خواص و کاربرد آلومینیوم آلیاژ ۳۰۰۳

خواص کاربرد آلومینیوم آلیاژ ۳۰۰۳ را در این مقاله مطالعه فرمایید.

در این مقاله در مورد آلومینیوم آلیاژ ۳۰۰۳ که یکی از پرکاربردترین انواع آلومینیوم است مطرح خواهد شد.

این آلیاژ از سری آلیاژهای ۳۰۰۰ است که همه از منگنز به عنوان عنصر آلیاژی اصلی آنها استفاده می کنند و یکی از بهترین آلیاژهای آلومینیومی با هدف کلی محسوب می شود.

در این مقاله خصوصیات بدنی ، استحکام و کاربردهای ۳۰۰۳ آلومینیوم مورد بررسی قرار می گیرد و مشخص می شود که با استفاده از این تحقیقات که چه استفاده هایی از این آلیاژ می تواند داشته باشد.

۳۰۰۳ یک آلیاژ تولید شده در کارخانه آلومینیوم در خانواده آلومینیوم سری ۳۰۰۰ است و بیشتر از منگنز ساخته شده است. مانند سایر آلیاژهای منگنز آلومینیوم ، ۳۰۰۳ یک آلیاژ با هدف کلی با مقاومت متوسط ، کارایی مناسب و مقاومت در برابر خوردگی مناسب است.

معمولاً محصولات با این آلیاژ نورد و اکسترود می گردند. آلیاژهای آلومینیوم از خاصیت انعطاف پذیری و مقاومت در برابر خوردگی بالایی برخوردار هستند.

آلومینیوم ۳۰۰۳ از مقاومت متوسط و مقاومت در برابر خوردگی خوبی برخوردار است. استحکام این آلیاژ را می توان با سردکاری افزایش داد.

آلیاژ ۳۰۰۴ معمولاً در ساخت قوطی های نوشیدنی استفاده می شود. استفاده از این آلیاژ به علت ضخامت نازک قوطی است. به دلیل افزودن منیزیم ۱٪، می تواند نازک تر شود.

آلیاژ آلومینیوم ۳۰۰۳: ویژگی‌ها، مزایا و مقایسه با آلیاژهای مشابه

آلیاژ آلومینیوم ۳۰۰۳ یکی از پرکاربردترین آلیاژهای آلومینیوم در صنایع مختلف است که به دلیل خواص مکانیکی مطلوب و قابلیت فرم‌پذیری بالا، در تولید ورق‌ها، لوله‌ها، و سایر محصولات فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این آلیاژ که عمدتاً از ترکیب آلومینیوم با مقدار کمی منگنز (حدود ۱٫۲ درصد) تشکیل شده است، در گروه آلیاژهای سری ۳xxx قرار دارد. در این مقاله، به بررسی ویژگی‌های این آلیاژ، کاربردهای اصلی و مقایسه آن با دیگر آلیاژهای آلومینیوم می‌پردازیم.

ترکیب شیمیایی آلومینیوم آلیاژ ۳۰۰۳

جدول زیر ترکیب شیمیایی آلومینیوم آلیاژ ۳۰۰۳ را نشان می دهد.

خواص و ویژگی‌های آلیاژ آلومینیوم ۳۰۰۳

آلیاژ آلومینیوم ۳۰۰۳ به دلیل ترکیب شیمیایی خود دارای ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی منحصر به فردی است. از جمله این ویژگی‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. مقاومت به خوردگی بالا: این آلیاژ به دلیل حضور منگنز در ساختار خود، مقاومت خوبی در برابر خوردگی در شرایط محیطی مختلف از جمله محیط‌های مرطوب و قلیایی دارد.
2. فرم‌پذیری و شکل‌دهی عالی: آلومینیوم ۳۰۰۳ به راحتی قابل خم شدن، کشش و شکل‌دهی است و به همین دلیل در تولید ورق‌های فلزی، قوطی‌ها و قطعات دکوراتیو استفاده می‌شود.
3. مقاومت کششی متوسط: این آلیاژ دارای مقاومت کششی متوسطی (حدود ۱۴۵ تا ۱۹۵ مگاپاسکال) است که آن را برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت کششی بسیار بالا ندارند، مناسب می‌سازد.
4. قابلیت جوشکاری: آلومینیوم ۳۰۰۳ قابلیت جوشکاری بالایی دارد و می‌توان از روش‌های جوشکاری گاز محافظ یا جوشکاری نقطه‌ای برای اتصال قطعات آن استفاده کرد.

خواص فیزیکی آلومینیوم آلیاژ ۳۰۰۳

جدول زیر خواص مکانیکی آلومینیوم آلیاژ ۳۰۰۳ را نشان می دهد.

آلیاژهای آلومینیوم بسته به نوع و درصد عناصر آلیاژی آنها متفاوت است. آلیاژهای با <4٪ عناصر آلیاژی “آلیاژهای کارپذیر” نامیده می شوند ، در حالیکه آنهایی که تا ۲۲٪ آلیاژی “ریخته گری” هستند.

آلومینیوم نوع ۳۰۰۳ به عنوان یک آلیاژ آلومینیوم است که دارای اسمی ۰٫۱۲٪ مس ، ۱٫۲٪ منگنز و ۹۸٫۶٪ Al است.

توجه داشته باشید که این درصد ها بر اساس نحوه ساخت آلیاژ آلومینیوم کمی نوسان دارند و سایر ناخالصی ها در مقادیر طبیعی است.

آلومینیوم از نظر ترکیب نسبتاً ساده است ، عمدتا به این دلیل که فقط مقدار مشخصی از منگنز را می توان با موفقیت به آلومینیوم (۱٫۵ ~ M منگنز) برای ساخت یک آلیاژ اضافه کرد. چگالی ۳۰۰۳ آلومینیوم ۲٫۷۳ گرم در سانتی متر مکعب (۰٫۰۹۸۶ پوند در اینچ) است.

خواص مکانیکی تیپیک آلومینیوم آلیاژ ۳۰۰۳

جدول زیر خواص فیزیکی آلومینیوم آلیاژ ۳۰۰۳ را نشان می دهد.

هنگام مشخص کردن ۳۰۰۳ آلومینیوم ، باید از معیارهای خاصی از قبیل مقاومت نهایی ، مقاومت برشی ، مدول الاستیسیته و مدول برشی شناخته شده باشد.

همانطور که قبلاً توضیح داده شد ، تمام مقادیر مکانیکی از آلیاژ آلومینیوم ۳۰۰۳-H18 گرفته شده است ، اما می دانید که مقادیر استحکام آن بر اساس فرآیند سخت شدن کمی تغییر می کند.

بازده و نقاط قوت مورد انتظار برای تعیین آنالیز آلومینیوم ضروری است و حداکثر میزان تنش را در نقاط معین در فرآیند تغییر شکل نشان می دهد.

استحکام عملکرد کششی برای ۳۰۰۳ آلیاژ آلومینیوم ۱۸۶ MPa 27000) psi) و قدرت نهایی ۲۰۰MPa) 29000 psi) است که باعث می شود ۳۰۰۳ آلومینیوم به یک ماده نسبتاً قوی تبدیل شود.

استحکام عملکرد بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد زیرا حداکثر میزان تنش را قبل از تغییر شکل تعریف می کند، که این یک محدودیت لازم برای کاربردهای استاتیکمثل سازه ها ، معماری و غیره است.

مقاومت برش ورق آلومینیوم ۳۰۰۳

۳۰۰۳ آلیاژ آلومینیوم معمولاً از ورق فلز بریده می شود، بیشتر برای مواردی که در معرض فشارهای برشی قرار دارد. با نزدیک شدن پره های قیچی ، دو نیروی مخالف در امتداد صفحه مسطح کاغذ افزایش می یابند ، و نیروهای برشی تغییر شکل داده یا “برش” کاغذ را می دهند.

برش ورق فلز به همان روش برش کاغذ کار می کند، البته با ماشین آلات بسیار سنگین تر از قیچی و ورق آلومینیوم به جای کاغذ است.

اندازه گیری چسبندگی ماده به تنش در برابر مقاومت به مقاومت در برابر برشی، مقاومت برشی نامیده می شود و شناختن آلیاژهایی که می توان از آن به عنوان ورق های فلزی مانند ۳۰۰۳ آلومینیوم استفاده کرد ، بسیار ارزشمند است.

برای آلیاژ آلومینیوم از نوع ۳۰۰۳ ، مقاومت برشی ۱۱۰ مگاپاسکال (۱۶۰۰۰ psi) است ، بدین معنی که به راحتی می توان آن را به هر شکل دلخواه برش داد.

پاسخ ماده به تنش های خاص (یا نیروهایی در بعضی از نقاط آن) توسط مدول ارتجاعی و مدول برشی آن تعریف شده است. این مقادیر از آزمایشات استرس تجربی محاسبه می شوند ، جایی که استرس فزاینده و تأثیر بدنی آن بر روی یک تکه آلیاژ روی منحنی تنش در مقابل کرنش ثبت می شود.

مدول الاستیسیته و مدول برشی فقط شیب این نمودارها در ناحیه الاستیک است ، یا ناحیه ای که قطعه آلومینیوم به طور غیر دائمی تغییر شکل می یابد (مثل یک باند لاستیکی فکر کنید ، جایی که مواد به حالت اولیه خود برگردد).

این شیب اندازه گیری مقاومت مواد در برابر تغییر شکل است و می تواند برای درک کلی از مقاومت یک ماده مفید باشد. برای آلومینیوم ۳۰۰۳ ، مدول الاستیسیته و مدول برشی ۶۸٫۹ GPa 10،۰۰۰) ksi) و ۲۵ GPa 3630) ksi) است.

خصوصیات حرارتی آلومینیوم ۳۰۰۳

خصوصیات حرارتی آلیاژ آلومینیوم ۳۰۰۳ در جدول زیر آورده شده است.

Properties	Conditions
T (ºC)	Treatment
Thermal expansion co-efficient	۲۳٫۲ (۱۰-۶/ºC)	۲۰-۱۰۰	–
Thermal conductivity	۱۶۲ W/mK	۲۵	H12

نام های معادل آلومینیوم ۳۰۰۳

سایر نامهای معادل آلومینیوم ۳۰۰۳ در جدول زیر ذکر شده است.

ASME SFA5.3 (E3003)	ASTM B234	ASTM B345	AWS A5.3 (E3003)	QQ A-200/1
ASTM B209	ASTM B241	ASTM B404	MIL A-52174	QQ A-225/2
ASTM B210	ASTM B247	ASTM B483	MIL E-15597 (MIL-3003)	QQ A-250/2
ASTM B211	ASTM B313	ASTM B491	MIL P-25995	QQ A-430
ASTM B221	ASTM B316	ASTM B547	MIL S-12875	QQ WW-T-700/2
SAE J454

ساخت و عملیات حرارتی آلومینیوم ۳۰۰۳

• ماشین کاری
  آلومینیوم ۳۰۰۳ از ویژگی های ماشین کاری خوبی برخوردار است.
• شکل گیری
  آلومینیوم ۳۰۰۳ با استفاده از روش گرم کاری معمولی یا روش کار سرد می تواند حالت دهی شود.
• جوشکاری
  آلومینیوم ۳۰۰۳ از جوشکاری خوبی برخوردار است.
• عملیات حرارتی
  آلومینیوم ۳۰۰۳ به عملیات حرارتی پاسخ نمی دهد و برای این کار مناسب نیست.
• فرم دهی
  آلومینیوم ۳۰۰۳ را می توان در دمای ۲۶۰ تا ۵۱۰ درجه سانتیگراد (۵۰۰ تا ۹۵۰ درجه نهایت) فرم داد.
• گرم کاری
  آلومینیوم ۳۰۰۳ در دمای ۲۶۰ تا ۵۱۰ درجه سانتیگراد (۵۰۰ تا ۹۵۰ درجه فارنهایت) گرم و حالت پذیر می شود.
• سرد کاری
  آلومینیوم ۳۰۰۳ با استفاده از تمام تکنیک های معمولی می تواند سرد شود.
• آنیل
  آلیاژ آلومینیوم ۳۰۰۳ در دمای ۴۱۳ درجه سانتیگراد (۷۷۵ درجه نهایت) آنیل می شود.

خواص و کاربرد آلومینیوم آلیاژ ۳۰۰۳

بدنه قوطی های نوشابه، وسایل ذخیره و جابجایی مواد شیمیایی، سازه های ساختمانی، بدنه لامپهای فلورسنت و نیز در موارد مشابهی که شکل پذیری خوب و استحکامی بالاتر از آلیاژ ۳۰۰۳ موردنیاز باشد از این آلیاژ استفاده می شود.

آلکلاد ۳۰۰۴ در ساخت حفاظهای جانبی کانالهای آب و صنایع پوششی و سقف سازی کاربرد دارد.

کاربرد های آلومینیوم آلیاژ ۳۰۰۳

آلومینیوم ۳۰۰۳ در کارخانجات ، تجهیزات شیمیایی و کارهای فلزی عمومی استفاده می شود. همچنین در ساخت موارد زیر استفاده می شود:

• ظروف پخت و پز
• مخازن تحت فشار
• سینی های مکعب یخ
• خطوط گاز
• درهای گاراژی
• پانل های یخچال و فریزر
• مبدل های حرارتی
• مخازن بنزین
• مخازن ذخیره سازی
• انواع قطعات کشیده شده و چرخانده شده

کاربردهای آلیاژ آلومینیوم ۳۰۰۳

به دلیل ویژگی‌های مطلوبی که ذکر شد، آلومینیوم ۳۰۰۳ در صنایع مختلفی کاربرد دارد. برخی از کاربردهای رایج این آلیاژ عبارتند از:

• صنعت بسته‌بندی: از این آلیاژ برای ساخت قوطی‌های نوشیدنی و مواد غذایی به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی استفاده می‌شود.
• تولید لوله‌ها و مبدل‌های حرارتی: به دلیل رسانایی حرارتی خوب، این آلیاژ در ساخت لوله‌ها و مبدل‌های حرارتی به کار می‌رود.
• قطعات دکوراتیو و ساختمانی: به دلیل شکل‌دهی و ظاهر خوب، از این آلیاژ برای تولید قطعات دکوراتیو، پنل‌های ساختمانی و تزیینات داخلی استفاده می‌شود.

مقایسه آلیاژ آلومینیوم ۳۰۰۳ با آلیاژهای مشابه

در میان آلیاژهای سری ۳xxx، آلیاژهای ۳۰۰۳ و ۳۱۰۵ از معروف‌ترین و پرکاربردترین‌ها هستند. در ادامه به مقایسه آلیاژ ۳۰۰۳ با چند آلیاژ مشابه می‌پردازیم:

مقایسه با آلیاژ ۳۱۰۵

آلیاژ ۳۱۰۵ از نظر ترکیب شیمیایی بسیار به آلیاژ ۳۰۰۳ شبیه است، اما دارای مقدار بیشتری منگنز و منیزیم می‌باشد که باعث بهبود مقاومت مکانیکی آن می‌شود.

این آلیاژ مقاومت بالاتری در برابر سایش و خوردگی دارد و به همین دلیل در تولید ورق‌ها و پنل‌های ساختمانی بیشتر استفاده می‌شود. در مقایسه، آلیاژ ۳۰۰۳ به دلیل قابلیت شکل‌دهی بهتر، در کاربردهایی مانند تولید قوطی‌ها و لوله‌های حرارتی برتری دارد.

مقایسه با آلیاژ ۵۰۵۲

آلیاژ ۵۰۵۲ از سری ۵xxx بوده و به دلیل حضور منیزیم در ترکیب خود، مقاومت بهتری نسبت به آلیاژ ۳۰۰۳ در برابر خوردگی دارد. این آلیاژ برای محیط‌های دریایی و شرایطی که نیاز به مقاومت بالا در برابر آب شور وجود دارد، انتخاب مناسبی است. در مقابل، آلیاژ ۳۰۰۳ به دلیل هزینه تولید کمتر و قابلیت فرم‌پذیری بیشتر، در کاربردهای عمومی و داخلی ترجیح داده می‌شود.

مقایسه با آلیاژ ۱۱۰۰

آلیاژ ۱۱۰۰ از سری ۱xxx بوده و تقریباً از آلومینیوم خالص تشکیل شده است. این آلیاژ بیشترین شکل‌پذیری را در میان آلیاژهای آلومینیوم دارد، اما از نظر مقاومت مکانیکی و استحکام، ضعیف‌تر از آلیاژ ۳۰۰۳ می‌باشد.

از آلیاژ ۱۱۰۰ بیشتر در تولید ورق‌های نازک و قطعاتی که نیاز به دقت بالا دارند، استفاده می‌شود. در حالی که آلیاژ ۳۰۰۳ به دلیل مقاومت بالاتر، برای تولید قطعاتی که نیاز به استحکام بیشتری دارند، مناسب‌تر است.

خواص و کاربرد آلومینیوم آلیاژ ۳۰۰۳ در یک کلام

آلیاژ آلومینیوم ۳۰۰۳ به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردی همچون مقاومت به خوردگی، قابلیت شکل‌دهی بالا و هزینه تولید مناسب، یکی از محبوب‌ترین آلیاژهای آلومینیوم در صنایع مختلف است.

این آلیاژ در مقایسه با آلیاژهای مشابه، تعادل خوبی میان خواص مکانیکی و قابلیت‌های شکل‌دهی ارائه می‌دهد و برای بسیاری از کاربردهای صنعتی و ساختمانی مناسب است.

انتخاب این آلیاژ یا آلیاژهای مشابه، بستگی به نوع کاربرد و شرایط محیطی مورد نظر دارد. در نتیجه، قبل از انتخاب هر آلیاژ باید خواص مکانیکی، شیمیایی و هزینه‌ها را به دقت مورد بررسی قرار داد.