آلومینیوم در میان فلزات صنعتی پس از فولاد، رتبه دوم را از نظر کاربرد در صنایع مختلف دارد. شناخت گریدهای آلومینیوم برای انتخاب دقیق در پروژه های صنعتی اهمیت زیادی دارد. این مقاله از مرکزآهن به بررسی انواع گریدهای آلومینیوم، مشخصات و کاربردهای آنها پرداخته تا شما بتوانید بهترین انتخاب را برای پروژه خود داشته باشید.
گریدهای آلومینیوم در واقع دسته بندی انواع مختلف آلیاژهای این فلز هستند که بر اساس ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و کاربردهای صنعتی طبقه بندی می شوند. هر کدام از گریدهای آلومینیوم با افزودن عناصر مختلف به آلومینیوم خالص شکل گرفته و خواص متنوعی پیدا می کنند. عناصری مانند مس، منیزیم، سیلیسیم، روی و منگنز از جمله افزودنی های اصلی در تولید آلیاژهای آلومینیوم هستند.
سیستم نامگذاری درجات آلومینیوم به صورت استاندارد در سراسر جهان پذیرفته شده است. آلیاژهای آلومینیوم به دو دسته اصلی کارشده (Wrought) و ریختگی (Cast) تقسیم می شوند. آلیاژهای کارشده با روش های نورد، اکستروژن و کشش شکل دهی می شوند، در حالی که آلیاژهای ریختگی برای ساخت قطعات پیچیده به روش ریخته گری کاربرد دارند. برای شناسایی گریدهای آلومینیوم کار شده از سیستم چهار رقمی و برای آلیاژهای ریختگی از سیستم سه رقمی با یک نقطه اعشار استفاده می شود.
مثال برای آلیاژهای کارشده (سیستم چهار رقمی):
مثال برای آلیاژهای ریختگی (سیستم سه رقمی با نقطه اعشار):
درجات آلومینیوم کار شده در هفت سری اصلی طبقه بندی می شوند که هر کدام خصوصیات منحصربفرد دارند. سری 1xxx شامل آلومینیوم خالص با حداقل 99 درصد خلوص بوده که به دلیل نرمی و قابلیت شکل پذیری بالا، برای کاربردهایی با نیاز به فرم دهی پیچیده مناسب است.
سری 2xxx با افزودن مس، استحکام بالایی داشته و در صنایع هوافضا کاربرد دارند. سری 3xxx با افزودن منگنز، مقاومت متوسط اما کارایی فوق العاده خوبی داشته و مصرف نسبتا بالایی دارند. سری 4xxx با افزودن سیلیسیم، نقطه ذوب پایینی داشته و برای مواد پرکننده در جوشکاری استفاده می شوند.
سری 5xxx با افزودن منیزیم، مقاومت بالایی در برابر خوردگی آب دریا داشته و در صنایع دریایی کاربرد دارند. سری 6xxx با ترکیب منیزیم و سیلیسیم، توازن خوبی بین استحکام و مقاومت به خوردگی ایجاد کرده و در ساخت پروفیل ها و قطعات اکسترودی استفاده می شوند.
سری 7xxx با افزودن روی، استحکام بسیار بالایی داشته و در صنایع هوافضا و نظامی استفاده می شوند. این طبقه بندی آلومینیوم به انتخاب دقیق برای کاربردهای مختلف کمک می کند. در ادامه جدول آلیاژهای آلومینیوم را مشاهده می کنید:
| سری | عنصر آلیاژی اصلی | خواص اصلی | گریدهای پرکاربرد | کاربردهای اصلی |
|---|---|---|---|---|
| 1xxx | آلومینیوم خالص (≥99%) | هدایت الکتریکی و حرارتی بالا، مقاومت به خوردگی عالی، استحکام کم | 1050، 1060، 1100 | تجهیزات الکتریکی، صنایع شیمیایی و غذایی |
| 2xxx | مس (Cu) | استحکام بالا، قابلیت عملیات حرارتی، مقاومت کم به خوردگی | 2011، 2014، 2024 | هوافضا، قطعات ماشین کاری شده |
| 3xxx | منگنز (Mn) | استحکام متوسط، کارپذیری خوب، مقاومت به خوردگی خوب | 3003، 3004، 3105 | ظروف پخت و پز، مبدل های حرارتی، مخازن تحت فشار |
| 4xxx | سیلیسیم (Si) | نقطه ذوب پایین، مقاومت به سایش | 4043، 4047 | سیم های جوشکاری، کاربردهای معماری |
| 5xxx | منیزیم (Mg) | مقاومت به خوردگی عالی در محیط های دریایی، جوش پذیری خوب | 5052، 5083، 5754 | کشتی سازی، صنایع دریایی، خودروسازی |
| 6xxx | منیزیم و سیلیسیم (Mg, Si) | شکل پذیری خوب، مقاومت به خوردگی خوب، قابلیت عملیات حرارتی | 6061، 6063، 6082 | پروفیل ها، سازه های ساختمانی، درب و پنجره |
| 7xxx | روی (Zn) | بالاترین استحکام، قابلیت عملیات حرارتی، مقاومت به خوردگی متوسط | 7005، 7075، 7475 | هواپیما، تجهیزات نظامی، تجهیزات ورزشی |
| * آلیاژهای ریختگی با سیستم سه رقمی مانند 356، 443، 713 و غیره شناخته می شوند. | ||||
کاربرد گریدهای آلومینیوم بسیار متنوع و گسترده است. آلیاژ 1100 به دلیل هدایت الکتریکی بالا و مقاومت در برابر خوردگی، در صنایع شیمیایی و غذایی استفاده می شود. آلیاژ 2011 با قابلیت ماشین کاری عالی، برای ساخت قطعات پیچیده و دقیق مناسب است. آلیاژ 2014 با مقاومت بالا، در صنایع هوافضا کاربرد دارد. آلیاژ 2024 با مقاومت خوب در برابر خستگی، در صنایعی که نسبت استحکام به وزن اهمیت دارد، استفاده می شود.
آلیاژ 3003 پرکاربردترین آلیاژ آلومینیوم بوده و در صنایع مختلف استفاده می شود. آلیاژ 5052 با مقاومت بالا در برابر خوردگی، برای محیط های مرطوب مناسب است. آلیاژ 6061 با مقاومت خوب در برابر خوردگی، در صنایع مختلف از جمله صنایع دریایی، خودروسازی و معماری کاربرد دارد. آلیاژ 6063 معروف به آلیاژ معماری، در ساخت چارچوب ها و تزئینات معماری استفاده می شود. آلیاژ 7075 یکی از مقاوم ترین گریدهای آلومینیوم بوده و در ساخت تجهیزات ورزشی و قطعات هواپیما کاربرد دارد. قیمت ورق آلومینیوم برای هر گرید متفاوت بوده و به خواص و کاربرد آن بستگی دارد.
درجات آلومینیوم هر کدام ویژگی های خاصی دارند که آن ها را برای کاربردهای مختلف مناسب می سازد. به جدول زیر توجه کنید:
| ویژگی | توضیح |
|---|---|
| ترکیب شیمیایی | نوع و درصد عناصر آلیاژی مثل مس (Cu)، منیزیم (Mg)، سیلیسیم (Si)، روی (Zn)، منگنز (Mn) و … |
| استحکام کششی و تسلیم | میزان مقاومت آلیاژ در برابر نیروهای کششی؛ آلیاژهای سری 2xxx و 7xxx بسیار مستحکم هستتند. |
| مقاومت به خوردگی | مقاومت آلیاژ در برابر عوامل محیطی مانند رطوبت، نمک، مواد شیمیایی؛ سری 1xxx و 5xxx در این زمینه برترند. |
| قابلیت عملیات حرارتی | توانایی آلیاژ برای افزایش استحکام از طریق عملیات حرارتی (مانند پیرسازی)؛ در سری های 2xxx، 6xxx، 7xxx وجود دارد. |
| قابلیت کارسختی (Cold Working) | افزایش استحکام از طریق تغییر شکل پلاستیک بدون عملیات حرارتی؛ بیشتر در سری های 3xxx و 5xxx کاربرد دارد. |
| شکل پذیری | توانایی آلیاژ در تغییر شکل بدون شکستن؛ سری 1xxx دارای بالاترین شکل پذیری است. |
| جوش پذیری | قابلیت اتصال به روش های جوشکاری؛ سری‌های 1xxx، 3xxx، 5xxx و 6xxx جوش پذیری خوبی دارند. |
| ماشینکاری | آسانی در برشکاری و تولید قطعات دقیق؛ برخی گریدها مثل 2011 و 6061 ماشینکاری بالایی دارند. |
| رسانایی حرارتی و الکتریکی | سری 1xxx دارای بالاترین هدایت حرارتی و الکتریکی است. |
| وزن مخصوص | تمام آلیاژهای آلومینیوم نسبت به فولاد سبک‌ترند، اما چگالی آنها بسته به نوع آلیاژ کمی متفاوت است. |
| قیمت و در دسترس بودن | برخی آلیاژها مانند 3003، 5052 و 6061 مقرون به صرفه و به راحتی قابل تهیه هستند. |
آلیاژهای سری 3xxx و 5xxx غیرقابل عملیات حرارتی هستند، اما با کارسختی می توان استحکام آن ها را افزایش داد. تفاوت بین آلیاژهای آلومینیوم کار شده و ریختگی در روش تولید و خواص آن ها است. آلیاژهای کارشده معمولاً استحکام بیشتری نسبت به آلیاژهای ریختگی دارند، زیرا حذف عیوب ناشی از ریخته گری دشوار است. البته که قیمت ورق آلیاژهای ریختگی در هر کیلوگرم متفاوت از آلیاژهای کارشده است.
انتخاب گرید آلومینیوم به عوامل مختلفی بستگی دارد که باید در نظر گرفته شوند. ابتدا باید به نیازهای استحکامی قطعه توجه کرد. اگر نیاز به استحکام بالا وجود دارد، سری های 2xxx، 6xxx و 7xxx گزینه های مناسبی هستند. اگر مقاومت در برابر خوردگی اهمیت دارد، سری های 1xxx، 3xxx، 5xxx و 6xxx پیشنهاد می شوند.
برای کاربردهای دریایی، سری 5xxx بهترین انتخاب است. اگر جوش پذیری اهمیت دارد، سری های 1xxx، 3xxx، 5xxx و 6xxx مناسب هستند. قیمت پروفیل درب و پنجره آلومینیومی نیز به نوع گرید استفاده شده بستگی دارد. دسترسی و هزینه نیز در انتخاب گریدهای آلومینیوم موثر هستند.
برخی از گریدها مانند 3003 و 6061 به راحتی در دسترس بوده و قیمت مناسبی دارند، اما برخی دیگر مانند 7075 یا 2024 گران تر و کمیاب تر هستند. قابلیت ماشینکاری و شکل پذیری نیز باید در نظر گرفته شود. برای قطعات پیچیده، آلیاژهایی با قابلیت ماشین کاری خوب مانند 2011 یا 6061 مناسب هستند.
در مجموع، انتخاب درست گریدهای آلومینیوم نیازمند شناخت دقیق خواص هر گرید و تطبیق آنها با نیازهای خاص پروژه است.
سوالات متداول
گرید آلومینیوم به دسته بندی استاندارد انواع آلیاژهای آلومینیوم بر اساس ترکیب شیمیایی و خواص آنها اشاره دارد. اهمیت شناخت گریدها در انتخاب ماده مناسب برای کاربردهای خاص است که تاثیر مستقیمی بر عملکرد، دوام و هزینه محصول نهایی دارد.
سری 1xxx (آلومینیوم خالص) و سری 5xxx (آلیاژهای آلومینیوم-منیزیم) بیشترین مقاومت در برابر خوردگی را دارند. به طور خاص، آلیاژ آلومینیوم 5052 برای محیط های دریایی و آب شور و آلیاژ 3003 برای شرایط عمومی، مقاومت خوبی در برابر خوردگی نشان می دهند.
استحکام مورد نیاز، مقاومت در برابر خوردگی، قابلیت جوش پذیری، قابلیت ماشین کاری، دسترسی و هزینه از مهم ترین عوامل در انتخاب گرید های مختلف آلومینیوم هستند. شناخت این عوامل کمک می کند تا بهترین گرید برای کاربرد خاص انتخاب شود.
خیر، همه گریدهای آلومینیوم قابلیت جوشکاری یکسانی ندارند. سری های 1xxx، 3xxx، 5xxx و 6xxx به خوبی جوش می خورند، اما سری های 2xxx و 7xxx به دلیل ترکیدگی ناشی از جوش، جوش پذیری ضعیفی داشته و نیاز به تکنیک های خاص دارند.
استانداردهای اصلی شامل سیستم طبقه بندی انجمن آلومینیوم (AA)، استاندارد اروپایی (EN), استاندارد ASTM و استاندارد بین المللی ISO هستند. این استانداردها چارچوب مشخصی برای طبقه بندی آلومینیوم و شناسایی درجات آلومینیوم ارائه می دهند.
مرکزآهن، مرجعی تخصصی و به روز برای کسب دانش و اطلاع از آخرین تحولات بازار آهن و فولاد است. با وبلاگ جامع ما، همیشه از آخرین اخبار و اطلاعات این صنعت آگاه باشید.