خواص و کاربرد آلومینیوم آلیاژ 2024

خواص و کاربرد آلومینیوم آلیاژ 2024 را در این مقاله توضیح خواهیم داد. کارخانه تولید آلومینیوم ورق، میله، سیم، لوله و پروفیل اکسترود شده، بدنه هواپیما و… از کاربرد های این آلیاژ آلومینیومی است.

آلیاژهای آلومینیومی داراي ویژگی های مقاوم در برابر خوردگی هستند. این آلیاژها به درجه حرارت بالا بین 200 تا 250 درجه سانتیگراد (392 – 482°F) حساس هستند.

هنگامی که این آلیاژها در دماهای پایین و در معرض دمای بالا قرار می گیرند، قدرت افزایش می یابد و وقتی که این آلیاژ ها در معرض دمای بالا قرار می گیرند، خواص و کاربرد آلومینیوم آلیاژ 2024 از بین می رود.

آلیاژهای آلومینیوم خوب آلیاژهای با درجه حرارت کم است. داده های زیر یک نمای کلی از آلیاژ آلومینیوم 2024 را ارائه می دهد.

آلیاژ آلومینیوم 2024 یکی از پرکاربردترین آلیاژهای آلومینیوم در صنعت است که به دلیل خواص مکانیکی عالی، به‌ویژه استحکام کششی و مقاومت به خستگی، در صنایع مختلف استفاده می‌شود. این آلیاژ از سری 2000 آلومینیوم‌ها بوده و با افزودن مس به‌عنوان عنصر آلیاژی اصلی، استحکام بالایی به دست آورده است. به همین دلیل، آلیاژ 2024 به‌خصوص در صنایعی که نیاز به تحمل فشارهای مکانیکی زیاد دارند، بسیار محبوب است.

ترکیب شیمیایی آلومینیوم آلیاژ 2024

آلومینیوم 2024 عمدتاً از آلومینیوم تشکیل شده و عناصر آلیاژی مهمی مانند مس، منیزیم و منگنز در ترکیب آن وجود دارند. ترکیب شیمیایی این آلیاژ به شرح زیر است:

مس (Cu): 3.8 تا 4.9 درصد
منیزیم (Mg): 1.2 تا 1.8 درصد
منگنز (Mn): 0.3 تا 0.9 درصد
آلومینیوم (Al): مابقی ترکیب

وجود مس در این آلیاژ، استحکام و سختی آن را افزایش می‌دهد و منیزیم و منگنز نیز به بهبود خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خستگی کمک می‌کنند.

ترکیب شیمیایی آلیاژ آلومینیوم 2024 در جدول زیر شرح داده شده است.

ویژگی فیزیکی آلومینیوم آلیاژ 2024

خواص و ویژگی فیزیکی آلیاژ آلومینیوم 2024 در جدول زیر شرح داده شده است.

ویژگی مکانیکی آلومینیوم آلیاژ 2024

خواص و ویژگی مکانیکی آلیاژ آلومینیوم 2024 به شرح جدول ذیل می باشد. شرایط عملیات حرارتی آلومینیوم آلیاژ 2024/Alclad 2024 دمای آنیلینگ این آلیاژ 413 درجه سانتیگراد و دمای انحلال سازی آن 493 درجه سانتیگراد است.

جهت انجام عملیات پیرسازی T6 یا T8 باید در دمای 191 درجه سانتیگراد به مدت 16-8 ساعت نگهداری شود.

خصوصیات مکانیکی آلیاژ آلومینیوم 2024

استحکام کششی بالا:

آلیاژ 2024 به دلیل محتوای بالای مس، استحکام کششی فوق‌العاده‌ای دارد. این ویژگی، این آلیاژ را برای استفاده در کاربردهایی که نیاز به تحمل بارهای سنگین دارند، مناسب می‌کند.

مقاومت عالی به خستگی:

آلیاژ 2024 مقاومت بسیار خوبی در برابر خستگی دارد. این خاصیت به‌ویژه برای قطعاتی که تحت بارگذاری‌های متناوب یا دینامیکی قرار دارند، مانند بال‌ها و بدنه هواپیما، بسیار مهم است.

وزن سبک:

آلومینیوم 2024 در کنار استحکام بالا، وزن سبکی دارد که آن را به یکی از بهترین گزینه‌ها برای صنایع حمل‌ونقل و هوافضا تبدیل کرده است.

ماشین‌کاری و کارپذیری:

آلیاژ 2024 قابلیت ماشین‌کاری بالایی دارد و به‌راحتی می‌توان آن را به اشکال مختلف درآورد. این آلیاژ به دلیل سختی خود، تحت فرآیندهای مختلف ساخت و تولید مانند نورد، خم‌کاری و کشش به خوبی عمل می‌کند.

سایر مشخصه های آلومینیوم آلیاژ 2024

مواد معادل آلومینیوم 2024 آلیاژ در جدول زیر آورده شده است:

AMS 4037	AMS 4120	AMS 4192	AMS 7223	ASTM B209
ASTM B210	ASTM B211	ASTM B221	ASTM B241	ASTM B316
ASTM F467	ASTM F468	DIN 3.1355	MIL B-6812	QQ A-430
MIL T-50777	QQ A-200/3	QQ A-225/6	QQ A-250/4	MIL T-15089
SAE J454	QQ WW-T-700/3

نحوه تولید و عملیات حرارتی آلومینیوم آلیاژ 2024

آنلینگ آلومینیوم آلیاژ 2024

آلومینیوم 2024 آلیاژ از یک شرایط حرارتی بین 399 تا 427 درجه سانتیگراد (750 و 800 F) در حدود 2 ساعت خنک می شود و سپس به آرامی در کوره سرد می شود. پ این آلیاژ را می توان بین عملیات سرد با درجه حرارت 343 درجه سانتیگراد (650 F) 2 ساعت پس از آن که آلیاژ در هوا خنک می شود.

روش های معمول برای کار آلومینیوم 2024 آلیاژ آلومینیومی استفاده می شود. برای یک ورق است که 1/4 “ضخیم، یا شعاع خم نازک تر از 1/2 تا 1 برابر ضخامت مناسب هستند. شکل پذیری در شرایط آنیل بهترین ها را برای این آلیاژ مناسب است. خم شعاع پنج تا شش بار ضخامت مناسب برای T3 هستند

جوشکاری آلومینیوم آلیاژ 2024

به منظور جوش آلومینیوم 2024 آلیاژ، از روش قوس الکترودهای مصرفی گاز بی اثر یا جوش مقاومت استفاده می شود. به طور کلی جوشکاری هر نوع برای آلومینیوم 2024 به دلیل کاهش مقاومت خوردگی در اثر حرارت جوش توصیه نمی شود.

فرم دهی آلومینیوم آلیاژ 2024

آلومینیوم 2024 آلیاژ را می توان فورج کرد، اما یک مقاومت معقول مقاوم در برابر خوردگی باید با استفاده از حرارت عملیاتی بعدی حفظ شود.

از روش های متعارف برای فرم دهی آلومینیوم 2024 آلیاژ استفاده می شود. فرمینگ گرم برای این آلیاژ توصیه نمی شود.

ماشینکاری آلومینیوم آلیاژ 2024

آلیاژ 2024 دارای ویژگی های ماشینکاری خوب در شرایط حرارتی است. این آلیاژ همچنین دارای ویژگی های ماشینکاری خوب در شرایط انجماد است. روان کننده های روغن باید در فرایند ماشینکاری مورد استفاده قرار گیرد.

عملیات حرارتی آلومینیوم آلیاژ 2024

آلیاژ 2024 جنسی سخت دارد و در طول فرایند عملیات حرارتی تقویت می شود. شرایط T6 هنگامی که آلیاژ در دماي 493 درجه سانتیگراد (920 F) گرم می شود و سپس در دمای 190 درجه سانتیگراد (375 F) 10 ساعت خنک می شود و در هوا سرد می شود. شرایط T4 هنگامی که این آلیاژ در دمای 493 درجه سانتیگراد (920 F) گرم می شود و سپس خنک شدن آب سرد و در نهایت پیر شدن در دمای اتاق به دست می آید.

ایجینگ آلومینیوم آلیاژ 2024

شرایط T6 بوسیله حرارت دادن آلومینیوم آلیاژ 2024 در دمای 493 درجه سانتیگراد (920 F) و سپس خنک شدن آب، گرم شدن مجدد به 190 درجه سانتیگراد (375 F) و در نهایت خنک کردن آلیاژ در هوا حاصل می شود.

شرایط T4 با گرم شدن آلیاژ در دمای 493 درجه سانتیگراد (920 F) و سپس خنک شدن آب سرد به دست می آید. ایجینگ در نهایت در دمای اتاق اتفاق می افتد.

آلومینیوم آلیاژ 2024

مزایای آلیاژ آلومینیوم 2024

استحکام بالا و وزن کم:

یکی از بزرگترین مزایای آلومینیوم 2024 ترکیب استحکام بالا و وزن سبک آن است. این ویژگی باعث می‌شود تا قطعات ساخته شده از این آلیاژ بتوانند بارهای سنگین را تحمل کنند، بدون اینکه وزن کلی محصول زیاد شود.

مقاومت به خستگی:

این آلیاژ مقاومت خوبی در برابر خستگی مکانیکی دارد، که این موضوع برای کاربردهایی که نیاز به تحمل بارهای متناوب دارند بسیار مهم است.

قابلیت ماشین‌کاری:

آلومینیوم 2024 به‌راحتی قابل ماشین‌کاری است و این امر امکان تولید قطعات پیچیده با دقت بالا را فراهم می‌کند.

معایب آلومینیوم 2024

با وجود مزایای فراوان، آلومینیوم 2024 دارای برخی نقاط ضعف نیز هست. یکی از مهم‌ترین معایب این آلیاژ، مقاومت نسبتاً پایین در برابر خوردگی است. به دلیل حضور مس در ترکیب این آلیاژ، مقاومت به خوردگی آن کمتر از برخی دیگر از آلیاژهای آلومینیوم است. برای کاهش این مشکل، قطعات ساخته شده از آلومینیوم 2024 معمولاً تحت پوشش‌های محافظ قرار می‌گیرند یا در محیط‌های خاص استفاده می‌شوند.

کاربرد آلومینیوم آلیاژ 2024

این آلیاژ بصورت ورق آلومینیوم، میله، سیم، لوله و پروفیل اکسترود شده، برای ساخت لوله، سازه های هواپیما، پرچ ها، پیچ و سایر کاربردها گوناگون سازه کاربرد دارد.

صنایع هوافضا:

یکی از مهم‌ترین کاربردهای آلیاژ 2024 در ساخت قطعات هواپیما است. این آلیاژ به دلیل استحکام بالا و مقاومت عالی در برابر خستگی، برای ساخت بال‌ها، بدنه هواپیما و قطعات داخلی هواپیما استفاده می‌شود.

صنعت خودروسازی:

در خودروسازی، آلومینیوم آلیاژ 2024 به دلیل سبکی و استحکام آن، در ساخت قطعاتی مانند شاسی و اجزای بدنه خودرو به کار می‌رود. استفاده از این آلیاژ می‌تواند به کاهش وزن خودرو و در نتیجه بهبود مصرف سوخت کمک کند.

صنایع نظامی:

آلیاژ 2024 به دلیل مقاومت بالا در برابر فشار و خستگی، در صنایع نظامی نیز برای ساخت تجهیزات نظامی مانند زره‌ها، وسایل نقلیه زرهی و قطعات هواپیماهای نظامی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

صنایع ورزشی و تفریحی:

در ساخت تجهیزات ورزشی سبک و مقاوم، مانند دوچرخه‌ها، قایق‌ها و تجهیزات کوهنوردی، از آلومینیوم 2024 استفاده می‌شود. سبکی و استحکام این آلیاژ، آن را برای تولید این نوع تجهیزات ایده‌آل کرده است. آلومینیوم آلیاژ 2024 یکی از بهترین انتخاب‌ها برای صنایعی است که نیاز به مواد سبک با استحکام بالا دارند. این آلیاژ به دلیل خواص مکانیکی برجسته، مانند استحکام کششی بالا و مقاومت به خستگی، در ساخت قطعات هواپیما، خودرو و تجهیزات نظامی به کار می‌رود. هرچند این آلیاژ در برابر خوردگی مقاومت کمتری دارد، اما با پوشش‌های محافظ می‌توان از این مشکل جلوگیری کرد. در مجموع، آلیاژ 2024 به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، همچنان یکی از محبوب‌ترین مواد در صنایع سنگین و پیشرفته است.