تولید ورق و پروفیل آلومینیوم: آلیاژهای پرکاربرد و دلایل استفاده از آنها

تولید ورق و پروفیل آلومینیوم آلیاژی با انتخاب آلیاژ مناسب از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا هر آلیاژ پس از فرآیندهای مختلف در کارخانه تولید آلومینیوم با توجه به ترکیب شیمیایی و ویژگی‌های مکانیکی خود برای کاربردهای خاصی مناسب است.

آلومینیوم و آلیاژهای آن به دلیل ترکیب منحصر به فرد سبکی، استحکام، مقاومت به خوردگی و قابلیت بازیافت، به یکی از پرکاربردترین مواد مهندسی در جهان تبدیل شده‌اند. ورق و پروفیل‌های آلومینیومی، اشکال پایه‌ای هستند که در صنایع بیشماری از ساخت‌وساز و حمل‌ونقل تا بسته‌بندی و الکترونیک مورد استفاده قرار می‌گیرند. انتخاب آلیاژ مناسب، که عموماً با سیستم نام‌گذاری انجمن آلومینیوم (AA) شناخته می‌شود، عاملی تعیین‌کننده در کارایی و عمر محصول نهایی است. این مقاله به بررسی فرآیندهای تولید ورق و پروفیل و معرفی آلیاژهای پرکاربرد در هر دسته، همراه با تحلیل دلایل فنی انتخاب آن‌ها می‌پردازد.

فرآیندهای اصلی تولید ورق و پروفیل آلومینیوم آلیاژی

پیش از بررسی آلیاژها، درک اجمالی از روش‌های تولید ضروری است:

• تولید ورق (Sheet & Plate): این محصولات عمدتاً از طریق فرآیند نورد (Rolling) تولید می‌شوند. در این روش، شمش (اسلب) آلومینیوم ابتدا در کوره‌هایی پیش‌گرم شده و سپس بین غلتک‌های قدرتمند و متوالی عبور داده می‌شود تا به ضخامت و ابعاد مورد نظر برسد. محصولات با ضخامت کمتر از ۶ میلی‌متر را معمولاً ورق (Sheet) و ضخیم‌تر از آن را صفحه (Plate) می‌نامند.

• تولید پروفیل (Extrusion): این فرآیند برای ایجاد مقاطع با شکل‌های پیچیده (پروفیل‌ها) به کار می‌رود. در اکستروژن، شمش استوانه‌ای آلومینیوم (بیلت) تا دمای مشخصی گرم شده و سپس با فشار بسیار بالا از طریق یک قالب (دای) که شکل مقطع مورد نظر را دارد، عبور داده می‌شود. ماده آلومینیومی مانند خمیر دندان از قالب بیرون زده و به شکل پروفیل درمی‌آید. این روش انعطاف‌پذیری بسیار بالایی در ایجاد مقاطع توپر، توخالی و بسیار پیچیده ارائه می‌دهد.

در ادامه، آلیاژهای پرکاربرد و دلایل استفاده از آن‌ها در تولید ورق و مقاطع اکستروژن بررسی می‌شود:

آلیاژهای پرکاربرد در تولید ورق آلومینیومی

1. سری 1000 (آلومینیوم خالص صنعتی)

• ویژگی‌ها: خلوص بالای آلومینیوم (بیش از 99%)، مقاومت به خوردگی بسیار بالا، شکل‌پذیری عالی، رسانایی حرارتی و الکتریکی فوق‌العاده.
• کاربردها: ساخت ورق‌های نازک برای صنایع بسته‌بندی، مبدل‌های حرارتی، و پوشش‌های صنعتی.
• علت انتخاب: آلومینیوم خالص به دلیل شکل‌پذیری بالا و مقاومت در برابر زنگ‌زدگی، انتخابی مناسب برای کاربردهایی است که نیاز به مقاومت شیمیایی بالا دارند.

2. سری 3000 (آلیاژهای آلومینیوم-منگنز)

• ویژگی‌ها: مقاومت عالی در برابر خوردگی، استحکام متوسط، شکل‌پذیری خوب.
• کاربردها: تولید ورق‌ آلومینیوم سقفی، تجهیزات ذخیره‌سازی مواد غذایی و ورق‌های مورد استفاده در صنایع ساختمانی.
• علت انتخاب: مقاومت بالا در برابر رطوبت و شرایط محیطی نامطلوب، این آلیاژ را برای مصارف ساختمانی و غذایی مناسب می‌کند.

3. سری 5000 (آلیاژهای آلومینیوم-منیزیم)

• ویژگی‌ها: مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی دریایی، استحکام خوب، مناسب برای کاربردهای تحمل بار.
• کاربردها: ساخت ورق‌های بدنه کشتی، تانکرهای حمل سوخت و مخازن تحت فشار.
• علت انتخاب: توانایی مقاومت در برابر آب شور و شرایط دریایی باعث می‌شود این آلیاژ در صنایع دریایی و حمل‌ونقل بسیار محبوب باشد.

آلیاژهای پرکاربرد در تولید مقاطع پروفیل آلومینیومی

1. سری 6000 (آلیاژهای آلومینیوم-منیزیم-سیلیکون)

• آلیاژهای پرکاربرد: 6061، 6063
• ویژگی‌ها:

1. استحکام خوب همراه با مقاومت به خوردگی بالا.
2. قابلیت ماشین‌کاری عالی و آنودایزینگ مطلوب.
3. تعادل بین استحکام و شکل‌پذیری.

• کاربردها:

1. ساخت پروفیل‌های ساختمانی مانند درب و پنجره.
2. قطعات خودرو و هواپیما.
3. مقاطع مورد استفاده در صنایع حمل‌ونقل و معماری.

• علت انتخاب: این سری از آلیاژها به دلیل استحکام متوسط، مقاومت به خوردگی و قابلیت اکستروژن عالی، محبوب‌ترین انتخاب برای تولید مقاطع اکستروژن هستند.

2. سری 7000 (آلیاژهای آلومینیوم-روی-مس)

• آلیاژهای پرکاربرد: 7075
• ویژگی‌ها:

1. استحکام فوق‌العاده بالا.
2. مقاومت به خستگی عالی.
3. مناسب برای شرایط بارگذاری سنگین.

• کاربردها:

1. صنایع هوافضا و ساخت قطعات حساس.
2. تولید مقاطع اکستروژن برای تجهیزات نظامی.

• علت انتخاب: استحکام بالای سری 7000 باعث می‌شود در مواردی که مقاومت مکانیکی اولویت دارد، مانند هوافضا، استفاده شوند.

3. سری 2000 (آلیاژهای آلومینیوم-مس)

• ویژگی‌ها: استحکام بالا، مقاومت کم‌تر در برابر خوردگی نسبت به سری 6000.
• کاربردها: تولید مقاطع اکستروژن برای قطعات سازه‌ای سنگین.
• علت انتخاب: این سری برای کاربردهایی که نیاز به استحکام بالا و وزن کم دارند، مناسب است.

کاتالوگ ورق آلومینیومی

کاتالوگ ورق آلومینیومی

انتخاب آلیاژ مناسب برای ورق و پروفیل آلومینیومی

انتخاب آلیاژ مناسب برای ورق و پروفیل آلومینیومی، یک تصمیم مهندسی است که بر اساس الزامات کاربرد نهایی گرفته می‌شود. جدول زیر خلاصه‌ای از این انتخاب‌ها را نشان می‌دهد:

به‌طور خلاصه، در حالی که آلیاژهای سری ۵xxx و ۶xxx برای ورق‌های با استحکام و مقاومت خوردگی بالا انتخاب می‌شوند، عرصه تولید پروفیل به‌طور انکارناپذیری در تسلط آلیاژهای همه‌کاره و اقتصادی سری ۶xxx قرار دارد. پیشرفت‌های مستمر در زمینه متالورژی و فرآیندهای تولید، به توسعه آلیاژهای جدیدتر و بهبود یافته‌تر ادامه می‌دهند تا پاسخگوی نیازهای روزافزون صنایع مدرن باشند.

چرا سری 6000 در تولید ورق و پروفیل آلومینیوم آلیاژی بیشتر کاربرد دارد؟

• قابلیت اکستروژن عالی: آلیاژهای سری 6000 به راحتی از قالب‌های اکستروژن عبور کرده و مقاطع پیچیده تولید می‌کنند.
• خواص مکانیکی متعادل: این سری تعادل خوبی بین استحکام، شکل‌پذیری و مقاومت به خوردگی دارد.
• پایداری در عملیات حرارتی: این آلیاژها در عملیات حرارتی مقاومت و خواص مکانیکی خود را افزایش می‌دهند.
• قابلیت آنودایزینگ: این آلیاژها پس از آنودایزینگ، پوشش مقاوم و زیبایی پیدا می‌کنند که در معماری و صنایع تزئینی اهمیت دارد.

تولید ورق و پروفیل آلومینیوم آلیاژی در یک کلام

تولید ورق آلومینیوم و مقاطع مختلف پروفیل آلومینیومی بیشتر از آلیاژهای سری 3000، 5000، 6000 و 7000 استفاده می‌کند. هر کدام از این سری‌ها به دلیل ویژگی‌های منحصر‌به‌فردشان در بخش‌های خاصی از صنعت کاربرد دارند.

با این حال، آلیاژهای سری 6000 به دلیل تعادل عالی بین استحکام، مقاومت به خوردگی و قابلیت اکستروژن، بیشترین کاربرد را در تولید مقاطع دارند و به همین دلیل انتخاب اول در صنایع ساختمانی و معماری به شمار می‌روند.