کاربردهای صنعتی آلومینیوم و آلیاژهای آن

انواع آلیاژ آلومینیوم

  آلیاژ آلومینیوم را می‌توان به دو دسته اصلی کار شده (wrought) و ریختگی (cast) تقسیم کرد.

آلیاژهای کارشده:

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.

آلیاژهای آلومینیوم سری 1000: این سری به آلیاژهای آلومینیوم خالص تجاری هم معروفند و حداقل 99 درصد آلومینیوم دارند. از مزایای آن می‌توان به هادی الکتریسیته، ورق منعکس کننده نور استفاده می‌شود در ضمن بسیار نرم و چکش خوار است و به راحتی شکل می‌گیرد. این مدل از انواع آلیاژ آلومینیوم برای ساخت لوله های ظریف آلومینیومی و یا قطعات الکتریکی مثل صفحه خازن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

آلیاژهای آلومینیوم سری 2000: این نوع آلیاژها از بین انواع آلیاژ آلومینیوم 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 2000، قابلیت تولید برخی قطعات ظریف مانند برخی از پیچ‌های مهندسی را فراهم می‌کند.

سری 3000: این دسته، به آلیاژ های آلومینیوم – منگنز شناخته می شوند. 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 3000 آلومینیوم، برای نیازهای عمومی که استحکام متوسط و کارپذیری خوب مد نظر است به کار می‌روند.

سری 4000: این سری کاربرد کمی دارد، از افزودن مقادیر محدودی سیلیسیم به آلومینیوم تولید می‌شوند. در بین انواع آلیاژ آلومینیوم سری‌های هفت‌گانه، این مورد کمترین مقدار مصرف را دارد.

آلیاژ های آلومینیوم سری 5000: آلیاژهای آلومینیوم منیزیم، پایه آلیاژهای عملیات حرارتی ناپذیر 5000 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 0.7 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 و در صورت اعمال کار مکانیکی مثل نورد روی این آلیاژ، به دلیل تغییرات ریز ساختاری، استحکام آن به شدت افزایش می‌یابد.

آلیاژهای آلومینیوم سری 6000: شاید بتوان آلیاژهای سری 6000 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 6061 و 6063 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 6009، 6010 و 6053 برای ساخت واگن‌های راه آهن و بدنه خودرو استفاده می‌شود.

سری 7000: این دسته به دو زیر گروه آلیاژهای آلومینیوم-روی-منیزیم و آلیاژ های 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 1 تا 2 درصدی مس، استحکام آلیاژهای آلومینیوم-روی-منیزیم را افزایش می‌دهد و آلیاژهای پر استحکام با وزن کم و مناسب برای صنایع هوایی تولید می‌شود.

کاربردهای صنعتی آلومینیوم و آلیاژهای آن

آلومینیوم و آلیاژهای آن به دلیل خواصی که دارد  در صنایع مختلفی مورد  استفاده قرار می گیرد.مانند:

صنعت کشتی سازی: سبکی و مقاومت به خوردگی آلومینیوم موجب شده تا این فلز کاربرد فراوانی در صنعت کشتی سازی و به خصوص در ساخت قایق های تندرو داشته باشد. در گذشته از آهن به عنوان بدنه‌ی کشتی ها استفاده می‌شد ولی با گذر زمان به دلیل چگالی کمتر آلومینیوم از آلیاژهای آلومینیوم استفاده شد.

صنعت خودروسازی: استفاده از آلومینیوم در بدنه خودرو به طور میانگین موجب کاهش 10 درصدی وزن خودرو و 7 درصدی مصرف سوخت و آلودگی های ناشی از آن می شود. پیش بینی می شود که تا سال 2025 بدنه حدود 18 درصد از خودرو های تولید شده، به طور کامل از آلومینیوم ساخته شوند.

صنعت هوافضا: آلیاژ های آلومینیوم به سبب مقاومت بالا در برابر کشش به نسبت وزن کم آن، استفاده زیادی در ساخت هواپیماهای تجاری و نظامی داشته و 55 تا 81 درصد از کل وزن هواپیما را تشکیل می دهد. اغلب در بدنه‌ی هواپیماها از ورق‌های 2024 و 7075 استفاده می‌شود. صنعت ساختمان: وزن پایین، شکل پذیری مناسب، مقاومت بالا در برابر خوردگی، هزینه نگهداری کم، عمر طولانی و عدم نیاز به رنگ آمیزی موجب شده تا آلیاژ آلومینیوم کاربرد فراوانی در صنایع ساختمانی داشته باشند.

صنعت برق: رسانا های ساخته شده از آلیاژ های آلومینیوم کم تر از نصف رساناهای مسی وزن دارند. این امر موجب شده تا آلومینیوم، با هدایت الکتریکی حدود 60 درصد مس، کاربرد وسیعی در صنعت برق داشته باشد.

صنعت لوازم خانگی: طی 15 سال اخیر، استفاده از آلیاژ های آلومینیوم در ساخت کالا های مصرفی با دوام از جمله یخچال، ماشین های لباس شویی و ظرف شویی و سایر لوازم خانگی حدود 2 برابر شده است.

صنعت بسته بندی: حدود 90 درصد ظروف و قوطی ها در صنعت بسته بندی با استفاده از آلومینیوم ساخته می شوند. قوطی‌های کنسرو، قوطی‌های نوشابه و … استفاده می‌شوند.