دليل لدرجات صفائح الألومنيوم المعدنية

الألومنيوم مادة متعددة الاستخدامات للغاية تُستخدم في مجموعة كبيرة من التطبيقات. وتؤدي متطلبات الأداء المختلفة إلى الطلب على درجات مختلفة من الألومنيوم. كل درجة لها فائدتها الخاصة. فبعضها يتفوق في الصلابة النوعية العالية. بينما يتميز البعض الآخر بمقاومته للتآكل. وبينما نناقش هذا الموضوع، سيحصل القراء على فهم واضح لدرجات الألومنيوم المختلفة. ترقبوا معنا!

 

تصنيف درجات الألومنيوم

صفائح الألومنيوم المعدنية يأتي في مجموعة متنوعة من الدرجات. يتم تصنيف درجات الألومنيوم حسب تركيبها الكيميائي وخصائصها الناتجة. وتشمل عناصر السبائك الشائعة النحاس والمنغنيز والسيليكون والمغنيسيوم والزنك. في كل درجة من درجات صفائح الألومنيوم، توجد تركيبة فريدة من عناصر الإشابة. ينتج عن وجود أو عدم وجود عناصر السبائك خواص فيزيائية وميكانيكية مختلفة. ويؤدي ذلك إلى المطالبة بتحديد التركيبات بشكل فريد باستخدام نظام تصنيف.

 

نظام ترقيم سبائك الألومنيوم

 

وضعت رابطة الألومنيوم نظام ترقيم مكون من أربعة أرقام لدرجات الألومنيوم. في هذا النظام المكون من أربعة أرقام، يحدد الرقم الأول عناصر الإشابة الرئيسية. على سبيل المثال، يشير الرقم 2xxx إلى أن النحاس هو عنصر الإشابة الرئيسي. بينما يشير الرقم 3xxx إلى أن المنجنيز هو عنصر الإشابة الرئيسي، وهكذا.

 

سلسلة السبائك	عناصر السبائك الرئيسية	دور العناصر المسموح بها	الخصائص	التطبيقات
1xxx	ألومنيوم نقي	الموصلية ومقاومة التآكل	مقاومة عالية جدًا للتآكل، وموصلية ممتازة، وقوة منخفضة	الموصلات الكهربائية
2xxx	النحاس	قوة عالية	قوة عالية، وقابلية جيدة للتشغيل الآلي، ولكن مقاومة منخفضة للتآكل	الفضاء الجوي
3xxx	المنجنيز	تقوية معتدلة	قابلية تشكيل جيدة مع مقاومة جيدة للتآكل	الأسقف والعلب والمبادلات الحرارية
4xxx	السيليكون	مقاومة التآكل ودرجة انصهار منخفضة	مقاومة جيدة للتآكل وقابلية لحام جيدة	أسلاك اللحام وأجزاء المحرك
5xxx	المغنيسيوم	المتانة ومقاومة التآكل	قوة عالية ومقاومة بحرية ممتازة	الهياكل والصهاريج البحرية
6xxx	المغنيسيوم والسيليكون	أداء متوازن	قوة متوسطة، ولكن مقاومة جيدة للتآكل، وسهولة البثق	الإطارات المعمارية والسيارات
7xxx	الزنك مع إضافات طفيفة من المغنيسيوم والنحاس	قوة عالية جداً	قوة عالية جداً ولكن قابلية لحام أقل	الفضاء والدفاع

 

دور عناصر السبائك

 

في درجات مختلفة من الألومنيوم، تعمل عناصر السبائك على تعزيز خاصية معينة. في حين أن الألومنيوم النقي معروف بموصلية استثنائية، إلا أنه يفتقر إلى القوة العالية. من ناحية أخرى، ترفع سلسلة 7xxx، مع إضافة الزنك، من القوة الميكانيكية. وبالمثل، لكل عنصر من عناصر السبائك وظيفته الخاصة.

 

السبائك القابلة للمعالجة الحرارية وغير القابلة للمعالجة الحرارية

 

رتب الألومنيوم التي تنتمي إلى سلاسل 2xxx و6xxx و7xxx قابلة للمعالجة الحرارية. من ناحية أخرى، فإن درجات الألومنيوم 1xxx و3xxx و4xxx و5xxx غير قابلة للمعالجة الحرارية. تكتسب درجات الألومنيوم القابلة للمعالجة الحرارية قوة من خلال تصلب الترسيب. والمثال الأبرز على ذلك هو الدورالومين. يتم اكتساب درجات الألومنيوم غير القابلة للمعالجة الحرارية من خلال العمل على البارد. وهي مفضلة بسبب مقاومتها للتآكل وقابليتها للتشكيل و قابلية اللحام.

 

درجات الألومنيوم الشائعة المستخدمة في تصنيع الصفائح المعدنية

 

تأتي صفائح الألومنيوم المعدنية في مجموعة متنوعة من الدرجات. كل درجة لها أهميتها الخاصة. وتعتمد ملاءمة درجة معينة على التطبيق. تستفيد بعض الدرجات من الصلابة النوعية العالية، بينما توفر درجات أخرى قابلية تشكيل جيدة. والأمر متروك لمطور المنتج لبذل العناية الواجبة لاختيار الدرجة المناسبة.

 

3003 ألومنيوم 3003

تشتهر صفائح الألومنيوم 3003 بقابليتها الممتازة للتشكيل وسهولة معالجتها. عنصر السبائك الرئيسي هو المنجنيز. وهو يعطي قوة معتدلة ولكن ليونة فائقة. هذه الخصائص تجعل صفائح الألومنيوم 3003 مفيدة لعمليات تشكيل الصفائح المعدنية. المقاومة الجيدة للتآكل تجعل درجة الألومنيوم 3003 مناسبة للتطبيقات الخارجية.

 

5052 ألومنيوم 5052

توفر ألواح الألومنيوم 5052 مقاومة ممتازة للتآكل حتى في البيئات البحرية. يمكن أن تستوعب صفائح الألومنيوم هذه أنصاف أقطار الانحناء الضيقة. يتيح أداء الانحناء الممتاز هذا إنتاج أشكال معقدة. كما أنها توفر قوة ميكانيكية رائعة في حالة عدم المعالجة بالحرارة. ونتيجة لذلك، تُستخدم صفائح الألومنيوم 5052 على نطاق واسع في البيئات البحرية. وتشمل التطبيقات الشائعة الألواح وخزانات الوقود وأوعية الضغط والهياكل الإلكترونية ومكونات السيارات.

 

6061 ألومنيوم 6061

يُعد الألومنيوم 6061 سبيكة متعددة الاستخدامات للغاية تُستخدم في الكثير من التطبيقات. فهي توفر مزيجًا متوازنًا من القوة ومقاومة التآكل وقابلية التشغيل الآلي. ولكن قابليته للتشكيل أقل قليلاً من درجات الألومنيوم 3003 و5052. يشيع استخدام الألومنيوم 6061 كصفائح ألومنيوم سميكة. يُستخدم الألومنيوم 6061 في الألواح الهيكلية والأقواس والإطارات وألواح القاعدة.

 

7075 ألومنيوم 7075

توفر درجة الألومنيوم 7075 أقصى قوة ميكانيكية. تضاهي قوته قوة الفولاذ. ومع ذلك، تبلغ كثافته ثلث كثافة الفولاذ. هذه النسبة العالية من القوة إلى الوزن تجعله مثاليًا للتطبيقات عالية الصلابة. ويُستخدم عادةً في الألواح الهيكلية للطائرات وتجهيزات الطائرات والمكونات الدفاعية.

 

مقارنة درجات الألومنيوم لتصنيع الصفائح المعدنية

 

بشكل عام، تعتمد المقارنات بين درجات الألومنيوم على عوامل مثل مقاومة التآكل، والقوة الميكانيكية، وقابلية اللحام، وقابلية الثني، وقابلية التشغيل الآلي. يرسم الجدول مقارنة بين درجات الألومنيوم المختلفة:

الصف	نوع السبيكة	القوة الميكانيكية	القابلية للتشكيل	مقاومة التآكل	قابلية اللحام	قابلية التصنيع
3003	المن	منخفض - معتدل	ممتاز	جيد	ممتاز	جيد
5052	المغنيسيوم	معتدل	جيد جداً	ممتاز	ممتاز	جيد
6061	المغنيسيوم-سي	عالية	معتدل	جيد	عادلة	ممتاز
7075	الزنك (قابل للمعالجة بالحرارة)	عالية جداً	محدودة	معتدل	فقير	ممتاز

 

ما أهمية مزاج الألومنيوم؟

 

للمزاج أهمية كبيرة في تصنيع المعادن عمليات صفائح الألومنيوم المعدنية. يحدد المزاج الحالة الميكانيكية لألواح الألومنيوم. يمكن أن تختلف الصفيحتان المصنوعتان من نفس الدرجة في القوة والصلابة والليونة. فيما يلي اللواحق الشائعة الاستخدام للمزاج:

لاحقة	الحالة المزاجية
O	ملدن
T4	معتق طبيعياً
T6	العمر الاصطناعي
H	غير قابلة للمعالجة بالحرارة ولكنها مشغولة على البارد

 

على سبيل المثال، قد تكون درجة 6061-O أكثر قابلية للسحب من درجات 6061-T4 أو 6061-T6. مثال آخر هو 5052-H. تشير اللاحقة "H" إلى أنها غير قابلة للمعالجة الحرارية ولكنها مشغولة على البارد.

 

سُمك صفائح الألومنيوم والتفاوتات المسموح بها للصفائح المعدنية

 

يقاس سُمك صفيحة الألومنيوم إما بوحدات النظام الدولي للوحدات أو بالوحدات الإمبراطورية. وثمة طريقة أخرى أقدم وأقل موثوقية وهي قياسها بوحدة القياس بالوحدة المليمترية. حاليًا، يقدم معظم الموردين ألواح الألومنيوم بسماكة المليمتر. في الولايات المتحدة الأمريكية، غالبًا ما يستخدم الناس البوصة والميل. على أي حال، يمكن تحويل هذه القيم بسهولة. يمكن استخدام الرسم البياني لتحويل قيم BWG والبوصة والمليمتر إلى بعضها البعض. هناك اختلاف آخر يتضمن استخدام مصطلحات للإشارة إلى نطاق السُمك. بالنسبة للسمك الذي يزيد عن 6 مم، يستخدم مصطلح "صفيحة". أما بالنسبة للسمك الأقل من 0.15 مم، فيتم استخدام مصطلح "رقائق". وما يقع بينهما يسمى "صفيحة".

 

BWG	بوصة (بوصة)	ملليمتر (مم)	التفاوتات المسموح بها
42	0.004	0.102	± 10%
41	0.0048	0.122	±10%
40	0.005	0.127	±10%
39	0.0056	0.142	± 10%
38	0.006	0.152	±10%
37	0.0064	0.163	±10%
36	0.007	0.178	±10%
35	0.0076	0.193	±10%
34	0.008	0.203	±10%
33	0.0096	0.244	±10%
32	0.01	0.254	±10%
31	0.0116	0.295	±10%
30	0.012	0.305	±10%
29	0.0136	0.345	± 10%
28	0.014	0.356	±10%
27	0.016	0.406	± 10 %
26	0.018	0.457	±10%
25	0.02	0.508	± 0.05 مم
24	0.022	0.559	± 0.05 مم
23	0.024	0.61	± 0.05 مم
22	0.028	0.711	± 0.05 مم
21	0.032	0.813	± 0.05 مم
20	0.036	0.914	± 0.05 مم
19	0.04	1.016	± 0.05 مم
18	0.048	1.219	± 0.08 مم
17	0.056	1.422	± 0.08 مم
16	0.064	1.626	± 0.08 مم
15	0.072	1.829	± 0.12 مم
14	0.08	2.032	± 0.12 مم

 

كيفية اختيار درجة الألومنيوم المناسبة لقطعة الصفائح المعدنية الخاصة بك

 

ينبغي النظر بعناية في اختيار أنسب أنواع الألمنيوم. في هذا القسم، نناقش بعض معايير الاختيار.

 

الاختيار بناءً على طريقة التصنيع

تلعب عوامل مثل الليونة وقابلية الانحناء وقابلية اللحام وسلوك السحب دورًا رئيسيًا في التصنيع. وكمثال على ذلك، فإن درجة 3003 مناسبة للسحب العميق، بينما قد لا تكون 6061 كذلك. ومن ناحية أخرى، قد تكون 6061 مفضلة للتصنيع الآلي أكثر من سبيكة 3003.

 

المتطلبات البيئية والحمولة

يمكن لسبائك مثل 5052 أن تتحمل البيئات العدوانية كيميائياً بشكل مثير للإعجاب. ومن ناحية أخرى، تتمتع سبيكة 7075 بقدرة عالية جداً على تحمل الأحمال. وبالتالي لا يمكن استخدام أي من هذه السبائك بالتبادل.

 

الموازنة بين التكلفة والأداء والتوافر

في بعض الأحيان، يجب الموازنة بين عوامل مثل التكلفة والأداء والتوافر. 3003 عبارة عن سبيكة للأغراض العامة بتكلفة معتدلة. ستكون كافية للاستخدام في التطبيقات العامة. ومن ناحية أخرى، فإن درجة 5052 أكثر مقاومة للتآكل. ولكنها مكلفة. لذلك، يجب استخدامه فقط عند الحاجة. وبالمثل، في تطبيقات الأحمال المعتدلة، يمكن استخدام العديد من السبائك الشائعة. ولكن بالنسبة للأحمال العالية جداً، فإن 7075 الأغلى ثمناً فقط هو الذي يفي بالغرض.

 

الأسئلة الشائعة

 

ما الفرق بين صفائح الألومنيوم من الدرجة 3003 وصفائح الألومنيوم 5052؟

يحتوي الصنف 3003 على المنجنيز كعنصر إشابة رئيسي، بينما يحتوي الصنف 5052 على المغنيسيوم. تُستخدم الرتبة 3003 في تطبيقات الأغراض العامة. وتستخدم الرتبة 5052 في البيئات البحرية

 

كيف أختار درجة الألومنيوم المناسبة لقطعة الصفيحة المعدنية الخاصة بي؟

تسترشد الدراسة المتأنية لمتطلبات التطبيق في اختيار الدرجة الصحيحة.

 

ما هي المنظمة التي تقدم إرشادات لمقارنة درجات السبائك؟

تصنف رابطة الألومنيوم سبائك الألومنيوم إلى سلاسل.

 

ما عملية تشغيل المعادن المستخدمة في تصنيع علب المشروبات؟

يستخدم السحب العميق لتصنيع علب الألمنيوم

 

الخاتمة

 

تُستخدم صفائح الألومنيوم المعدنية في الكثير من الصناعات في جميع المجالات. وتستخدم كل صناعة بعض درجات السبائك المحددة وفقًا لمتطلبات تطبيقاتها. وقد حددت رابطة الألومنيوم سلسلة سبائك. وهي تصنف السبائك وفقًا لإضافات السبائك. يساعد التعرف على هذه الدرجات على اختيار أفضلها لتطبيق معين.