خواص و کاربرد آلومینیوم آلیاژ ۲۰۲۴

خواص و کاربرد آلومینیوم آلیاژ ۲۰۲۴ 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 ۲۰۰ تا ۲۵۰ درجه سانتیگراد (۳۹۲ – ۴۸۲°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، قدرت از بین می رود.

آلیاژهای آلومینیوم خوب آلیاژهای با درجه حرارت کم است. داده های زیر یک نمای کلی از آلیاژ آلومینیوم ۲۰۲۴ را ارائه می دهد.

آلیاژ آلومینیوم ۲۰۲۴ 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 ۲۰۰۰ آلومینیوم‌ها بوده و با افزودن مس به‌عنوان عنصر آلیاژی اصلی، استحکام بالایی به دست آورده است. به همین دلیل، آلیاژ ۲۰۲۴ به‌خصوص در صنایعی که نیاز به تحمل فشارهای مکانیکی زیاد دارند، بسیار محبوب است.

ترکیب شیمیایی آلومینیوم آلیاژ ۲۰۲۴

آلومینیوم ۲۰۲۴ 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 ۴٫۹ درصد
• منیزیم (Mg): 1.2 تا ۱٫۸ درصد
• منگنز (Mn): 0.3 تا ۰٫۹ 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 ۲۰۲۴ در جدول زیر شرح داده شده است.

ویژگی فیزیکی آلومینیوم آلیاژ ۲۰۲۴

خواص و ویژگی فیزیکی آلیاژ آلومینیوم ۲۰۲۴ در جدول زیر شرح داده شده است.

ویژگی مکانیکی آلومینیوم آلیاژ ۲۰۲۴

خواص و ویژگی مکانیکی آلیاژ آلومینیوم ۲۰۲۴ به شرح جدول ذیل می باشد. شرایط عملیات حرارتی آلومینیوم آلیاژ ۲۰۲۴/Alclad 2024 دمای آنیلینگ این آلیاژ ۴۱۳ درجه سانتیگراد و دمای انحلال سازی آن ۴۹۳ درجه سانتیگراد است.

جهت انجام عملیات پیرسازی T6 یا T8 باید در دمای ۱۹۱ درجه سانتیگراد به مدت ۱۶-۸ ساعت نگهداری شود.

خصوصیات مکانیکی آلیاژ آلومینیوم ۲۰۲۴

1. استحکام کششی بالا:

آلیاژ ۲۰۲۴ 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.

2. مقاومت عالی به خستگی:

آلیاژ ۲۰۲۴ 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.

3. وزن سبک:

آلومینیوم ۲۰۲۴ در کنار استحکام بالا، وزن سبکی دارد که آن را به یکی از بهترین گزینه‌ها برای صنایع حمل‌ونقل و هوافضا تبدیل کرده است.

4. ماشین‌کاری و کارپذیری:

آلیاژ ۲۰۲۴ 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 ۲۰۲۴

مواد معادل آلومینیوم ۲۰۲۴ 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 ۲۰۲۴

آنلینگ آلومینیوم آلیاژ ۲۰۲۴

آلومینیوم ۲۰۲۴ آلیاژ از یک شرایط حرارتی بین ۳۹۹ تا ۴۲۷ درجه سانتیگراد (۷۵۰ و ۸۰۰ F) در حدود ۲ 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 ۳۴۳ درجه سانتیگراد (۶۵۰ F) 2 ساعت پس از آن که آلیاژ در هوا خنک می شود.

روش های معمول برای کار آلومینیوم ۲۰۲۴ آلیاژ آلومینیومی استفاده می شود. برای یک ورق است که ۱/۴ “ضخیم، یا شعاع خم نازک تر از ۱/۲ تا ۱ 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 ۲۰۲۴

به منظور جوش آلومینیوم ۲۰۲۴ آلیاژ، از روش قوس الکترودهای مصرفی گاز بی اثر یا جوش مقاومت استفاده می شود. به طور کلی جوشکاری هر نوع برای آلومینیوم ۲۰۲۴ به دلیل کاهش مقاومت خوردگی در اثر حرارت جوش توصیه نمی شود.

فرم دهی آلومینیوم آلیاژ ۲۰۲۴

آلومینیوم ۲۰۲۴ 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 ۲۰۲۴ آلیاژ استفاده می شود. فرمینگ گرم برای این آلیاژ توصیه نمی شود.

ماشینکاری آلومینیوم آلیاژ ۲۰۲۴

آلیاژ ۲۰۲۴ 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 ۲۰۲۴

آلیاژ ۲۰۲۴ جنسی سخت دارد و در طول فرایند عملیات حرارتی تقویت می شود. شرایط T6 هنگامی که آلیاژ در دماي ۴۹۳ درجه سانتیگراد (۹۲۰ F) گرم می شود و سپس در دمای ۱۹۰ درجه سانتیگراد (۳۷۵ F) 10 ساعت خنک می شود و در هوا سرد می شود. شرایط T4 هنگامی که این آلیاژ در دمای ۴۹۳ درجه سانتیگراد (۹۲۰ 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 ۲۰۲۴

شرایط T6 بوسیله حرارت دادن آلومینیوم آلیاژ ۲۰۲۴ در دمای ۴۹۳ درجه سانتیگراد (۹۲۰ F) و سپس خنک شدن آب، گرم شدن مجدد به ۱۹۰ درجه سانتیگراد (۳۷۵ F) و در نهایت خنک کردن آلیاژ در هوا حاصل می شود.

شرایط T4 با گرم شدن آلیاژ در دمای ۴۹۳ درجه سانتیگراد (۹۲۰ F) و سپس خنک شدن آب سرد به دست می آید. ایجینگ در نهایت در دمای اتاق اتفاق می افتد.

مزایای آلیاژ آلومینیوم ۲۰۲۴

1. استحکام بالا و وزن کم:

یکی از بزرگترین مزایای آلومینیوم ۲۰۲۴ 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.

2. 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.

3. قابلیت ماشین‌کاری:

آلومینیوم ۲۰۲۴ به‌راحتی قابل ماشین‌کاری است و این امر امکان تولید قطعات پیچیده با دقت بالا را فراهم می‌کند.

معایب آلومینیوم ۲۰۲۴

با وجود مزایای فراوان، آلومینیوم ۲۰۲۴ 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 ۲۰۲۴ معمولاً تحت پوشش‌های محافظ قرار می‌گیرند یا در محیط‌های خاص استفاده می‌شوند.

کاربرد آلومینیوم آلیاژ ۲۰۲۴

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.

1. صنایع هوافضا:

یکی از مهم‌ترین کاربردهای آلیاژ ۲۰۲۴ 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.

2. صنعت خودروسازی:

در خودروسازی، آلومینیوم ۲۰۲۴ 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.

3. صنایع نظامی:

آلیاژ ۲۰۲۴ 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.

4. صنایع ورزشی و تفریحی:

در ساخت تجهیزات ورزشی سبک و مقاوم، مانند دوچرخه‌ها، قایق‌ها و تجهیزات کوهنوردی، از آلومینیوم ۲۰۲۴ استفاده می‌شود. سبکی و استحکام این آلیاژ، آن را برای تولید این نوع تجهیزات ایده‌آل کرده است.

آلومینیوم آلیاژ ۲۰۲۴ 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 ۲۰۲۴ به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، همچنان یکی از محبوب‌ترین مواد در صنایع سنگین و پیشرفته است.