ما تحتاج لمعرفته حول معالجة الألومنيوم باستخدام الحاسب الآلي

هناك العديد من الأسباب التي تجعل الألومنيوم هو أكثر المعادن غير الحديدية استخدامًا.إنه مرن للغاية وقابل للطرق ، لذا فهو مناسب لمجموعة واسعة من التطبيقات.تسمح ليونة هذا المنتج بتحويله إلى رقائق ألمنيوم ، كما تتيح ليونة الألمنيوم أن يُسحب إلى قضبان وأسلاك.
يتمتع الألمنيوم أيضًا بمقاومة عالية للتآكل لأنه عندما تتعرض المادة للهواء ، تتشكل طبقة أكسيد واقية بشكل طبيعي.يمكن أيضًا تحفيز هذه الأكسدة بشكل مصطنع لتوفير حماية أقوى.طبقة الحماية الطبيعية من الألمنيوم تجعله أكثر مقاومة للتآكل من الفولاذ الكربوني.بالإضافة إلى ذلك ، الألومنيوم هو موصل وموصل جيد للحرارة ، أفضل من الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ.
(ورق ألومنيوم)

إنه أسرع وأسهل في المعالجة من الفولاذ ، ونسبة قوته إلى الوزن تجعله خيارًا جيدًا للعديد من التطبيقات التي تتطلب مواد قوية وصلبة.أخيرًا ، مقارنة بالمعادن الأخرى ، يمكن استرداد الألمنيوم جيدًا ، لذلك يمكن حفظ المزيد من مواد الرقائق ، وإذابتها وإعادة استخدامها.بالمقارنة مع الطاقة اللازمة لإنتاج الألمنيوم النقي ، يمكن للألمنيوم المعاد تدويره توفير ما يصل إلى 95٪ من الطاقة.
وبالطبع فإن استخدام الألمنيوم له بعض العيوب خاصة عند مقارنته بالفولاذ.إنها ليست صلبة مثل الفولاذ ، مما يجعلها اختيارًا سيئًا للأجزاء ذات قوة التأثير الأعلى أو قدرة التحمل العالية للغاية.كما أن درجة انصهار الألومنيوم أقل بكثير (660 ℃ ، ونقطة انصهار الفولاذ حوالي 1400 ℃) ، لذلك لا يمكنها تحمل تطبيقات درجات الحرارة العالية.كما أن لديها معامل تمدد حراري مرتفع للغاية.لذلك ، إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة للغاية أثناء المعالجة ، فسوف تتشوه ويصعب الحفاظ على تحمل صارم.أخيرًا ، قد يكون الألمنيوم أغلى من الفولاذ بسبب زيادة الطلب على الطاقة في عملية الاستهلاك.

سبيكة المنيوم
من خلال الضبط الطفيف لكمية عناصر سبائك الألومنيوم ، يمكن تصنيع أنواع لا حصر لها من سبائك الألومنيوم.ومع ذلك ، فقد أثبتت بعض التراكيب أنها أكثر فائدة من غيرها.يتم تجميع سبائك الألومنيوم الشائعة هذه وفقًا لعناصر السبائك الرئيسية.كل سلسلة لها بعض السمات المشتركة.على سبيل المثال ، سبائك الألومنيوم 3000 ، 4000 و 5000 لا يمكن معالجتها بالحرارة ، لذلك يتم اعتماد العمل البارد ، المعروف أيضًا باسم تصلب العمل.

أنواع سبائك الألومنيوم الرئيسية
سلسلة 1000
سبائك الألومنيوم 1xxx تحتوي على أنقى أنواع الألمنيوم ، مع نسبة من الألمنيوم لا تقل عن 99٪ من حيث الوزن.لا توجد عناصر سبائك محددة ، ومعظمها من الألومنيوم النقي تقريبًا.على سبيل المثال ، يحتوي الألومنيوم 1199 على 99.99٪ من الألمنيوم بالوزن ويستخدم لتصنيع رقائق الألومنيوم.هذه هي أنعم الدرجات ، ولكن يمكن أن تكون صلبة ، مما يعني أنها تصبح أقوى عندما تتشوه بشكل متكرر.

سلسلة 2000
عنصر السبائك الرئيسي للألمنيوم سلسلة 2000 هو النحاس.يمكن تقوية درجات الألمنيوم هذه ، مما يجعلها قوية مثل الفولاذ.يتضمن تصلب الترسيب تسخين المعدن إلى درجة حرارة معينة لترسيب المعادن الأخرى من المحلول المعدني (بينما يظل المعدن صلبًا) ، ويساعد على تحسين قوة الخضوع.ومع ذلك ، نظرًا لإضافة النحاس ، فإن مقاومة التآكل من درجة الألومنيوم 2XXX منخفضة.يحتوي الألومنيوم 2024 أيضًا على المنجنيز والمغنيسيوم لأجزاء الطيران.

سلسلة 3000
المنغنيز هو أهم عنصر مضاف في سلسلة 3000 من الألومنيوم.يمكن أيضًا تقوية سبائك الألومنيوم هذه (وهو أمر ضروري لتحقيق مستوى صلابة كافٍ لأن درجات الألمنيوم هذه لا يمكن معالجتها بالحرارة).يحتوي الألمنيوم 3004 أيضًا على المغنيسيوم ، وهو سبيكة تُستخدم في علب المشروبات المصنوعة من الألومنيوم ، ومتغير تقسية منها.

4000 سلسلة
تشتمل سلسلة 4000 من الألومنيوم على السيليكون كعنصر رئيسي في صناعة السبائك.يقلل السيليكون من درجة انصهار الألومنيوم بدرجة 4xxx.يتم استخدام الألومنيوم 4043 كمواد حشو لحام سبائك الألومنيوم سلسلة 6000 ، ويستخدم الألومنيوم 4047 كلوحة رقيقة وطلاء.

سلسلة 5000
المغنيسيوم هو عنصر السبائك الرئيسي في سلسلة 5000.تتمتع هذه الدرجات ببعض من أفضل درجات مقاومة التآكل ، لذلك تُستخدم عادةً في التطبيقات البحرية أو المواقف الأخرى التي تواجه البيئات القاسية.الألومنيوم 5083 هو سبيكة شائعة الاستخدام للأجزاء البحرية.

سلسلة 6000
يستخدم المغنيسيوم والسيليكون لصنع بعض سبائك الألومنيوم الأكثر شيوعًا.يتم استخدام مزيج هذه العناصر لإنشاء سلسلة 6000 ، والتي يسهل معالجتها بشكل عام ويمكن تقويتها بالترسيب.6061 هي واحدة من سبائك الألومنيوم الأكثر شيوعًا وتتمتع بمقاومة عالية للتآكل.يستخدم بشكل شائع في التطبيقات الهيكلية والفضائية.

سلسلة 7000
سبائك الألومنيوم هذه مصنوعة من الزنك وتحتوي أحيانًا على النحاس والكروم والمغنيسيوم.يمكن أن تكون أقوى سبائك الألومنيوم عن طريق تصلب الترسيب.7000 شائع الاستخدام في تطبيقات الفضاء بسبب قوتها العالية.7075 علامة تجارية شائعة.على الرغم من أن مقاومته للتآكل أعلى من مقاومة مواد سلسلة 2000 ، إلا أن مقاومته للتآكل أقل من مقاومة السبائك الأخرى.تُستخدم هذه السبيكة على نطاق واسع ، ولكنها مناسبة بشكل خاص لتطبيقات الفضاء.

تتكون سبائك الألومنيوم هذه من الزنك وأحيانًا النحاس والكروم والمغنيسيوم ، ويمكن أن تكون أقوى سبائك الألومنيوم عن طريق تصلب الترسيب.تستخدم الفئة 7000 عادةً في تطبيقات الفضاء نظرًا لقوتها العالية.7075 درجة شائعة مع مقاومة تآكل أقل من السبائك الأخرى.

سلسلة 8000
8000 Series هو مصطلح عام لا ينطبق على أي نوع آخر من سبائك الألومنيوم.قد تحتوي هذه السبائك على العديد من العناصر الأخرى ، بما في ذلك الحديد والليثيوم.على سبيل المثال ، يحتوي الألمنيوم 8176 على 0.6٪ حديد و 0.1٪ سيليكون بالوزن ويستخدم في صناعة الأسلاك الكهربائية.
تسقية الألمنيوم ومعالجة التقسية ومعالجة الأسطح
المعالجة الحرارية هي عملية تكييف شائعة ، مما يعني أنها تغير خصائص المواد للعديد من المعادن على المستوى الكيميائي.خاصة بالنسبة للألمنيوم ، من الضروري زيادة الصلابة والقوة.الألومنيوم غير المعالج هو معدن ناعم ، لذلك من أجل مقاومة تطبيقات معينة ، فإنه يحتاج إلى بعض عمليات الضبط.بالنسبة للألمنيوم ، تتم الإشارة إلى العملية من خلال تعيين الحرف في نهاية رقم الدرجة.

المعالجة الحرارية
يمكن معالجة الألمنيوم من سلسلة 2XXX ، 6xxx ، 7xxx بالحرارة.هذا يساعد على تحسين قوة وصلابة المعدن ويفيد في بعض التطبيقات.السبائك الأخرى 3xxx و 4xxx و 5xxx يمكن أن تعمل على البارد فقط لزيادة القوة والصلابة.يمكن إعطاء السبائك أسماء أحرف مختلفة (تسمى أسماء التقسية) لتحديد العلاج المستخدم.هذه الأسماء هي:
يشير F إلى أنه في حالة التصنيع أو أن المادة لم تخضع لأي معالجة حرارية.

H تعني أن المادة قد خضعت لبعض التصلب ، سواء تم تنفيذها في وقت واحد مع المعالجة الحرارية أم لا.تشير الأرقام بعد "H" إلى نوع المعالجة الحرارية والصلابة.
يشير O إلى أن الألمنيوم صلب ، مما يقلل من القوة والصلابة.يبدو هذا اختيارًا غريبًا - من يريد خامات أكثر نعومة؟ومع ذلك ، فإن التلدين ينتج مادة يسهل معالجتها ، وربما تكون أقوى وأكثر مرونة ، وهو أمر مفيد لبعض طرق التصنيع.
يشير T إلى أن الألمنيوم تمت معالجته بالحرارة ، ويشير الرقم بعد "t" إلى تفاصيل عملية المعالجة الحرارية.على سبيل المثال ، Al 6061-T6 هو محلول معالج بالحرارة (يتم الحفاظ عليه عند 980 درجة فهرنهايت ، ثم يتم إخماده في الماء للتبريد السريع) ثم تتراوح أعمارهم بين 325 و 400 درجة فهرنهايت.

المعالجة السطحية
هناك العديد من المعالجات السطحية التي يمكن تطبيقها على الألمنيوم ، ولكل معالجة سطحية المظهر وخصائص الحماية المناسبة لتطبيقات مختلفة.
لا يوجد تأثير على المادة بعد التلميع.تتطلب معالجة السطح هذه وقتًا وجهدًا أقل ، ولكنها لا تكفي عادةً للأجزاء الزخرفية وهي الأنسب للنماذج الأولية التي تختبر الوظيفة والملاءمة فقط.
الطحن هو الخطوة التالية من السطح المشكل.انتبه أكثر إلى استخدام الأدوات الحادة وممرات التشطيب للحصول على سطح أكثر سلاسة.هذه أيضًا طريقة تصنيع أكثر دقة ، تُستخدم عادةً لاختبار الأجزاء.ومع ذلك ، لا تزال هذه العملية تترك علامات الماكينة ولا تُستخدم عادةً في المنتج النهائي.

يخلق السفع الرملي سطحًا غير لامع عن طريق رش حبات زجاجية صغيرة على أجزاء من الألومنيوم.سيؤدي ذلك إلى إزالة معظم (ولكن ليس كل) علامات التشغيل ويمنحها مظهرًا ناعمًا ولكن محبب.يأتي المظهر والمظهر الأيقوني لبعض أجهزة الكمبيوتر المحمولة الشهيرة من السفع الرملي قبل الطلاء بأكسيد الألومنيوم.
الأكسدة الأنودية هي طريقة معالجة سطحية شائعة.إنها طبقة أكسيد واقية تتشكل بشكل طبيعي على سطح الألمنيوم عند تعرضها للهواء.في عملية المعالجة اليدوية ، يتم تعليق أجزاء الألومنيوم على دعامة موصلة ، وغمرها في محلول التحليل الكهربائي ، ويتم إدخال التيار المباشر في المحلول الإلكتروليتي.عندما يذوب المحلول الحمضي طبقة الأكسيد المتكونة بشكل طبيعي ، فإن التيار يطلق الأكسجين على سطحه ، وبالتالي يشكل طبقة واقية جديدة من الألومينا.
من خلال موازنة معدل الذوبان ومعدل الترسيب ، تشكل طبقة الأكسيد مسامات نانوية ، مما يسمح للطلاء بالاستمرار في النمو خارج نطاق الاحتمالات الطبيعية.بعد ذلك ، من أجل الجماليات ، تمتلئ المسام النانوية أحيانًا بمثبطات تآكل أخرى أو أصباغ ملونة ، ثم تُغلق لإكمال الطلاء الواقي.

مهارات معالجة الألمنيوم
1. إذا تم تسخين قطعة العمل أكثر من اللازم أثناء المعالجة ، فإن معامل التمدد الحراري العالي للألمنيوم سيؤثر على التحمل ، خاصة للأجزاء الرقيقة.لمنع أي آثار سلبية ، يمكن تجنب تركيز الحرارة عن طريق إنشاء مسارات أدوات لا تركز على منطقة واحدة لفترة طويلة جدًا.يمكن لهذه الطريقة تبديد الحرارة ، ويمكن عرض مسار الأداة وتعديله في برنامج الكاميرا الذي يولد برنامج التصنيع باستخدام الحاسب الآلي.

2. إذا كانت القوة كبيرة جدًا ، فإن نعومة بعض سبائك الألومنيوم ستعزز التشوه أثناء المعالجة.لذلك ، تتم معالجة درجة معينة من الألومنيوم وفقًا لمعدل التغذية والسرعة الموصى بهما لتوليد قوة مناسبة أثناء المعالجة.قاعدة أخرى لمنع التشوه هي الحفاظ على سمك الجزء أكبر من 0.020 بوصة في جميع المناطق.
3. تأثير آخر لمرونة الألمنيوم هو أنه يمكن أن يشكل حواف مركبة من مادة على الأداة.سيخفي هذا سطح القطع الحاد للأداة ، ويقلل من حدة الأداة ويقلل من كفاءة القطع.يمكن أن تتسبب هذه الحافة المتراكمة أيضًا في ضعف السطح النهائي للجزء.من أجل تجنب الحواف المتراكمة ، يتم استخدام مادة الأداة للاختبار ؛حاول استبدال HSS (الفولاذ عالي السرعة) بإدخالات كربيد الأسمنت ، والعكس صحيح ، واضبط سرعة القطع.يمكنك أيضًا محاولة ضبط كمية ونوع سائل القطع.