صلابة الألمنيوم

أنواع صلابة الألومنيوم

تشير صلابة المعدن إلى قدرته على مقاومة الاختراق والتآكل دون تشوه. على الرغم من أن صلابة الألومنيوم تكون عادةً منخفضة، إلا أنه يمكن تحسين صلابة المعدن من خلال وسائل مختلفة مثل الخلائط والتصلب بالعمل والمعالجة الحرارية. إن عملية الخلائط هي العملية الأولية التي تؤثر بشكل كبير على صلابة المعدن. السبائك الشائعة المستخدمة هي 2xxx و 7xxx، ولكن ستختلف صلابتها وفقًا للسبائك الخاصة ودرجة المعالجة. يمكن أن تزيد عناصر الخلائط مثل النحاس والزنك والسليكون أو المغنيسيوم من قوة الألومنيوم و صلابته.

من أجل تحسين صلابة الألومنيوم، يمكن للمصنع أيضًا استخدام تقنية التصلب بالعمل. تشمل تقنيات التصلب بالعمل عمليات مثل الدرفلة على البارد أو التشكيل أو السحب، والتي تغير شكل المعدن بشكل فعلي وتُدخِل خلعًا في بنية حبيبات المعدن. هذا الخلع يعزز القوة والصلابة. الطريقة الأخيرة لتحسين الصلابة هي من خلال المعالجة الحرارية. يمكن أن تكون عملية المعالجة الحرارية إما محلولًا أو ترسبًا للشيخوخة. كلا الطريقتين يمكن أن تخفف من الضغوط التي تم إدخالها خلال عمليات العمل وتسمح للمعدن بالتصلب.

يتم قياس صلابة الألومنيوم باستخدام طرق مختلفة، وسوف يعتمد الاختيار على سمك المادة والمتطلبات المحددة. الطريقة الشائعة هي:

• اختبار صلابة روكويل: يستخدم هذا الاختبار ثقبًا من الماس لتحديد صلابة الألومنيوم. تُستخدم صلابة روكويل B على المعادن الناعمة، بينما تُستخدم صلابة روكويل A للمعادن الصلبة.
• اختبار بوهرر- أودلهولم: هذا هو نوع من اختبار صلابة روكويل باستخدام ثقب الماس. يستخدم بشكل شائع في صناعة البلاستيك والألومنيوم.
• اختبار صلابة برينيل: تغرس كرة فولاذية في المعدن في اختبار صلابة برينيل. يمكن تحديد صلابة المادة من خلال النظر إلى حجم الاكتئاب. تُناسب صلابة برينيل المواد الكبيرة والخام التي تُصنع من الألومنيوم والمعادن الناعمة الأخرى.
• اختبار صلابة فيكرز: يمكن استخدام هذا الاختبار على أي مادة تقريبًا. يُستخدم ثقب هرم من الماس لعمل اكتئاب صغير، ثم يقيس مجهر حجم قطر الاكتئاب. يُطبق اختبار صلابة فيكرز على المقاطع الرقيقة.
• اختبار صلابة كنوب: هذا أيضًا اختبار صلابة صغرية مثل اختبار فيكرز. يُستخدم ثقب من الماس ذو شكل هرمي ممدود لإحداث انطباع صغير ويقيس مجهر طول الانطباع. يُناسب اختبار صلابة كنوب المواد الهشة أو الرقيقة.

مميزات ووظائف صلابة الألومنيوم

تُعتبر صلابة الألومنيوم جزءًا مهمًا من خصائص أداء هذا المعدن. كَمَعْدِن غير حديدي، يمكن تصلُب الألومنيوم من خلال العمل الذي يتم عليه (العمل على البارد)؛ تعتمد درجة الصلابة التي تُحققها سبيكة معينة على تركيبها الكيميائي ودرجة المعالجة. تُزيد هذه العملية من التصلُب بالعمل أو العمل على البارد من القوة والصلابة مع تقليل الدكتايلية. تُعتبر صلابة المعادن جزءًا مهمًا من قرار الشراء لأنها تؤثر على عمر المنتج، وكيفية مقاومته للاهتراء، وقد تؤثر على ملاءمته للتطبيقات المحددة.

تتميز صلابة الألومنيوم بعدة ميزات رئيسية:

• فوائد توفير الوزن: مقارنةً بالفولاذ، يمكن لأجزاء الألومنيوم المصقولة بالأنودايزينج الصلبة أن تحل محل مكونات الفولاذ دون المساس بالقوة.
• أداء الصب: تُتيح صلابة الألومنيوم له صب أشكال هندسية معقدة للغاية مع الحفاظ على السلامة الهيكلية، وهو أمر بالغ الأهمية لصب الشكل النهائي للمكونات المعقدة.
• مقاومة التآكل: تُمكن الصلابة من أكسدة أنودية متساوية ومستمرة لسطح المعدن، مما يزيد من مقاومة التآكل والاهتراء، خاصةً للمكونات التي تعمل في بيئة متآكلة.
• اتساق الأبعاد: تُتيح الصلابة آليات تصنيع دقيقة وتحافظ على Tolerances ضيقة لأجزاء appliqué، مما يضمن الاتساق ويُحسن كفاءة المكونات التي تدور وتتحرك ضد بعضها البعض.
• تحسين خصائص الختم: يُحسن السطح الصلب قدرة المادة على تشكيل ختمات مقاومة للتسرب.
• خصائص التدرع الكهرومغناطيسي: تُحسن الصلابة قدرة جزء الألومنيوم على التدرع من الموجات الكهرومغناطيسية، وبالتالي حماية الأجهزة والدوائر الحساسة الموجودة في الآلات الطبية والعسكرية والفضائية.

تشمل تطبيقات الصلابة أجزاء هيكلية ذات ضغوط عالية، وعلب المحركات وصناديق التروس، ومنازل ناقل الحركة، والأجزاء التي يجب أن تقاوم التآكل، والأجزاء المتحركة والمهاوي المصقولة بالأنودايزينج والمصنعة، والأدوات والقوالب لعمليات التشكيل والختم والانحناء. تشمل فوائد الألومنيوم المصقول بالأنودايزينج الصلبة التأثيرات التالية على الخصائص الفيزيائية: زيادة مقاومة التآكل والاهتراء، وتحسين الاحتفاظ بالزيوت، والتحكم الفعال في الاحتكاك والضوضاء، وعزل كهربائي جيد، ومقاومة جيدة للحريق والتآكل. يُسهل تشغيل الألومنيوم المصقول بالأنودايزينج الصلبة، ويحتوي على سطح ذو جودة عالية، وصلابة ممتازة ومقاومة للبلى، وخفيف الوزن، ومقاوم للتآكل. تشمل التطبيقات الأخرى تطبيقات البناء والهندسة المعمارية، والتطبيقات الطبية، وتطبيقات الفضاء والدفاع، والتطبيقات السيارات.

استخدامات صلابة الألومنيوم

تُناسب سبائك الألومنيوم تطبيقات متنوعة، بما في ذلك قطاعات السيارات والفضاء والصناعة البحرية والبناء. على الرغم من اختلاف الاستخدامات حسب درجة عناصر الخلائط، إلا أن هناك تطبيقات عامة للفئات المختلفة من الصلابة:

• السيارات: يُستخدم الألومنيوم في تصنيع المكونات الهيكلية، مثل العوارض المتقاطعة والأقواس، وأجزاء نظام الدفع، مثل صناديق ناقل الحركة، لأنه يمكن تصلُبه. يساعد ذلك في تحسين كفاءة استهلاك الوقود وتقليل الانبعاثات.
• الفضاء: تستخدم تطبيقات الفضاء غالبًا الألومنيوم نظرًا لنسبة قوته إلى وزنه العالية والمكونات الهيكلية، مثل الأجزاء المُصنعة، والعلب، والأقواس، ومكونات المحرك.
• البحرية: تستخدم صناعة البحرية الألومنيوم ذو الصلابة في تصنيع هُلُل القوارب والسفن، وآلات سطح السفينة، والهياكل البحرية الأخرى لأنها تتمتع بمقاومة عالية للتآكل ويمكنها تحمل صرامة البيئة البحرية.
• البناء: تستخدم صناعات البناء مكونات هيكلية، مثل العوارض والأعمدة، التي يمكن أن تكون من الألومنيوم المُصلب لصنع النوافذ والأبواب، واجهات المباني الأخرى. كذلك، يمكن صنع أنابيب السباكة، وقنوات الأسلاك الكهربائية، والتركيبات الأخرى في المباني من الألومنيوم.

تشمل استخدامات صلابة الألومنيوم في قطاعات الصناعة والهندسة تصنيع أجزاء الآلات مثل التروس والمهاوي والمكونات الأخرى التي تتطلب قوة عالية لتحمل عزم الدوران وأحمال الانحناء. لتصنيع الأدوات والقوالب، والمعدات الأخرى للتشكيل والصب والتصنيع، تستخدم الصناعات الألومنيوم المُصلب لتصنيع الأدوات والمعدات. يمكن أيضًا استخدام هذا المعدن لتصنيع المنتجات والعبوات لصناعة السلع الاستهلاكية، مثل العلب والأفلام، مواد التغليف الأخرى.

بما أن المعدن المُصلب خفيف الوزن، فمن السهل تحريكه. كذلك، تُشير مقاومة التآكل المتأصلة في المعدن الصلب إلى أنه لن يصدأ أو يتلطخ عند تعرضه للعناصر. تجعل هذه الصفة منه مادة مُفضلة في مختلف الصناعات. تؤثر الخصائص العاكسة والتوصيل الحراري لصلابة الألومنيوم الهيكلية أيضًا على تطبيقاته في الإضاءة، وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، والأسلاك الكهربائية.

كيفية اختيار صلابة الألومنيوم

عند التفكير في شراء الألومنيوم المُصلب للبيع، من المهم معرفة كيفية ملاءمة أشكال الألومنيوم المختلفة لأشكال مختلفة. تُعد سوق الألومنيوم المُصلب مسبقًا قوية ومتنامية. تُناسب درجات المعالجة المختلفة وأشكال الألومنيوم تطبيقات مختلفة.

لخدمة قاعدة عملاء تُقدر التسليم السريع والفعال، يجب على الشركات التأكد من تخزين مجموعة واسعة من منتجات الألومنيوم، بما في ذلك الأصناف التي يمكن معالجتها حرارياً. سيُساهم التعاون مع موردي الألومنيوم الموثوقين وفهم مواصفات الألومنيوم في تبسيط عملية التصنيع والإنتاج. من المهم أيضًا مراجعة معايير مراقبة الجودة للمورد المحتمل. سيزيد معرفة كيفية معالجة الألومنيوم المُصلب بسرعة من رضا العملاء.

يُؤدي الطلب المتزايد في صناعات السيارات والفضاء، وكذلك البناء والأثاث، إلى إنشاء حصة سوقية أكبر للألومنيوم. تُشير تقديرات الصناعة إلى أن سوق الألومنيوم ستصل إلى حوالي 155 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2026. تُحفز هذه الصناعات الطلب على العديد من أنواع منتجات الألومنيوم.

يجب أن تكون صلابة الألومنيوم وشكلها وحجمها مُصممة لعملاء وتطبيقات صناعية مختلفة. عامل مهم آخر هو مدى سرعة معالجة الألومنيوم. تُعد التطبيقات التالية ذات صلة بدرجات المعالجة المحددة:

• البناء: سلسلة A300 و A500
• السيارات: سلسلة A600
• الفضاء: سلسلة A700
• البحرية: سلسلة A500
• الأثاث: سلسلة A400
• الكهرباء: > سلسلة A800
• التصنيع: جميع الدرجات.

استنادًا إلى التطبيقات المذكورة أعلاه، يجب على الشركات مراعاة تخزين مجموعة واسعة من درجات الألومنيوم لتلبية احتياجات الإنتاج.

أسئلة وأجوبة حول صلابة الألومنيوم

س1: ما هو نوع الألومنيوم الأكثر صلابة؟

ج1: تُعرف سبيكة الألومنيوم 7075 بقوتها العالية وصلابتها، مما يجعلها أحد أكثر أنواع الألومنيوم صلابةً. تُستخدم هذه السبيكة غالبًا في تطبيقات الفضاء والعسكرية نظرًا لخصائصها الاستثنائية من حيث القوة والصلابة.

س2: ما هي صلابة الألومنيوم؟

ج2: تختلف صلابة الألومنيوم اعتمادًا على السبيكة والمعالجة الحرارية. تتراوح صلابة الألومنيوم بشكل عام من 15 HB (صلابة برينيل) إلى 150 HB، مع وصول بعض السبائك إلى 200 HB أو أكثر بعد المعالجة الحرارية والشيخوخة.

س3: كيف يمكن زيادة صلابة الألومنيوم؟

ج3: يمكن زيادة صلابة الألومنيوم من خلال طرق مختلفة، مثل الخلائط، والمعالجة الحرارية (مثل التبريد والشيخوخة)، والعمليات الميكانيكية مثل العمل على البارد أو الطبع. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يُزيد تطبيق الطلاءات السطحية أو الأنودايزينج الصلب من صلابة السطح.

س4: هل الألومنيوم قوي مثل الفولاذ؟

ج4: بينما ليس الألومنيوم قويًا مثل الفولاذ بشكل عام، يمكن أن تحقق بعض سبائك الألومنيوم قوةً تُماثل بعض درجات الفولاذ. يُعد الألومنيوم ذو نسبة قوة إلى وزن عالية، مما يجعله خيارًا ممتازًا للتطبيقات التي تُعد فيها توفير الوزن أمرًا بالغ الأهمية.