آشنایی با آلیاژهای آلومینیوم، سیستم نامگذاری و نوع کاربرد آن ها

آلومینیوم از لحاظ کاربرد در مقیاس صنعتی پس از آلیاژهای آهن و فولاد، در رده دوم قرار می‌گیرد. توسعه سریع صنعت آلومینیوم مربوط به خواص مختلف و منحصر به فردی است که آن را یکی از مستعدترین مواد مهندسی و سازه‌ای بدل کرده است.

آلومینیوم در دسته فلزات سبک وزن قرار می‌گیرد، ولی استحکام برخی از آلیاژهای آلومینیوم از فولادهای ساختمانی هم بیشتر است. هدایت الکتریکی و گرمایی خوبی دارد و منعکس کننده خوبی برای نور و گرما محسوب می‌شود. آلومینیوم در اکثر موارد کاربردی، مقاومت به خوردگی زیادی دارد و فلزی غیر سمی است.

آلیاژهای آلومینیوم می‌توانند در اشکال مختلفی ریخته گری یا ساخته شوند و سطح نهایی متنوعی داشته باشند. با تمام این خواص گسترده، جای تعجب نیست که آلیاژهای آلومینیوم در بین مواد مهندسی اهمیت درجه اولی داشته باشند.

در این مقاله از وبلاگ آیرومارت قصد داریم تا درباره انواع آلیاژهای آلومینیوم، نحوه تولید، سری‌های مختلف آن و کاربردهای هرکدام، صحبت کنیم. با ما همراه باشید.

نحوه تولید آلومینیوم خام

آلومینیوم فراوان‌ترین فلز پوسته زمین است ولی اغلب، به صورت ترکیب با عناصر دیگر مثل آهن، سیلیسیم و اکسیژن مورد استفاده قرار می‌گیرد.
بوکسیت، که اساسا اکسید آلومینیوم آبدار است، اساسی‌ترین سنگ معدنی است که برای تولید این فلز بکار می‌رود.

ابتدا اکسید آلومینیوم (آلومینا) خالص با کمک فرآیند بایر، از بوکسیت استخراج می‌شود. اکسید استخراجی، سپس در فرآیند هال و در مجاورت با یک حمام مذاب کریولیت به کمک آند و کاتد کربنی، احیا می‌شود و به صورت مذاب آلومینیوم در کف کوره الکترولیت قرار می‌گیرد.

تولید آلیاژهای آلومینیوم

پس از اینکه آلومینيوم خام با خلوص بالا تولید شد، حال می‌توان با اضافه کردن عناصر آلیاژی مناسب، آلیاژهای آلومینيوم را در انواع مختلف تولید کرد. شمش آلومینیوم خام در کوره های مخصوصی مجدد ذوب می‌شود و عناصر مختلف آلیاژی به صورت آمیژان و با درصد وزنی مشخص به مذاب اضافه می‌شوند و پس از سرباره سازی و جدایش ناخالصی‌ها، آلیاژ آلومینیوم مورد نظر تولید و آماده استفاده است.

طبقه بندی آلیاژهای آلومینیوم

با توجه به خواص این مواد، آلیاژهای الومینیوم را می‌توان به دو دسته اصلی کار شده (wrought) و ریختگی (cast) تقسیم بندی کرد. در ادامه توضیحاتی در خصوص هر یک از این دسته‌ها و معروف‌ترین سری‌های آلیاژی هر دسته ارائه شده است. برای استعلام قیمت ورق آلومینیوم کلیک کنید.

آلیاژهای آلومینیوم کار شده یا کارپذیر

برای شناسایی این دسته از محصولات، از یک سیستم چهارتایی استفاده می‌شود. عدد اول، گروه آلیاژ را نشان می‌دهد، عدد دوم، اصلاح آلیاژ اصلی یا حدود ناخالصی‌ها را نشان می‌دهد و دو عدد آخر، نشان‌دهنده میزان خلوص آلومینیوم در آلیاژ است.

به عنوان مثال، آلیاژ ۱۰۵۰ نشان دهنده یک آلیاژ آلومینیوم سری یک با ناخالصی‌های بسیار کم و مقدار آلومینیوم ۹۹.۵ درصد است. قیمت ورق آلومینیوم ۱۰۵۰ را می‌توانید در سایت آیرومارت مشاهده نمایید.

آلیاژهای آلومینیم کار شده در ۷ سری دسته بندی می‌شوند که در ادامه مختصری از ویژگی‌ها و خواص این ۷ سری آلومینیوم ارائه شده است. ویژگی اصلی تمامی این آلیاژها امکان شکل پذیری با فرآیندهای کار سخت مثل نورد یا اکستروژن است. برای پاسخ به سوال آلیاژ چیست، کلیک کنید.

آلیاژهای آلومینیوم سری ۱۰۰۰

این سری به آلیاژهای آلومینیوم خالص تجاری هم معروفند و حداقل ۹۹ درصد آلومینیوم دارند. آلومینیوم در این خلوص به عنوان هادی الکتریسیته و ورق منعکس کننده نور به کار می‌رود. این آلیاژ بسیار نرم و چکش خوار است و به راحتی شکل می‌گیرد. معروفترین آلیاژهای سری ۱۰۰۰ عبارتنداز:

• ۱۰۵۰
• ۱۰۶۰
• ۱۱۰۰
• ۱۱۴۵
• ۱۱۷۵
• ۱۲۰۰
• ۱۲۳۰
• ۱۲۳۵
• ۱۳۴۵
• ۱۳۵۰

اکثر این آلیاژها برای ساخت لوله های ظریف آلومینیومی و یا قطعات الکتریکی مثل صفحه خازن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. تعدادی ورق‌های آلومینیوم از این آلیاژها ساخته می‌شوند. شما می‌توانید با کلیک روی لینک روش تولید ورق آلومینیوم و کاربردهای آن اطلاعات کامل‌تری دراین خصوص کسب کنید.

آلیاژهای آلومینیوم سری ۲۰۰۰

این نوع آلیاژها از ترکیب عنصر اصلی آلومینیوم با عنصر آلیاژی مس تولید می‌شوند. این نوع آلیاژها استحکام مناسب‌تر، خاصیت جوشکاری بهتر و مقاومت به خوردگی بالاتری دارند. همچنین قابلیت ماشینکاری آلیاژهای سری ۲۰۰۰، قابلیت تولید برخی قطعات ظریف مانند برخی از پیچ‌های مهندسی را فراهم می‌کند.

از معروف‌ترین اعضای این سری می‌توان به آلیاژهای ۲۰۱۱،۲۰۲۵، ۲۲۱۹ و ۲۴۱۹ اشاره کرد. علاوه بر مس، ترکیباتی از عناصری نظیر منگنز، وانادیوم، تیتانیوم و زیرکونیوم نیز در این موارد یافت می‌شود.

همچنین قابلیت عملیات حرارتی آلومینیوم سری ۲۰۰۰ باعث می‌شود تا در یک ترکیب شیمیایی ثابت بتوان رنج گسترده‌ای از خواص مکانیکی مورد نظر را مطابق با کاربرد مورد نیاز، به‌دست آورد.

آلیاژهای آلومینیوم سری ۳۰۰۰

این دسته، به آلیاژهای آلومینیوم – منگنز هم معروفند. چرا که عنصر اصلی آلیاژساز آن‌ها عنصر منگنز است. افزودن منگنز به آلومینیوم از طریق تشکیل محلول جامد و همچنین توزیع ظریف رسوب‌های نامحلول، استحکام آن را افزایش می‌دهد.

آلیاژهای سری ۳۰۰۰ آلومینیوم، برای نیازهای عمومی که استحکام متوسط و کارپذیری خوب مد نظر است به کار می‌روند. معروف‌ترین آلیاژهای این گروه عبارتند از آلیاژهای ۳۰۰۳، ۳۰۰۴، ۳۰۰۵ و ۳۱۰۵ که برای ساخت برخی مخازن تحت فشار، ماده‌ای مناسب محسوب می‌شوند.

آلیاژهای آلومینیوم سری ۴۰۰۰

این سری با کاربرد کم، از افزودن مقادیر محدودی سیلیسیم به آلومینیوم تولید می‌شوند. در بین سری‌های هفت‌گانه آلیاژهای الومینیم، این مورد کمترین مقدار مصرف را دارد و در صورت نیاز به حضور سیلیسیم در آلیاژ، از حضور آن در کنار منیزیم استفاده می‌شود که سری پرکاربرد ۶۰۰۰ را تشکیل می‌دهد و در ادامه در خصوص آن‎ها توضیحاتی ارائه شده است.

آلیاژهای آلومینیوم سری ۵۰۰۰

آلیاژهای آلومینیوم منیزیم، پایه آلیاژهای عملیات حرارتی ناپذیر ۵۰۰۰ را تشکیل می‌دهند. اگر چه منیزیم حلالیت چشمگیری در آلومینیوم دارد و حلالیت آن با کاهش دما، کاهش چشمگیری پیدا می‌کند، ولی آلیاژهای آلومینیوم منیزیم در مقادیر کمتر از ۰.۷ درصد منیزیم، رسوب سختی قابل توجهی از خود نشان نمی‌دهند.

با وجود این، منیزیم از طریق تشکیل محلول جامد، استحکام آلومینیوم را به طور چشمگیری افزایش می‌دهد و موجب کار سختی قابل توجهی می‌شود. این بدین معناست که در صورت اعمال کار مکانیکی مثل نورد روی این آلیاژ، به دلیل تغییرات ریز ساختاری، استحکام آن به شدت افزایش می‌یابد.

بسیاری از آلیاژهای سری ۵۰۰۰ به عنوان آلیاژهای نهایی و تزئینی به کار می‌روند. با کاهش مقدار آهن، سیلیسیم و ناخالصی‌های دیگر، آلیاژهای تزئینی شکل می‌گیرند که مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از: ۵۰۵۳،۵۲۵۲،۵۰۵۷،۵۳۵۷،۵۴۵۷ و ۵۶۵۷.

آلیاژهای آلومینیوم-منیزیم گستره وسیعی از استحکام، خاصیت جوشکاری و شکل پذیری خوب و مقاومت زیاد به خوردگی دارند. در این سری آلیاژی، هر چه استحکام بالاتر باشد، قابلیت جوش پذیری هم افزایش پیدا می‌کند.

آلیاژهای آلومینیوم سری ۶۰۰۰

شاید بتوان آلیاژهای سری ۶۰۰۰ را معروف‌ترین آلیاژهای آلومینیوم کار شده یا کار پذیر دانست. این مواد با دارا بودن عناصری مثل منیزیم و سیلیسیم، علاوه بر قابلیت شکل پذیری بسیار خوب، استحکام مناسبی هم دارند.

همین موضوع باعث شده تا برای تولید قطعات آلومینیومی به روش اکستروژن، از این آلیاژها استفاده شود. معروف‌ترین اعضای این دسته عبارتنداز آلیاژهای ۶۰۶۱ و ۶۰۶۳ که مناسب‌ترین ماده برای ساخت پروفیل درب و پنجره‌های ساختمانی به‌شمار می‌روند که نسبت به پروفیل فولادی، استحکام کمتری دارند. همچنین از تعدادی دیگر از اعضای این گروه گسترده مثل ۶۰۰۹، ۶۰۱۰ و ۶۰۵۳ برای ساخت واگن‌های راه آهن و بدنه خودرو استفاده می‌شود.

پروفیل‌های درب و پنجره از جمله محصولات بسیار پرکاربردی‌اند که تیم آیرومارت قابلیت تامین آن ها را دارد. جهت خرید پروفیل های آلومینیومی ابتدا مقاله مربوط به راهنمای خرید پروفیل آلومینیوم را مطالعه کنید.

آلیاژهای آلومینیوم سری ۷۰۰۰

این دسته به دو زیر گروه آلیاژهای آلومینیوم-روی-منیزیم و آلیاژهای آلومینیوم-روی-منیزیم-مس تقسیم می‌شوند. عمده کاربرد این دسته، ساخت قطعات استراتژیک برای هواپیما، بالگرد و پهپاد است.

برخی از این آلیاژها بیشترین استحکام را بین آلیاژهای آلومینیوم تجاری دارند. روی و منیزیم هر دو حلالیت زیادی در آلومینیوم دارند و معمولا منجر به رسوب سختی زیادی می‌شوند.

افزایش ۱ تا ۲ درصدی مس، استحکام آلیاژهای آلومینیوم-روی-منیزیم را افزایش می‌دهد و آلیاژهای پر استحکام با وزن کم و مناسب برای صنایع هوایی تولید می‌شود. معروف‌ترین آلیاژهای صنایع هوایی عبارتنداز آلیاژهای ۷۰۰۱، ۷۰۴۹، ۷۰۷۵، ۷۴۷۵ و ۷۱۷۸.

آلیاژهای آلومینیوم ریختگی

آلیاژهای ریختگی آلومینیم، به دلیل داشتن خواص ریخته‌گری مناسب مانند سیالیت خوب، آسانی تغذیه و نیز استحکام، شکل پذیری و مقاومت به خوردگی مطلوب، بسیار توسعه یافته‌اند.

آن‌ها با کدهای ۳ رقمی شناخته می‌شوند که رقم اول نشان دهنده گروه آن‌هاست و دو رقم بعدی، میزان خلوص آلومینیوم در آلیاژها را نشان می‌دهد.

۶ گروه اصلی آلیاژهای ریخته گری آلومینیوم عبارتند از ۲۰۰، ۳۰۰، ۴۰۰، ۵۰۰، ۷۰۰ و ۸۰۰ که در ادامه در خصوص خواص آن‌ها توضیحاتی ارائه شده است.

گفتنیست به منظور رسیدن به خواص ریخته گری و افزایش سیالیت، سیلیسیم پای ثابت تمامی این آلیاژها است. جهت استعلام قیمت ورق آلومینیوم آجدار کلیک کنید.

آلیاژهای آلومینیم ریختگی سری ۲۰۰

عنصر اصلی آلیاژی در این مواد، مس است. البته اخیرا این آلیاژها توسط آلیاژهای ریختگی آلومینیوم-سیلیسیم-منیزیم جایگزین شده اند و دلیل اصلی این جایگزینی، خواص ریختگی بهتر آلیاژهای آلومینیوم، سیلیسیم، منیزیم و همچنین خواص خوردگی بهتر و وزن مخصوص کمتر است، در حالی‌که استحکام مکانیکی تقریبا برابری با یکدیگر دارند. اما همچنین برخی سری های این آلیاژ مانند ۲۲۲ و ۲۴۲ برای ریخته گری پیستون‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

آلیاژهای آلومینیوم ریختگی سری ۳۰۰

آلیاژهای این دسته شامل آلیاژهای آلومینیوم-سیلیسیم-منیزیم یا در برخی موارد مس می‌شوند. این دسته یکی از پرکاربرد ترین آلیاژهای ریخته گری آلومینیوم است.

آلیاژهایی نظیر ۳۰۸، ۳۱۹، ۳۳۳ و ۳۵۴ برای ساخت برخی قالب‌های دائمی، بخش‌هایی از موتور خودروها و سرسیلندر آن‌ها و همچنین ساخت برخی قطعات هواپیما و موشک مورد استفاده قرار می‌گیرند.

آلیاژهای آلومینیوم ریختگی سری ۴۰۰

آلیاژهای سری ۴۰۰، ساده‌ترین و پرکاربردترین آلیاژهای ریختگی محسوب می‌شوند. عمده عنصر آلیاژی مربوط به این آلیاژها، سیلیسیم است که معمولا بیش از ۵ درصد به آن اضافه می‌شود. این آلیاژها برای ریخته‌گری قطعات با هندسه پیچیده مورد استفاده قرار می‌گیرند.

آلیاژهای ۴۱۳ و ۴۳۳ در این دسته قرار دارند که برای عمومی‌ترین حالت ریخته‌گری در ماسه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

آلیاژهای آلومینیوم ریختگی سری ۵۰۰

این آلیاژها از ترکیب آلومینیوم و منیزیم تولید می‌شوند وکاربردهای محدودی دارند. امروزه در اکثر موارد به جای این گروه از گروه ۳۰۰ استفاده می‌گردد.

آلیاژهای آلومینیوم ریخته گری سری ۷۰۰ و ۸۰۰

این دسته از آلیاژهای ریختگی آلومینیوم، به ترتیب با افزودن عناصر آلیاژی روی و قلع به‌وجود می‌آیند. کاربرد این آلیاژها بسیار محدود و خاص است.

سخن آخر

در این مقاله سعی شد تا درباره آلیاژهای آلومینیوم، اطلاعاتی را دراختیار شما قرار دهیم. به دلیل مزایای زیاد این آلیاژها، در بسیاری موارد می‌توان آن‌ها را جایگزین آلیاژهای آهنی کرد. بازرگانی فولاد آیرومارت، علاوه بر تامین مقاطع فولادی و استیل، می‌تواند تمامی مقاطع آلومینیومی را نیز برای شما تامین کند.

چنانچه قصد خرید محصولات آلومینیومی و استعلام قیمت انواع مقاطع فولادی و استیل مانند قیمت ورق آلیاژی، استیل، ورق گرم و سرد، میلگرد، تیرآهن و …   را داشتید، می‌توانید با شماره ۴۵۳۰۶-۰۲۱ تماس بگیرید و از کارشناسان آیرومارت، مشاوره فنی پیش از خرید دریافت نمایید.

منبع: materialsdata