حرارتی
• هدایت حرارتی مناسب
•
معایب:
• مقاومت به خوردگی نسبتاً کم در مقایسه با برخی آلیازهای دریایی
• ممکن است در حین اجرا نیاز به عملیات حرارتی داشته باشد
کاربردها:
• ساخت ورق‌های آج‌دار برای پوشش سقف‌ها و سقف‌های کاذب
• ساخت مقاطع اکسترودی (پروفیل)
• ساخت لوله آبیاری
• ساخت لوازم آشپزخانه
• ساخت قطعات معماری اکسترودشده کف کامیون و تریلر
شکل‌های رایج: آلیاژ آلومینیوم ۶۰۶۳ در بازار در شکل های ورق، میله، لوله، مفتول، نرده، مقاطع اکسترودی و پروفیل
ترکیب شیمیایی: آلومینیوم، سیلیسیم، منیزیم، آهن، مس، منگنز، کروم، روی، تیتانیم و مجموع بقیه عناصر
آلیاژ ۶۰۶۳ به دلیل ترکیبی از مقاومت به خوردگی خوب، قابلیت جوشکاری و ماشینکاری، و استحکام مناسب، یکی از پرکاربردترین آلیازهای آلومینیومی در صنایع مختلف است. انتخاب این آلیاژ باید بر اساس نیازهای خاص پروژه، بودجه و محدودیت‌های تولید انجام شود
آلیاژ آلومینیوم ۷۰۷۵
این نوع یکی از بالاترین استحکام انواع آلومینیوم آلیاژی را دارد و نسبت استحکام به وزن بسیار خوب در آن موجب شده تا و به طور ایده آل برای ساخت قطعات با فشار زیاد استفاده شود. به عبارت دیگر می توان آلیاژ آلومینیوم ۷۰۷۵ را، محکم ترین آلیاژ آلومینیوم دانست. این درجه را می‌توان در شرایط آنیل تشکیل داد و متعاقباً در صورت نیاز تحت عملیات حرارتی قرار داد. همچنین توانسته جوش نقطه‌ای یا فلاش را روی آن اجرا کرد.
آلیاژ آلومینیومی ۷۰۷۵ یکی از آلیاژهای پیشرفته و پرکاربرد در صنایع مختلف است. این آلیاژ به دلیل ترکیبی از خواص مکانیکی بالا، قابلیت‌های کاربردی و عملکرد در دماهای بالا، در بسیاری از کاربردها استفاده می‌شود.
خواص مکانیکی:
1. مقاومت کششی: ۵۷۲ مگاپاسکال (۸۳,۰۰۰ پوند بر اینچ مربع)
2. تنش تسلیم: ۵۰۳ مگاپاسکال (۷۳,۰۰۰ پوند بر اینچ مربع)
3. انعطاف‌پذیری: ۱۱%
مزایا:
• استحکام بالا: یکی از آلیازهای با استحکام بالاتر در بین آلیاژهای آلومینیومی
• مقاومت به سایش خوب
• قابلیت شکل‌پذیری متوسط: می‌تواند به شکل‌های مختلف تبدیل شود، اما نیاز به عملیات حرارتی دارد
• عملکرد در دماهای بالا: می‌تواند تا دماهایی بالاتر از ۳۰۰°C کار کند.
• قابلیت ماشینکاری: قابل ماشینکاری با ابزارهای فولادی و غیرفولادی
• هدایت حرارتی خوب: مناسب برای کاربردهایی که نیاز به انتقال حرارت دارند
• قابلیت جوشکاری: می‌تواند با روش‌های مختلفی مانند جوشکاری آرگون، جوشکاری گاز مایع و جوشکاری الکترونیک جوش داده شود
معایب:
• هزینه تولید بالا
• مقاومت به خوردگی نسبتاً کم در مقایسه با برخی آلیازهای دریایی
• نیاز به عملیات حرارتی در حین اجرا پروژه دارد
• قابلیت شکل‌پذیری نسبتاً کم در مقایسه با برخی آلیازهای دیگر
کاربردها:
• ساخت قطعات پیشرفته هوافضا
• استفاده در ساخت قطعات خودرو
• کاربردهای دریایی و دریانوردی
• سازه‌های سبک با استحکام بالا
• ساخت ابزارهای دقیق
آلیاژ آلومینیوم ۷۰۷۵ را می توان در اشکال رایج ورق، میله، لوله، پروفیل تهیه کرد
مقایسه با سایر آلیاژها: آلیاژ آلومینیوم ۷۰۷۵ نسبت به ۶۰۶۱، استحکام بالاتر و قابلیت ماشینکاری بهتر دارد، اما میزان شکل‌پذیری آن در مقایسه با ۶۰۶۱، کمتر است ولی نسبت به ۵۰۵۲، استحکام بسیار بالاتر و مقاومت به خوردگی خوب‌تر دارد، اما قیمت آن در برابر ۵۰۵۲ بالاتر است
آلیاژ ۷۰۷۵ به دلیل ترکیبی از استحکام بالا، عملکرد در دماهای بالا و قابلیت‌های کاربردی، یکی از بهترین آلیازهای آلومینیومی برای کاربردهای پیشرفته و تخصصی است. انتخاب این آلیاژ باید بر اساس نیازهای خاص پروژه، بودجه و محدودیت‌های تولید انجام شود.
ترکیب شیمیایی: آلومینیوم، کبالت، کروم، منگنز، سیلیکون، آهن، روی، منیزیم و سایر عناصر
نتیجه‌گیری
آلومینیوم در ایران یک فلز رایج است و آلیاژهای آلومینیوم در بخش صنعتی و غیرصنعتی استفاده دارد. در بیشتر موارد، انتخاب درجه و آلیاژ آلومینیوم مناسب برای کاربرد مورد نظر شما می‌تواند دشوار باشد. پیشنهاد ما کمک گرفتن و مشتوره با کارشناسان شرکت سپند فلز مهام است. مجموعه سپند فلز مهام به عنوان بهترین مرکز فروش آلیاژ آلومینیوم بهترین محصول را به شما معرفی می کند. بسیار متشکریم که تا پایان مطلب انواع آلیاژ آلومینیوم ما را همراهی کردید.
