مقدمه

قطعات ریخته گری آلومینیومی

عوامل موثر بر استحکام آلیاژهای آلومینیوم

• مس: مس یک عنصر آلیاژی رایج در آلیاژهای آلومینیوم است. آلیاژهایی با مقدار قابل توجهی مس، مانند سری 2000 - (به عنوان مثال، 2024)، به دلیل استحکام بالا شناخته می شوند. مس ترکیبات بین فلزی را در ماتریس آلومینیوم تشکیل می دهد که به عنوان مانعی برای حرکت نابجایی ها در ساختار بلوری عمل می کند. این مقاومت در برابر حرکت دررفتگی منجر به افزایش قدرت می شود.

• منیزیم و سیلیکون: در آلیاژهایی مانند سری 6000 (مثلاً 6061)، منیزیم و سیلیکون اضافه می شود. این عناصر ترکیب می شوند و منیزیم را تشکیل می دهند - سیلیکون (Mg2Si) رسوب می کند. این رسوبات آلیاژ را از طریق فرآیندی به نام سخت شدن رسوبی تقویت می کنند. هنگامی که آلیاژ تحت عملیات حرارتی قرار می گیرد، این رسوبات ریز تشکیل می شود که مانع حرکت نابجایی ها می شود و در نتیجه استحکام آلیاژ را افزایش می دهد.

• روی: آلیاژهای آلومینیوم سری 7000 که حاوی روی به عنوان عنصر اصلی آلیاژی هستند از قوی ترین آلیاژهای آلومینیوم هستند. روی، اغلب در ترکیب با عناصر دیگر مانند منیزیم و مس، می تواند رسوبات بسیار پیچیده و سختی ایجاد کند. این باعث می شود 7075، یک آلیاژ محبوب سری 7000، بسیار قوی و مناسب برای کاربردهای با استرس بالا باشد.

موتور محفظه آلومینیومی و قطعات ریخته گری جعبه دنده

عملیات حرارتی

• محلول عملیات حرارتی: این اولین گام در عملیات حرارتی بسیاری از آلیاژهای آلومینیوم است. آلیاژ تا دمای خاصی گرم می شود و برای مدتی در آنجا نگهداری می شود. در طول این مدت، عناصر آلیاژی در ماتریس آلومینیوم حل می شوند. به عنوان مثال، در یک آلیاژ 6061، منیزیم و سیلیکون در شبکه آلومینیوم حل می شوند. این یک محلول جامد فوق اشباع ایجاد می کند.

• خاموش کردن: پس از عملیات حرارتی محلول، آلیاژ به سرعت سرد می شود، معمولاً با کوئنچ در آب. این خنک شدن سریع عناصر آلیاژی حل شده را در شبکه به دام می اندازد و ساختاری متاپایدار ایجاد می کند. این آلیاژ در حال حاضر در حالت نسبتا نرم است اما پتانسیل تقویت قابل توجهی را دارد.

• پیری: پیری آخرین مرحله است. آلیاژ خاموش شده یا در دمای اتاق رها می شود (پیری طبیعی) یا تا دمای متوسط ​​گرم می شود (پیری مصنوعی). در طول پیری، عناصر آلیاژی که در طول کوئنچ در شبکه به دام افتاده بودند، شروع به تشکیل رسوبات ریز می کنند. این رسوبات همان چیزی هستند که به آلیاژ استحکام بیشتری می بخشد.

• آهنگری: آلیاژهای آلومینیوم فورج شده در مقایسه با آلیاژهای ریخته گری استحکام بالاتری دارند. در آهنگری، مواد تحت فشار بالا شکل می گیرند. این فرآیند ساختار دانه آلیاژ را تراز می کند که می تواند خواص مکانیکی آن را بهبود بخشد. جریان پیوسته دانه در یک قطعه آهنگری می تواند نیروهای وارده را بهتر تحمل کند و در نتیجه استحکام بالاتری ایجاد می کند.

• اکستروژناکستروژن شامل فشار دادن آلیاژ آلومینیوم از طریق قالب برای ایجاد یک شکل مقطعی خاص است. این فرآیند همچنین می تواند استحکام آلیاژ را افزایش دهد. تغییر شکل پلاستیک در طول اکستروژن ساختار دانه را اصلاح می کند و آلیاژ را قوی تر می کند. علاوه بر این، پرداخت سطح به دست آمده از طریق اکستروژن می تواند برای مقاومت در برابر خوردگی مفید باشد، که به نوبه خود می تواند به استحکام طولانی مدت قطعه کمک کند.

قسمت ریخته گری دای متال آنودایز شده

برنامه های کاربردی نشان می دهداستحکام آلیاژ آلومینیوم

• سازه های هواپیما: آلیاژهای آلومینیوم به طور گسترده در ساخت هواپیما استفاده می شود. بدنه، بالها و ارابه فرود اغلب از آلیاژهای آلومینیومی با استحکام بالا استفاده می کنند. به عنوان مثال، آلیاژ 7075 در بال هواپیما و سایر اجزای ساختاری حیاتی استفاده می شود. نسبت استحکام به وزن بالای آن امکان ساخت سازه های سبک وزن و در عین حال مستحکم را فراهم می کند که می توانند در برابر نیروهای شدید تجربه شده در طول پرواز، مانند اختلاف فشار هوا در ارتفاع بالا و تنش های برخاستن و فرود، مقاومت کنند.

• اجزای موتور: برخی از اجزای موتور مانند تیغه های کمپرسور از آلیاژ آلومینیوم ساخته شده اند. آلیاژهایی با مقاومت در دمای بالا مانند آلیاژهای سری 2000 استفاده می شود. این آلیاژها می توانند استحکام خود را حتی زمانی که در معرض دماهای بالا در موتور هواپیما قرار می گیرند حفظ کنند.

قسمت اجاق گاز چرخ ماشین آلیاژ آلومینیوم

صنعت خودرو

• قاب خودرو: بسیاری از خودروهای مدرن از قاب های آلیاژ آلومینیوم برای کاهش وزن و بهبود بهره وری سوخت استفاده می کنند. معمولا از آلیاژهایی مانند 6061 و 6082 استفاده می شود. این آلیاژها تعادل خوبی از استحکام و شکل پذیری دارند. قاب باید به اندازه کافی قوی باشد تا در صورت برخورد از سرنشینان محافظت کند و استفاده از آلیاژهای آلومینیوم امکان طراحی ساختاری سبک و در عین حال سفت و سخت را فراهم می کند.

• اجزای تعلیق: اجزای تعلیق آلیاژ آلومینیوم مانند بازوهای کنترلی و بند انگشتی نیز رایج هستند. این اجزا باید قوی باشند تا در برابر نیروهای وارد شده در حین رانندگی، از جمله ضربه های جاده های ناهموار مقاومت کنند. استفاده از آلیاژهای آلومینیوم در این قطعات نه تنها وزن فنر نشده خودرو را کاهش می دهد بلکه استحکام لازم برای عملکرد قابل اعتماد را نیز فراهم می کند.

قطعات چدنی قالب رادیاتور پروفیل آلومینیومی

آلیاژ آلومینیوم قوی است?