مخطط صلابة سبائك الألومنيوم: HW، HB، HV، HRAB، HBA

هل تساءلت يومًا عن كيفية اختيار سبيكة الألومنيوم المناسبة لمشروعك؟ مع وجود مجموعة كبيرة من الخيارات، لكل منها خصائص فريدة من نوعها، قد تكون مهمة شاقة. في هذه المقالة، سنتعمق في عالم سبائك الألومنيوم، مع التركيز على صلابتها. سنستكشف كيفية قياس الصلابة، والعوامل التي تؤثر عليها، وسنقدم مخطط صلابة شامل لتوجيه عملية اتخاذ القرار. استعد لاكتساب رؤى قيمة تساعدك على اختيار سبائك الألومنيوم المثالية لاحتياجاتك.

جدول المحتويات

مقدمة

معنى مصطلح صلابة الألومنيوم

تشير الصلابة في الألومنيوم إلى قدرة المادة على مقاومة التشوه البلاستيكي الموضعي الذي يمكن أن يحدث بسبب المسافة البادئة أو التآكل أو الاختراق. تُعتبر هذه الخاصية ضرورية لفهم كيفية أداء سبائك الألمنيوم تحت مختلف الضغوط والظروف الميكانيكية. تُعد الصلابة معياراً مهماً يؤثر على المتانة ومقاومة التآكل والأداء الميكانيكي العام لسبائك الألمنيوم.

أهمية الصلابة في سبائك الألومنيوم

تُعد صلابة سبائك الألومنيوم عاملاً رئيسياً في تحديد مدى ملاءمتها للتطبيقات المختلفة. فهي تؤثر بشكل مباشر على مقاومة المادة للتآكل والتمزق، وقدرتها على الحفاظ على شكلها تحت الضغط الميكانيكي، وطول عمرها الإجمالي في الخدمة. على سبيل المثال، تعتبر قيم الصلابة الأعلى في سبائك الألومنيوم مرغوبة في التطبيقات التي تكون فيها مقاومة التآكل والسلامة الهيكلية أمرًا بالغ الأهمية، كما هو الحال في مكونات الطيران والسيارات.

وترتبط الصلابة أيضًا بالخصائص الميكانيكية الأخرى، مثل قوة الشد وقوة الخضوع، مما يجعلها اعتبارًا حيويًا في عملية اختيار المواد. يساعد فهم صلابة سبائك الألومنيوم المهندسين والمصنعين على ضمان أن المواد المختارة ستلبي متطلبات الأداء لتطبيقات محددة، مما يعزز السلامة والموثوقية والكفاءة.

قياس الصلابة في سبائك الألومنيوم

يمكن قياس الصلادة في سبائك الألومنيوم باستخدام عدة طرق مختلفة، لكل منها أهميتها وتطبيقاتها الخاصة. تشمل الطرق الأكثر شيوعًا اختبارات الصلابة برينل وروكويل وفيكرز.

  • اختبار صلابة برينل: تتضمن هذه الطريقة الضغط على كرة صلبة من الصلب أو الكربيد في المادة تحت حمولة محددة. يتم قياس قطر المسافة البادئة المتبقية في المادة، ويتم حساب قيمة الصلابة. تُستخدم أرقام صلابة برينل (BHN) بشكل شائع لسبائك الألومنيوم الأكثر ليونة.
  • اختبار صلابة روكويل: يقيس اختبار روكويل عمق الاختراق الذي تحدثه أداة إندنتر تحت حمولة كبيرة مقارنة بالاختراق الذي يحدثه الحمل الأولي. يتم اشتقاق رقم صلابة روكويل (HR) من فرق العمق. هذه الطريقة أسرع وأكثر بساطة ومناسبة لمجموعة واسعة من سبائك الألومنيوم.
  • اختبار فيكرز للصلابة: تستخدم هذه الطريقة أداة إزاحة هرمية ماسية وتطبق حملاً محدداً لإحداث مسافة بادئة. يتم قياس حجم المسافة البادئة مجهرياً، ويتم حساب رقم صلابة فيكرز (HV). اختبار فيكرز دقيق للغاية ويمكن استخدامه لكل من سبائك الألومنيوم الصلبة والناعمة.

على سبيل المثال، تبلغ صلابة سبيكة الألومنيوم 6061 عادةً صلابة برينل حوالي 95 BHN، في حين أن سبيكة الألومنيوم 7075، المعروفة بقوتها العالية، تبلغ صلابتها حوالي 150 BHN. توضح هذه القيم كيف يمكن أن تتفاوت سبائك الألومنيوم المختلفة بشكل كبير في الصلابة، مما يؤثر على استخداماتها.

العوامل المؤثرة على الصلابة في سبائك الألومنيوم

تؤثر العديد من العوامل على صلابة سبائك الألومنيوم، بما في ذلك عناصر السبائك، والمعالجة الحرارية، والتصلب أثناء العمل.

تشديد العمل: يمكن أن تؤدي عملية تشويه سبيكة الألومنيوم في درجة حرارة الغرفة إلى زيادة صلابتها. ويؤدي الشغل على البارد، مثل الدرفلة أو الطرق، إلى حدوث خلخلة في البنية البلورية للمادة، مما يجعلها أكثر صلابة وقوة.

عناصر السبائك: تُضاف عناصر مثل النحاس والمغنيسيوم والسيليكون والزنك إلى الألومنيوم لتعزيز خواصه الميكانيكية، بما في ذلك الصلابة. على سبيل المثال، تزيد إضافة الزنك في سبيكة الألمنيوم 7075 من صلابتها وقوتها بشكل كبير.

المعالجة الحرارية: يمكن أن تؤدي عمليات المعالجة الحرارية، مثل المعالجة الحرارية بالمحلول والتعتيق، إلى تغيير البنية المجهرية لسبائك الألومنيوم، مما يؤثر على صلابتها. على سبيل المثال، تتضمن عملية التقسية T6 للألومنيوم 6061 معالجة حرارية بالمحلول متبوعة بتعتيق اصطناعي، مما يؤدي إلى تحسين الصلابة والخصائص الميكانيكية.

مخطط صلابة سبائك الألومنيوم

يوفر الجدول أدناه قيم صلابة فيكرز النموذجية التي تم قياسها باستخدام جهاز اختبار الصلابة Tianxing W-20 Vickers لما يقرب من 400 درجة مختلفة من مواد سبائك الألومنيوم مع عمليات المعالجة الحرارية المختلفة.

قيم صلابة فيكرز الواردة في الجدول هي قيم صلابة نموذجية فعلية مقيسة لمختلف مواد سبائك الألومنيوم ولا تستخدم كأساس لتحديد ما إذا كانت المادة مؤهلة أم لا. يجب أن تشير قيم تأهيل الصلابة للمواد المختلفة إلى المواصفات الفنية للمنتج المقابلة. على سبيل المثال، تنص المواصفة القياسية الوطنية GB 5237.1 "مقاطع بناء سبائك الألومنيوم الجزء 1: المادة الأساسية" على ألا تقل قيمة صلابة فيكرز للمادة 6063-T5 عن 8HW، وألا تقل قيمة صلابة فيكرز للمادة 6063A-T5 عن 10HW.

إن صلابة برينل، صلابة فيكرز وصلابة روكويل وصلابة باركول هي للإشارة فقط ولا يمكن استخدامها للتحويل. إذا كان التحويل مطلوبًا، يوصى باستخدام جدول تحويل الصلابة الخاص بالمعيار الأمريكي ASTM E140.

مخطط صلابة سبائك الألومنيوم

لا يوجددرجة سبائك الألومنيومHWإتش بيالجهد العاليHRBإتش بي أيه بي أيه
1صفيحة ألبيس K100-S™ Alpase K100-S™11.46269
2صفيحة ألبيس K100™ Alpase K100™116068
3صفيحة ألباز M-1™ Alpase M-115951076079
4سبيكة لحام، 100 مم17.41301497988
5سبيكة لحام، 200 مم17.41301497988
6سبيكة لحام، 300 مم17.41301497988
7ويلداليت 049-T8117.21231407687
8معالجة اللحام 049-محلول اللحام 04917.41291477888
9ويلداليت 049-T3181401628491
101050-H1403045
111050-H162.53551
121050-H186.34358
131060-H1202335
141060-H1402640
151060-H1603045
161060-H182.53551
171100-H1202842
181100-H1403247
191100-H164.23854
201100-H186.84459
211100-H19 رقائق معدنية 1100-H1910.15566
221100-O02335
231145-H184.23954
24رقائق معدنية 1145-H196.84559
251180-H1803045
261199-H1803146
271235-H19 رقائق معدنية 1235-H196.84559
281235-و رقائق معدنية 1235-و6.84559
291350-H1202640
301350-H1403045
311350-H161.33449
321350-H198.85063
331350-O02335
342011-T315951076079
352011-T315951076079
362011-T413.780904975
372011-T615.3971096180
382011-T815.31001126380
392011-T815.31001126380
402014-O6.84559
412014-T4؛ 2014-T45115.91051186782
422014-T6; 2014-T65117.81351558290
432017-O6.84559
442017-T4؛ 2017-T45115.91051186682
452018-T6116.91201377586
462024-O7.84761
472024-T316.91201377586
482024-T36117.41301498088
492024-T4؛ 2024-T35116.91201377586
502024-T617.21251427887
512024-T8117.41281467988
522024-T85117.41281467988
532024-T8617.81351558290
542025-T616.21101246983
552036-T415951076079
56204816.91221397686
572090-O10.65767
582090-T314.386975377
592090-T84181401628491
602091-T8x209116.41151307184
612091-T8x2091، 0.1 تشوه بارد16.91201377586
622117-T412.6708172
632124-T35116.91201377586
642124-T85117.41281467988
652218-T6116.41151267184
662218-T7115.91051186682
672218-T7215951076079
682219-O7.34660
692219-T3115.31001136380
702219-T35115.31001136380
712219-T3716.71171337385
722219-T6216.41151307284
732219-T8117.41301498088
742219-T85117.41301498088
752219-T8717.41301498088
762618-T6116.41151307284
773003-H122.53551
783003-H144.74055
793003-H167.84761
803003-H1810.15566
813003-H19 رقائق معدنية 3003-H1912.2687671
823003-O02842
833004-H1913.7798975
843004-H329.25264
853004-H3411.4637369
863004-H3612.6708072
873004-H3813.3778774
883004-O6.84559
893005-H148.34962
903005-H1811.8657570
913005-O2.53551
923104-H1913.3788874
933105-H125.34156
943105-H147.34660
953105-H169.75365
963105-H1810.65867
973105-H258.34962
983105-O03146
994032-T616.91201377586
1004032-T65116.91201367586
1014032-T8616.91201367586
1024043-H147.34660
1034043-H169.75465
1044043-H1813.3778774
1054043-O4.23954
1065005-H124.23854
1075005-H146.34358
1085005-H168.34962
1095005-H189.75465
1105005-H323.13652
1115005-H345.34156
1125005-H367.34660
1135005-H3810.15566
1145005-O02842
1155042-H1915961086079
1165050-H327.34660
1175050-H349.75365
1185050-H3610.65867
1195050-H3811.4637369
1205050-O3.13652
1215052-H19 رقائق معدنية 5052-H1914.388995477
1225052-H3211606868
1235052-H3412.2687871
1245052-H3612.9738373
1255052-H3813.3778774
1265052-O7.84761
1275056-H1815.91051186682
1285056-H191 رقائق معدنية 5056-H19116.91201377586
1295056-H3815.31001126380
1305056-O11.8657570
1315082-H1915.91061206782
1325083-H11213.781915075
1335083-ح116؛ 5083-ح321؛ 5083-ح3211485965376
1345083-H32; 5083-H323؛ 5083-H32314.387985477
1355083-H34; 5083-H34314.7931045878
1365083-O13.3778774
1375086-H11212.9738373
1385086-H116؛ 5086-H3213.3788874
1395086-H3414.387985477
1405086-O12.6708072
1415154-H11211.4637369
1425154-H3212.2677771
1435154-H3412.9738373
1445154-H3612.2677771
1455154-H3813.780904975
1465154-O10.65867
1475182-H1916.21121277083
1485182-H321485965376
1495182-H3414.7911025778
1505182-O12.9748473
1515252-H25؛ 5252-H3812.2687871
1525252-H2813.3758574
1535252-O7.34660
1545254-H11211.4637369
1555254-H3212.2677771
1565254-H3412.9738373
1575254-H3613.3788874
1585254-H3813.780904975
1595254-O10.65867
1605454-H111؛ 5454-H31112.6708072
1615454-H11211.46269
1625454-H3212.9738373
1635454-H3413.78175
1645454-O11.4627269
1655456-H11114.387985477
1665456-H1121483945176
1675456-H116؛ 5456-H32114.7901015678
1685456-H2414.7901015678
1695456-O1483945176
1705457-H258.34862
1715457-H28؛ 5457-H3810.15566
1725457-O03247
1735652-H3211607068
1745652-H3412.2687871
1755652-H3612.9738373
1765652-H3813.3778774
1775652-O7.84761
1785657-H254.74055
1795657-H28؛ 5657-H388.85063
1805657-O02842
1816005-T17.34660
1826005-T515951076079
1836009-T411.4627069
1846009-T614.7911025778
1856010-T413.3788874
1866013-T65117.41301498088
1876013-T8 0.3 - 1.9 سم17.41301498088
1886013-T8 1.9 - 3.8 سم17.41301498088
1896013-T8 3.8 - 8.2 سم17.41301498088
1906020-T65115951076079
1916020-T815.31001126380
1926020-T916.91201367586
1936053-O02640
1946053-T613.780904975
1956061-O03045
1966061-T4؛ 6061-T45111.8657570
1976061-T6؛ 6061-T65115951076079
1986061-T816.91201367586
1996061-T9115.91081236982
2006061-T91317.21231397687
2016063-O02538
2026063-T15.84257
2036063-T47.34660
2046063-T511607068
2056063-T612.9738373
2066063-T831482925076
2076063-T83112.6708072
2086063-T83215951076079
2096063-T83515.91051186682
2106066-O6.34358
2116066-T4؛ 6066-T45114.7901015678
2126066-ت 6؛ 6066-ت 65116.91201377586
2136070-O2.53551
2146070-T414.7901015678
2156070-T616.91201377586
2166101-H11102640
2176101-T612.6718172
2186151-T615.31001126380
2196201-T614.7901015678
2206201-T8114.388995577
2216205-T111.8657570
2226205-T515951076079
2236262-T612.6718172
2246262-T815.61031166581
2256262-T916.91201377586
2266351-T4؛ 6351-T45112.2677771
2276351-T5410.65867
2286351-T6؛ 6351-T65115951076079
2296463-O02538
2306463-T15.84257
2316463-T47.34660
2326463-T511606868
2336463-T612.9748473
2346951-O02842
2356951-T61482925076
2367001-O116068
2377005-O9.75365
2387005-T5315.91051186682
2397005-ت6، 7005-ت6315941065979
2407005-T635115941065979
2417005-W14.7931055078
2427016-T515961086079
2437021-T6216.21121277083
2447029-T516.41151287184
2457039-O11.4616969
2467039-T6117.21231407687
2477039-T6417.61331538189
2487049-T73؛ 7049-T735217.81351558290
2497050-T73511؛ 7050-T7351017.61321518089
2507050-T7451 (7050-T73651)181401628491
2517072-H1202842
2527072-H1403247
2537075-O11606868
2547075-T73؛ 7075-T735x17.81351558290
2557175-T735117.81351558290
2567175-T736;7175-T7365x18.21451698692
2577178-O11606868
2587475-T735117.81351558290
2597475-T761181401628491
2607475-T7651181401628491
2618001-H189.75465
2628001-O03045
2638081-H1129.75365
2648081-H256.84559
2658090-T314.7911025778
2668090-T511؛+B35 8090-T651117.81371588390
2678090-T8116.71161377385
2688090-T815116.91211377586
2698090-T85217.41281467988
2708090-ت8771؛ 8090-ت651181381588391
2718090-T8x17.41301498088
2728280-H1811596768
2738280-O03146
274201.0-T6 سبائك الصب 201.0-T617.81351558290
275201.0-T7 صب الرمل 201.0-T717.21251537787
276201.0-T4 صب الرمل 201.0-T415951076079
277204.0-T4 صب القوالب 204.0-T416.21101246983
278204.0-T4 صب الرمل 204.0-T416.21101246983
279204.0-T6 صب الرمل 204.0-T615.91051186682
280204.0-T6 صب الرمل 204.0-T617.21251437787
281204.0-T6 الصب بالقالب15.91051186682
282204.0 - T6 صب القوالب 204.0-T6,17.21251437787
283208.0-T4 صب القوالب 208.0-T413.375854574
284208.0-T6 صب القوالب 208.0-T614.7901015678
285208.0-T7 صب القوالب 208.0-T713.780904975
286208.0-و صب الرمل10.15566
287206.0-T7 سبائك الصب 206.0-T716.91201377586
288سبيكة الصب A206.0-T716.91201377586
289222.0 - صب الرمل13.780904975
290222.0-T551 صب القوالب 222.0-T55116.41151307284
291222.0-T61 صب الرمل 222.0-T6116.41151307284
292222.0-T65 صب القوالب 222.0-T65181401628491
293242.0 - صب الرمل12.6708072
294242.0-T571 صب القوالب 242.0-T57115.91051186682
295242.0-T571 صب الرمل 242.0-T5711485965376
296242.0-T61 صب القوالب 242.0-T6116.21101246983
297242.0-T61 صب الرمل 242.0-T6115.91051186682
298242.0-T77 صب الرمل 242.0-T7713.3758574
299242.0-T21 صب الرمل 242.0-T2112.6708072
300295.0-T4 صب الرمل 295.0-T411607068
301295.0-T6 صب الرمل 295.0-T613.3758574
302295.0-T62 صب الرمل 295.0-T6215951076079
303295.0-T7 صب الرمل 295.0-T712.6708072
304296.0-T6 الصب بالقالب14.7901015678
305296.0-T4 سبائك الصب 296.0-T413.3758574
306296.0-T7 سبائك الصب 296.0-T713.780904975
307308.0-F الصب بالقالب12.6708072
308319.0-F الصب بالقالب1485965376
309319.0-و صب الرمل12.6708072
310319.0-T5 صب الرمل 319.0-T513.780904975
311319.0-T6 الصب بالقالب14.7901015678
312319.0-T6 صب الرمل 319.0-T613.780904975
313328.0-و صب الرمل11607068
314328.0-T6 صب الرمل 328.0-T613.780904975
315332.0-T5 صب القوالب 332.0-T515.91051186682
316333.0-F الصب بالقالب1483945176
317333.0-T5 صب القوالب 333.0-T514.388995577
318333.0-T6 الصب بالقالب 333.0-T615.31001136380
319333.0-T7 صب القوالب 333.0-T714.7901015678
320336.0-T551 صب القوالب 336.0-T55115.91051186682
321336.0-T65 صب القوالب 336.0-T6517.21251437787
322355.0-T51 الصب بالقالب13.3758574
323355.0-T51 صب الرمل 355.0-T5111.8657570
324صب القوالب 355.0-T614.7901015678
325355.0-T6 صب الرمل 355.0-T614.388995577
326355.0-T62 صب القوالب 355.0-T6215.91051186682
327355.0-T7 صب القوالب 355.0-T71485965376
328355.0-T7 صب الرمل 355.0-T71485965376
329355.0-T71 صب القوالب 355.0-T7113.780904975
330355.0-T71 صب الرمل 355.0-T7113.3788874
331الصب بالرمل C355.0-T614.7901015678
332الصب بالقالب C355.0-T6114.7901015678
333356.0-F الصب بالقالب10.15566
334356.0-و صب الرمل10.15566
335356.0-T51 الصب بالقالب 356.0-T5112.6708072
336356.0-T51 صب الرمل 356.0-T5111607068
337356.0-T6 الصب بالقالب 356.0-T613.780904975
338356.0-T6 صب الرمل 356.0-T612.9738373
339356.0-T7 الصب بالقالب 356.0-T713.3758574
340356.0-T7 صب الرمل 356.0-T713.3758574
341356.0-T71 صب القوالب 356.0-T7113.3758574
342356.0-T71 صب الرمل 356.0-T7111607068
343الصب بالرمل A356.0-T6 A356.0-T614.388995577
344A356.0-T61 الصب بالقالب A356.0-T611485965376
345صب القوالب 357.0-T614.7901015678
346A357.0-T61 الصب بالقالب A357.0-T6115.31001136380
347359.0-T61 صب القوالب 359.0-T6114.7901015678
348359.0-T62 صب القوالب 359.0-T6215.31001136380
349383.0-ف سبيكة الصب بالقالب13.3758574
350384.0-ف سبيكة الصب بالقالب1485965376
351سبيكة الصب بالقالب A384.0-F1485965376
352الصب بالرمل A390.0-F15.31001136380
353A390.0-T6 صب الرمل A390.0-T6181401628491
354A390.0-T7 صب الرمل A390.0-T716.41151307284
355A390.0-F، -T5 الصب بالقالب A390.0-F، -T516.21101246983
356A390.0-T6 الصب بالقالب A390.0-T618.21451698692
357A390.0-T7 الصب بالقالب A390.0-T716.91201377586
358390.0-F صب القوالب التقليدية16.91201377586
359390.0-T5 الصب التقليدي بالقالب 390.0-T517.21251437787
360390.0-F الصب بالقالب ثنائي المكبس16.21101246983
361390.0-T5 صب القالب ثنائي الغطاس 390.0-T516.21101246983
362390.0-T7 صب القالب ثنائي الغطاس 390.0-T717.21251437787
363443.0-F الصب بالقالب6.84559
364443.0-و صب الرمل4.74055
365صب القوالب B443.0-F6.84559
366الصب بالرمل B443.0-F4.74055
367512.0-و صب الرمل8.85063
368513.0-F الصب بالقالب11607068
369514.0-و صب الرمل8.85063
370518.0-F سبيكة مصبوبة بالقالب13.780904975
371520.0-T4 صب الرمل 520.0-T413.3758574
372535.0-F أو 535.0-T5,13.3758574
373A535.0-F أو 535.0-T5,13.3758574
374B535.0-F أو 535.0-T5,13.3758574
375صب الرمل 705.0-F11.8657570
376705.0-T5 الصب بالقالب 705.0-T512.6708072
377705.0-T5 صب الرمل 705.0-T511.8657570
378707.0-T5 صب الرمل 707.0-T51485965376
379707.0-T7 الصب بالقالب 707.0-T715951076079
380707.0-T7 صب الرمل 707.0-T713.780904975
381710.0-T5 صب الرمل 710.0-T513.3758574
382711.0-T1 الصب بالقالب 711.0-T112.6708072
383712.0-T5 صب الرمل 712.0-T513.3758574
384712.0-و صب الرمل13.3758574
385713.0-و صب الرمل13.3758574
386713.0-T5 الصب بالقالب 713.0-T513.3758574
387713.0-T5 صب الرمل 713.0-T513.3758574
388771.0-T5 صب الرمل 771.0-T515.31001136380
389771.0-T51 صب الرمل 771.0-T511485965376
390771.0-T52 صب الرمل 771.0-T521485965376
391771.0-T6 صب الرمل 771.0-T614.7901015678
392771.0-T71 صب الرمل 771.0-T7116.91201377586
393850.0-T5 الصب بالقالب6.84559
394850.0-T5 صب الرمل 850.0-T56.84559
395851.0-T5 الصب بالقالب 851.0-T56.84559
396851.0-T5 صب الرمل 851.0-T56.84559
397852.0-T5 الصب بالقالب 852.0-T512.6708072
398852.0-T5 صب الرمل 852.0-T511607068

تحليل مقارن

مقارنة بين الصلابة عبر سبائك الألومنيوم

منهجية المقارنة

يتضمن إجراء تحليل مقارن لصلادة الألومنيوم تقييم عوامل مختلفة مثل نوع السبيكة والمزاج ووجود مواد تقوية. تعتمد المقارنة عادةً على طرق اختبار الصلابة القياسية مثل Rockwell وBrinell وVickers. وتوفر هذه الاختبارات قياسات قابلة للقياس الكمي يمكن استخدامها لمقارنة مستويات صلابة السبائك المختلفة في ظل ظروف مماثلة.

العوامل المؤثرة في الصلابة

تؤثر عدة عوامل رئيسية على صلابة سبائك الألومنيوم:

  1. عناصر السبائك:
    • النحاس (النحاس): يعزز الصلابة والقوة. على سبيل المثال، تُعرف سبيكة 2024، التي تحتوي على النحاس، بقوتها وصلابتها العالية، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات الفضائية.
    • المغنيسيوم (Mg): يساهم في الصلابة المعتدلة ومقاومة التآكل. تُستخدم السبيكة 5052، التي تحتوي على المغنيسيوم، في البيئات البحرية بسبب مقاومتها الجيدة للتآكل والصلابة المعتدلة.
    • السيليكون (Si): تحسن خصائص الصب والصلابة المعتدلة. يشيع استخدام سبيكة الصب 356، التي تحتوي على السيليكون، في أجزاء السيارات لخصائص الصب الجيدة والصلابة الكافية.
    • الزنك (Zn): يزيد من الصلابة والقوة بشكل كبير. تُعد سبيكة 7075، التي تحتوي على الزنك، واحدة من أقوى سبائك الألومنيوم، وتستخدم في التطبيقات التي تتطلب قوة عالية مثل هياكل الطائرات.
  2. عمليات المعالجة الحرارية:
    • المعالجة الحرارية بالمحلول: تنطوي على تسخين السبيكة لإذابة عناصر السبائك، يليها تبريد سريع لتكوين محلول فائق التشبع. تعزز هذه العملية صلابة السبائك مثل 6061 و7075.
    • الشيخوخة: تسمح كل من عمليات التقادم الطبيعية والاصطناعية بتكوين رواسب، مما يزيد من الصلابة. على سبيل المثال، ينطوي المزاج T6 على معالجة حرارية بالمحلول متبوعة بتعتيق اصطناعي، مما يعزز الصلابة في سبائك مثل 6061-T6 و7075-T6.
  3. الشيخوخة الطبيعية: بمرور الوقت، تتقادم سبائك الألومنيوم بشكل طبيعي، مما يؤدي إلى تغيرات في الصلابة بسبب بطء تكوين الرواسب. ويمكن تسريع هذه العملية من خلال معالجات التقادم الاصطناعي.
  4. مواد التسليح: يمكن أن تؤدي إضافة مواد مثل ديبورايد الزركونيوم أو قشور الحلزون إلى مصفوفات الألومنيوم إلى زيادة الصلابة ومعامل المرونة. ترتبط نسبة التعزيز مباشرةً بصلابة المركب وخصائصه الميكانيكية.

تلعب العوامل التي تؤثر على الصلابة دورًا حاسمًا في تحديد مدى ملاءمة سبيكة الألومنيوم لتطبيقات محددة.

تحديد السبيكة الأفضل للاحتياجات المحددة

عملية اتخاذ القرار بناءً على الصلابة والخصائص

يتطلب اختيار أفضل سبيكة ألومنيوم لتطبيق معين مراعاة التوازن المطلوب بين الصلابة والقوة والليونة والخصائص الميكانيكية الأخرى. تتضمن عملية اتخاذ القرار هذه ما يلي:

  1. متطلبات التقديم: فهم المتطلبات المحددة للتطبيق، مثل قدرة التحميل، ومقاومة التآكل، والظروف البيئية.
  2. الخواص الميكانيكية: تقييم قوة الشد وقوة الخضوع والاستطالة للسبائك المحتملة لضمان استيفائها لمعايير الأداء.
  3. قدرات المعالجة الحرارية: النظر في جدوى وفوائد عمليات المعالجة الحرارية لتعزيز الصلابة والخصائص الأخرى.
  4. التكلفة والتوافر: تحقيق التوازن بين تكاليف المواد وتوافرها وخصائص الأداء المطلوبة.

دراسات حالة أو أمثلة على المقارنات

  1. 6061 مقابل 7075 الألومنيوم 6061 مقابل 7075 الألومنيوم:
    • 7075 ألومنيوم 7075: يشتهر بصلابته وقوته الفائقة، حيث تبلغ صلابته في مزاج T6 حوالي HB 150. وهو مثالي للتطبيقات عالية الإجهاد مثل المكونات الفضائية والعسكرية.
    • ألومنيوم 6061: توفر صلابة معتدلة (HB 90-95 في مزاج T6) وقابلية جيدة للتشغيل الآلي، مما يجعلها مناسبة لقطع غيار السيارات والبناء.
  2. الألومنيوم 5052 مقابل الألومنيوم 6063:
    • 5052 ألومنيوم 5052: توفر مقاومة جيدة للتآكل وصلابة معتدلة، وتستخدم عادةً في البيئات البحرية وللتطبيقات المعمارية.
    • ألومنيوم 6063: سبيكة قابلة للمعالجة بالحرارة يمكن أن تحقق صلابة أعلى من خلال التقسية، وغالبًا ما تستخدم في عمليات البثق لإطارات النوافذ والأنابيب.
  3. المركبات المعززة:
    • تؤدي إضافة ثنائي بوريد الزركونيوم إلى مصفوفات الألومنيوم إلى زيادة الصلابة ومعامل المرونة، مما يجعل هذه المركبات مناسبة للتطبيقات التي تتطلب خواص ميكانيكية محسنة.

من خلال فهم ومقارنة الصلابة والخصائص الميكانيكية لسبائك الألمنيوم المختلفة، يمكن للمهندسين والمصنعين اتخاذ قرارات مستنيرة لاختيار المواد الأكثر ملاءمة لاحتياجاتهم الخاصة، مما يضمن الأداء الأمثل وطول العمر الافتراضي في تطبيقاتهم.

الامتثال والمعايير

أهمية المعايير في صناعة الألمنيوم

يعد الامتثال لمعايير الصناعة أمرًا ضروريًا لضمان موثوقية وسلامة وأداء سبائك الألومنيوم في مختلف التطبيقات. وتوفر هذه المعايير إطاراً موحداً للاختبار والتصنيف وضمان الجودة، مما يضمن تلبية أجزاء الألمنيوم للمتطلبات الصارمة لمختلف الصناعات مثل صناعة الطيران والسيارات والبناء.

نظرة عامة على معايير الصناعة

وتحكم العديد من المعايير الرئيسية الصلابة والخصائص الأخرى لسبائك الألومنيوم، مما يسهل الاتساق ومراقبة الجودة عبر عمليات التصنيع والتطبيق.

AMS 2658D

تعد المواصفة AMS 2658D، "فحص الصلابة والتوصيل الكهربائي لأجزاء سبائك الألومنيوم المطاوع"، أمرًا بالغ الأهمية في صناعة الطيران. وهي تحدد معايير القبول للصلابة والتوصيل الكهربائي للأجزاء الجاهزة أو شبه الجاهزة من سبائك الألومنيوم المطاوع. وتحدد هذه المواصفة القياسية القيم المطلوبة للصلابة والتوصيل الكهربائي، مما يضمن استيفاء المواد لمعايير الأداء اللازمة للتطبيقات الفضائية الجوية.

أستم ب 647-10 (2016)

يصف معيار ASTM B647-10 (2016) ASTM B647-10 (2016) استخدام مقياس ويبستر للصلابة لقياس صلابة سبائك الألومنيوم. على الرغم من أن مقياس ويبستر أقل حساسية من ماكينات روكويل أو برينل للصلابة، إلا أنه ذو قيمة في مراقبة الإنتاج والاختبارات الميدانية. يساعد هذا المعيار في الحفاظ على الجودة أثناء التصنيع ويضمن التزام أجزاء الألومنيوم بمستويات الصلابة المحددة.

معايير EN

توفر معايير EN إطاراً شاملاً لسبائك الألمنيوم يغطي الخواص الميكانيكية وتسميات المعالجة الحرارية ومقاومة التآكل. وتضمن هذه المعايير، التي حلت محل المعايير القديمة مثل BS1470، الاتساق والجودة في مختلف التطبيقات والصناعات. وهي ضرورية للمصنعين لإنتاج قطع الألمنيوم التي تلبي المواصفات ومعايير الأداء المطلوبة.

معايير محددة لصلابة الألومنيوم

تتمتع سبائك الألومنيوم المختلفة بمعايير وخصائص محددة يجب استيفاؤها لضمان ملاءمتها للاستخدامات المقصودة. على سبيل المثال:

  • 2024-T351: تُستخدم هذه السبيكة المعروفة بقوتها العالية ومقاومتها للتعب على نطاق واسع في التطبيقات الفضائية. تضمن المعايير الخاصة بالسبائك 2024-T351 أنها تلبي الصلابة والخصائص الميكانيكية المطلوبة للمكونات الهيكلية الحرجة.
  • 6061-T651: تُستخدم هذه السبيكة متعددة الاستخدامات في مختلف الصناعات، بما في ذلك صناعة السيارات والبناء. وتحدد معايير 6061-T651 صلابتها وقوة شدها ومقاومتها للتآكل، مما يضمن أداءها الموثوق في تطبيقات متنوعة.
  • 7075-T651: تُعد سبيكة 7075-T651 واحدة من سبائك الألومنيوم الأعلى قوة، وهي ضرورية للتطبيقات عالية الإجهاد مثل أجنحة الطائرات والمركبات العسكرية. تضمن المعايير الخاصة بهذه السبيكة أنها تلبي متطلبات الصلابة الصارمة والخصائص الميكانيكية اللازمة لهذه التطبيقات الصعبة.

ضمان الامتثال في التصنيع

يجب على المصنعين الالتزام بمعايير الصناعة لضمان جودة وأداء سبائك الألومنيوم. ويتضمن ذلك عمليات اختبار واعتماد صارمة للتحقق من أن المواد تفي بالمعايير المحددة.

عمليات الاختبار والاعتماد
  • اختبار الصلابة: يتم استخدام طرق مثل اختبارات صلابة روكويل وبرينل وفيكرز لقياس صلابة سبائك الألومنيوم. تضمن هذه الاختبارات أن المواد تفي بمستويات الصلابة المطلوبة التي تحددها معايير الصناعة.
  • قياسات التوصيلية: تُستخدم قياسات الموصلية الكهربائية، معبراً عنها كنسبة مئوية من معيار النحاس الملدن الدولي (IACS)، للتحقق من خصائص أجزاء الألومنيوم المعالجة حرارياً. تتأثر هذه القياسات بكمية عناصر السبائك في المحلول الصلب وطبيعة الرواسب المتكونة أثناء المعالجة الحرارية.
عواقب عدم الامتثال

قد يكون لعدم الامتثال لمعايير الصناعة عواقب وخيمة، بما في ذلك:

  • فشل المنتج: قد تفشل أجزاء الألمنيوم التي لا تفي بخصائص الصلابة والخصائص الميكانيكية المطلوبة تحت الضغط، مما يؤدي إلى مخاطر السلامة والأعطال الكارثية المحتملة في التطبيقات الحرجة مثل مكونات الطيران والسيارات.
  • الخسائر المالية: يمكن أن يؤدي عدم الامتثال إلى عمليات استدعاء مكلفة وإصلاحات ومسؤوليات قانونية، مما يؤثر على سمعة الشركة المصنعة واستقرارها المالي.
  • العقوبات التنظيمية: يمكن أن يؤدي عدم الالتزام بمعايير الصناعة إلى فرض عقوبات تنظيمية وفقدان الشهادات، مما يحد من قدرة الشركة المصنعة على توريد المواد إلى صناعات معينة.

يعد ضمان الامتثال لمعايير مثل AMS 2658D و ASTM B647-10 (2016) ومعايير EN أمرًا ضروريًا للحفاظ على جودة سبائك الألومنيوم وسلامتها وأدائها في مختلف التطبيقات. توفر هذه المعايير إطار عمل للاختبار والتصنيف والتطبيق، مما يساعد المصنعين على إنتاج قطع ألمنيوم موثوقة وعالية الجودة تلبي المتطلبات الصارمة لمختلف الصناعات.

ما العناصر التي تُضاف إلى سبيكة الألومنيوم التي يمكن أن تزيد من صلابتها بشكل كبير؟

يمكن إضافة عناصر مثل المغنيسيوم والمنجنيز والتيتانيوم والعناصر الأرضية النادرة (مثل اللانثانوم والإيتريوم) إلى سبائك الألومنيوم لتعزيز صلابتها. يمكن أن يؤدي دمج المغنيسيوم إلى زيادة قوة الشد للألومنيوم بشكل ملحوظ؛ فكل زيادة 1% في المغنيسيوم تزيد قوة الشد بحوالي 34 ميجا باسكال.

يمكن لإدخال المنجنيز أن يكمل تأثير التقوية ويقلل أيضًا من قابلية التشقق الحراري.

علاوة على ذلك، يمكن أن تعزز إضافة العناصر الأرضية النادرة (مثل اللانثانوم والإيتريوم) من مقاومة تقشير طبقة الأكسدة. وبالتالي، فإن دمج هذه العناصر يمكن أن يعزز صلابة سبائك الألومنيوم بدرجات متفاوتة.

كيف يمكن تحسين صلابة ومقاومة سبائك الألومنيوم للتآكل من خلال طرق المعالجة السطحية؟

هناك عدة طرق يمكن استخدامها لتعزيز صلابة ومقاومة سبائك الألومنيوم للتآكل من خلال المعالجة السطحية:

المعالجة بالأكسدة الأنودية: تنطوي هذه الطريقة الشائعة على تشكيل طبقة أكسيد كثيفة على سطح سبيكة الألومنيوم، وبالتالي تعزيز صلابتها ومقاومتها للتآكل.

طلاء السطح بالكهرباء: من خلال طلاء طبقة من المعدن (مثل القصدير أو النحاس) على سطح سبيكة الألومنيوم، يمكن تحسين صلابتها ومقاومتها للتآكل بشكل فعال.

رش الطلاءات المقاومة للتآكل: يتم رش طلاء خاص مقاوم للتآكل بالتساوي على سطح مادة سبائك الألومنيوم لتشكيل طلاء موحد وكثيف وصلب. لا تحسّن هذه الطريقة مقاومة التآكل ومقاومة التآكل فحسب، بل تحسّن المظهر أيضًا.

تصلب العمل البارد: تعمل هذه الطريقة على تقوية سبائك الألومنيوم في درجة حرارة الغرفة من خلال الشغل على البارد، وهي مناسبة لمواد سبائك الألومنيوم التي تحتاج إلى الحفاظ على شكلها الأصلي.

المعالجة الحرارية: بالنسبة لأنواع معينة من سبائك الألومنيوم (مثل 6061)، يمكن تعزيز قوتها وصلابتها من خلال معالجة التقادم. ويتضمن ذلك عادةً معالجة التقادم بعد المعالجة بالمحلول.

الترسيب بالرش المغنطروني بالتيار المباشر لطلاء CrAlN غير المتبلور: تعمل هذه الطريقة على ترسيب طلاء CrAlN غير متبلور على سطح سبيكة الألومنيوم، مما يحسّن من مقاومتها للتآكل ومقاومة التآكل.

الرش الحراري والتخليق ذاتي الانتشار في درجات الحرارة العالية: يمكن لهذه الطرق تحضير طلاءات سيراميك مقاومة للتآكل على سطح سبيكة الألومنيوم، مما يحسن بشكل كبير من مقاومة سبائك الألومنيوم للتآكل.

لا تنس أن المشاركة تعني الاهتمام! : )
شين
المؤلف

شين

مؤسس MachineMFG

بصفتي مؤسس شركة MachineMFG، فقد كرّستُ أكثر من عقد من حياتي المهنية في مجال تصنيع المعادن. وقد أتاحت لي خبرتي الواسعة أن أصبح خبيرًا في مجالات تصنيع الصفائح المعدنية، والتصنيع الآلي، والهندسة الميكانيكية، وأدوات الماكينات للمعادن. أفكر وأقرأ وأكتب باستمرار في هذه المواضيع، وأسعى باستمرار للبقاء في طليعة مجال عملي. فلتكن معرفتي وخبرتي مصدر قوة لعملك.

قد يعجبك أيضاً
اخترناها لك فقط من أجلك. تابع القراءة وتعرف على المزيد!

3 أنواع من عيوب الأنودة في سبائك الألومنيوم

انتباه إلى جميع المهندسين الميكانيكيين ومحترفي التصنيع! هل تعاني من عيوب الأنودة المزعجة في منتجاتك المصنوعة من الألومنيوم؟ لا مزيد من البحث! في منشور المدونة هذا، سوف نتعمق في...
الماكينةMFG
ارتقِ بعملك إلى المستوى التالي
اشترك في نشرتنا الإخبارية
آخر الأخبار والمقالات والمصادر التي يتم إرسالها إلى صندوق الوارد الخاص بك أسبوعياً.

اتصل بنا

سيصلك ردنا خلال 24 ساعة.