الألومنيوم النقي ناعم وضعيف نسبيًا، مما يحد من قدرته على تحمل الأحمال. لذا، يضيف المصنعون العديد من عناصر السبائك لتقويته. 6061 هو أيضاً سبيكة ألومنيوم تتكون من المغنيسيوم والسيليكون. ومع ذلك، هناك أنواع مختلفة من هذه السبائك. وتثير الاختلافات بينهما جدلاً حول الألومنيوم 6061 T6 مقابل T651 مقابل T6511.
تقدم هذه السبائك خصائص فريدة من نوعها وتستخدم في تطبيقات مختلفة. يكمن الفرق الرئيسي بين هذه السبائك في معالجاتها الحرارية. يعتبر الألومنيوم 6061-T6 الأكثر أساسية وبأسعار معقولة جدًا، في حين أن 6061-T6511 أكثر تميزًا. في هذه المقالة، سأناقش الاختلافات الرئيسية بين درجات الألومنيوم الثلاث 6061 هذه. لذا، لنبدأ!
أساسيات الألومنيوم 6061 T6 و T651 و T6511
أول الأشياء أولاً - تتكون كل درجة من هذه الدرجات 6061 من حرف أبجدي واحد مشترك "T" في أرقامها. وهي تشير إلى المعالجة الحرارية لسبائك الألومنيوم هذه.
يرمز الحرف "T" إلى تعيين درجة الحرارة. وبكلمات بسيطة، يشير إلى كيفية معالجة سبائك الألومنيوم بالحرارة. تخضع هذه السبائك لمعالجات حرارية مختلفة، مما يضفي عليها خصائص فريدة من نوعها. يعني T6 أن السبيكة يتم تسخينها وتعتيقها فقط. من ناحية أخرى، يشير T651 إلى أن السبيكة يتم تسخينها وتعتيقها وتقويمها أيضًا. يزيل هذا التقويم الإجهاد الداخلي.
ومن المثير للاهتمام أن تسمية المزاج تتكون من أرقام. ويشير كل رقم من هذه الأرقام إلى معنى محدد. وفيما يلي تفصيلها:
T = تسخين المادة
6 = الشيخوخة (هذه المادة معتقة)
51 = إزالة الإجهاد (مرور المادة خلال التمدد)
1 = تم تقويمها من أجل الشكل
كما قلت سابقًا، 6061 أقوى نسبيًا من الألومنيوم النقي. لماذا؟ لأنه يتكون من نسبة من السيليكون والمغنيسيوم. ولا يزال يخضع لمعالجات حرارية مختلفة، مما يزيد من جودته الإجمالية. كل نوع من المعالجة الحرارية يضفي خصائص فريدة على سبائك الألومنيوم هذه. سأناقش في القسم أدناه المعالجات التي تخضع لها سبائك الألومنيوم 6061.
ما هو الألومنيوم 6061 - T6؟
الألومنيوم 6061-T6 عبارة عن سبيكة ألومنيوم 6061-T6 يتم معالجتها بالحرارة وتخضع للشيخوخة. أولاً، يتم تسخين سبيكة 6061 عند درجة حرارة عالية نسبياً تبلغ حوالي 530 درجة مئوية. تُعرف هذه الخطوة أيضاً باسم المعالجة الحرارية بالمحلول. والغرض من هذا التسخين هو إذابة جميع العناصر الموجودة في الألومنيوم 6061. وبمجرد الانتهاء من ذلك، يتم إخماد سبائك الألومنيوم في الماء.
يتم هذا التبريد في درجة حرارة الغرفة ويضمن ترابط عناصر السبيكة بشكل مثالي. وبعد التبريد، تكون الخطوة الأخيرة هي تعتيق سبيكة الألومنيوم. الغرض الأساسي من هذه العملية هو زيادة صلابة سبيكة الألومنيوم هذه. أثناء عملية التعتيق، يتم تسخين الألومنيوم 6061 إلى درجة حرارة منخفضة تتراوح بين 160 و180 درجة مئوية تقريبًا.
تستمر عملية التقادم هذه لبضع ساعات، مما يسمح للسبائك بتحقيق قوة ممتازة. بعد هذه الخطوة، يُطلق على الألومنيوم اسم 6061-T6. ببساطة، يشير T6 ببساطة إلى سبيكة الألومنيوم 6061 مع المعالجات الحرارية (والتعتيق). أثناء التسخين والتبريد، تنتج ضغوطات داخلية. تحتوي سبائك الألومنيوم 6061 على إجهاد داخلي لا تتم إزالته.
ما هو الألومنيوم 6061 - T651؟
يُعد الألومنيوم 6061-T651 خياراً أفضل من T6. والسبب هو أن معالجته الحرارية تتضمن خطوة إضافية واحدة. أولاً، يتم تسخين سبائك الألومنيوم 6061 إلى درجات حرارة عالية. هذه الخطوة شائعة في كل من سبائك T6 وT651. بعد التسخين، يتم تبريد السبيكة عن طريق التبريد بالماء.
أثناء هذا التبريد، ينتج بعض الإجهاد الداخلي في هذه السبيكة.
في الألومنيوم 6061-T6، لا تتم إزالة هذا الإجهاد الداخلي. يخضع T651 لخطوة إضافية من التمدد من خلال ماكينة مخصصة. تقوم الماكينات بتمديد الألومنيوم T651 بالطول وإزالة الإجهاد الداخلي. وبمجرد إزالة هذا الإجهاد، يخضع الألومنيوم لعملية تقادم في درجات حرارة منخفضة. وهذه العملية هي نفسها في كل من سبائك الألومنيوم T6 و T651. إزالة الإجهاد الداخلي تجعل سبائك الألومنيوم T651 أسهل في التشغيل الآلي. وهذا يجعل السبيكة أقل عرضة للالتواء أو التشويه أثناء التشغيل الآلي.
ما هو الألومنيوم 6061 - T6511؟
يختلف الألومنيوم 6061-T6511 عن T651 في جانب واحد: عملية تقويم إضافية. أولاً، يتم تسخين سبائك الألومنيوم 6061، ثم يتم إخمادها بالماء. هذه الخطوة شائعة في جميع الدرجات، أي T6 وT651 وT6511. بعد التبريد، يخضع T6511 لعملية تخفيف الإجهاد (الإزالة).
وخلال ذلك، تمر السبيكة عبر ماكينات الشد التي تسحبها بالطول وتخفف من إجهادها. بعد تخفيف الإجهاد، يتم تعتيق السبيكة عن طريق التسخين إلى حوالي 160-180 درجة مئوية. في هذه الخطوة، يتم الألومنيوم قوية ومتصلبة، بدون إجهاد داخلي. شكله ليس مستقيماً تماماً وقد يكون له انحناءات.
ولذلك، يضيف المصنعون خطوة الاستقامة التي تحسن من شكل هذه السبيكة. من خلال عملية الاستقامة نحصل على قضبان الألومنيوم. تتكون آلات التمليس من بكرات تضغط على سبائك الألومنيوم بالضغط الصحيح. ونتيجة لذلك، لا يتشقق الألومنيوم ويتخذ شكلاً مستقيماً.
باختصار:
T6 = التسخين والإخماد
6061 T651 = التسخين، والإخماد، وإزالة الإجهاد الداخلي (الإغاثة)
ألومنيوم 6061 T6511 = 6061 T6511 = يتم تسخينها وإخمادها وإزالة الإجهاد الداخلي وتقويمها.
الاختلافات بين الألومنيوم 6061 T6 و T651 و T6511
يتمثل الاختلاف الكبير بين سبائك الألومنيوم 6061 هذه في المعالجات الحرارية. ونتيجة لذلك، تختلف خصائص هذه السبائك، مما يتيح استخدامات فريدة من نوعها. سأناقش في القسم أدناه الاختلافات الرئيسية بين درجات الألومنيوم 6061 هذه.
1- تخفيف التوتر
كما ذكرت سابقًا، تختلف خلائط الألومنيوم 6061 هذه في معالجاتها الحرارية. يخضع مزاج T6 للتسخين ثم التبريد فقط. وتنتج عملية التسخين والتبريد هذه ضغوطًا لا تتم إزالتها في مزاج T6. ويخضع الألومنيوم 6061 في مزاجي T651 وT6511 لعملية تمدد إضافية. تزيل هذه العملية الضغوط الداخلية لسبائك الألومنيوم هذه. ونتيجة لذلك، لا يلتوي كل من T651 و T6511 أثناء التصنيع الآلي. إذا كنت بحاجة إلى مادة مزودة بتخفيف الضغط، فلا تختار 6061-T6.
2- ثبات الأبعاد والتصنيع الآلي
يقلل الإجهاد الداخلي في المادة من ثبات الأبعاد. كما أن هذه المواد ليست خيارًا جيدًا للتشغيل الآلي أو القطع. يحتوي الألومنيوم 6061 T6 على إجهاد داخلي، مما يقلل من ثباته. من ناحية أخرى، كل من T651 وT6511 مستقر للغاية. بالإضافة إلى ذلك، فإن التصنيع الآلي لكل من هاتين السبيكتين أسهل. لماذا؟ السبب في ذلك هو أن أيًا من هاتين السبيكتين لا تحتوي على إجهاد داخلي. فهما يخضعان لعملية تمدد تزيل إجهادهما.
3- المتانة ومقاومة التآكل
التركيب الكيميائي لجميع الخوافض الثلاثة هو نفسه. فهي تتكون من المغنيسيوم والسيليكون والنحاس وما إلى ذلك. لذلك، تبلغ قوة شدها أيضًا 290 ميجا باسكال. ومع ذلك، تُعتبر سبائك T651 وT6511 أكثر متانة قليلاً وأداءها أفضل بسبب إزالة الإجهاد. بالإضافة إلى ذلك، تُظهر جميع السبائك الثلاث مقاومة ممتازة للتآكل. وذلك لأن الألومنيوم يتفاعل مع الأكسجين لتكوين أكسيد الألومنيوم. وتحميها طبقة الأكسيد هذه من التآكل أو الصدأ.
4- الليونة وقابلية التشكيل
تعتبر قابلية الليونة وقابلية التشكيل من العوامل الرئيسية، خاصةً في التصنيع الآلي. وهما يشيران إلى سهولة ثني المادة وتشكيلها على التوالي. يكون الألومنيوم T6 من الألومنيوم بشكل عام مطوّعًا وأكثر ليونة ويمكن ثنيه بسهولة. أما T651 وT6511 فكلاهما أكثر صلابة وصلابة. وذلك لأنهما يخضعان لعمليات تمدد وتقويم تزيل الضغوط الداخلية. لذا، تصبح أكثر ثباتًا ويصعب ثنيها.
5- مقاومة الالتواء والمتانة
تشير مقاومة الالتواء إلى مدى مقاومة المادة للإجهاد. إذا حافظت المادة على شكلها أثناء التصنيع الآلي، فإنها تعتبر مقاومة للالتواء؛ وعلى العكس من ذلك، إذا كانت المادة معرضة للالتواء أثناء التصنيع الآلي، فإنها تعتبر عرضة للالتواء. T6 غير مقاوم للالتواء لأنه لا يخضع لعملية تخفيف الضغط (التمدد). كل من T651 وT6511 مقاوم للالتواء لأنهما مقاومتان للتخفيف من الإجهاد. ونظراً لأن جميع هذه السبائك لها نفس القوة والتركيبة، فهي متينة وتدوم طويلاً بنفس القدر.
6- التكلفة والتطبيقات
الألومنيوم 6061 T6 هو الأقل تكلفة بين السبائك الثلاث. ويرجع ذلك إلى أن الألومنيوم يخضع للتسخين والتقادم فقط. فهو لا يخضع لعمليتي التمدد والتقويم. من ناحية أخرى، فإن T651 أغلى قليلاً من T6. وذلك لأن سبيكة الألومنيوم هذه تخضع لعملية تخفيف إجهاد إضافية.
T6511 هو الأغلى ثمناً والأكثر تميزاً بسبب عملية تقويمها. ونظرًا لاختلاف معالجات التسخين المختلفة، تُستخدم هذه الخلائط الثلاثة بطرق مختلفة - من الإطارات الهيكلية إلى أجهزة معدنية مخصصة مثل الأقواس، والمكونات المصنعة باستخدام الحاسب الآلي، والدعامات الدقيقة. فيما يلي جدول يوضح تطبيقاتها:
| 6061-T6 | 6061-T651 | 6061-T6511 |
| الإطارات الهيكلية | ألواح مصنوعة باستخدام الحاسب الآلي الرقمي | العوارض الطويلة المبثوقة والقضبان والأنابيب |
| الأجزاء والألواح الملحومة | مكونات السيارات | أعمدة الدوران المقذوفة، أعمدة القيادة |
| ألواح الهيكل، والحوامل | حوامل المحرك | الملامح المعمارية |
| تجهيزات القارب | مكونات الفضاء الجوي, | البثق البحري, |
| الأقواس والدعامات | قطع التصنيع باستخدام الحاسب الآلي، والأدوات، والقوالب | قضبان وقضبان مقذوفة |
الأسئلة الشائعة
ما هو الفرق بين 6061-T6 و T651 مقابل T6511؟
الفرق بين هذه الدرجات هو الإجهاد الداخلي. تحتوي سبائك 6061-T6 على إجهاد داخلي، بينما لا تحتوي سبائك T651 وT6511 على إجهاد داخلي. بالإضافة إلى ذلك، يتم تقويم T6511 من خلال ماكينات التقويم.
ما هو الألومنيوم T6511؟
الألومنيوم T6511 عبارة عن سبيكة ألومنيوم لا تحتوي على إجهاد داخلي ويتم تقويمها. يتم تمريرها عبر ماكينات التقويم. تستخدم هذه الماكينات بكرات لتقويم هذه السبائك دون تكسيرها. بالإضافة إلى ذلك، تتميز سبائك الألومنيوم T6511 بالصلابة والمتانة وقلة الليونة.
هل 6061 T651 قابل للانحناء؟
لا ينحني الألومنيوم T6511 بسهولة بسبب معالجته الحرارية. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يمر أيضًا بعملية الاستقامة. لذلك، لا تحتوي درجة الألومنيوم هذه على أي إجهاد داخلي وهي مستقرة للغاية. لذا فإن ثني وتشكيل هذه الدرجة يمثل تحديًا كبيرًا.
الخاتمة
دعونا نستنتج: يُعد الألومنيوم مادة قيّمة بسبب مقاومته للتآكل وسهولة تحمل تكلفته. يضيف المصنعون عناصر السبائك لجعله أقل ليونة. ويخضع لعملية معالجة حرارية تمنحه صلابة ممتازة وخصائص فريدة من نوعها. وتنتج المعالجة الحرارية ثلاث درجات حرارة متميزة. وهي تشمل الألومنيوم 6061 في ظروف T6 و T651 و T6511. وقد ناقشت في هذه المقالة الاختلافات الأساسية بين هذه المزاجات الثلاثة. يجب عليك اختيار أي من هذه المزاجات من خلال تحليل حالة الاستخدام الخاصة بك وخصائصها.