אלומיניום היא המתכת הנפוצה ביותר בעולם והיא היסוד השלישי בשכיחותו המהווה 8% מקרום כדור הארץ. הרבגוניות של האלומיניום הופכת אותו למתכת הנפוצה ביותר אחרי הפלדה.

ייצור אלומיניום

האלומיניום מופק מהמינרל בוקסיט. באוקסיט מומר לתחמוצת אלומיניום (אלומינה) באמצעות תהליך באייר. לאחר מכן מומרת האלומינה למתכת אלומיניום באמצעות תאים אלקטרוליטים ותהליך הול-הרולט.

ביקוש שנתי לאלומיניום

הביקוש העולמי לאלומיניום הוא כ-29 מיליון טון בשנה. כ-22 מיליון טון הם אלומיניום חדש ו-7 מיליון טון הם גרוטאות אלומיניום ממוחזרות. השימוש באלומיניום ממוחזר הוא משכנע מבחינה כלכלית וסביבתית. נדרשים 14,000 קילוואט-שעה כדי לייצר טון אחד של אלומיניום חדש. לעומת זאת, נדרשים רק 5% מזה כדי להמיס מחדש ולמחזר טון אחד של אלומיניום. אין הבדל באיכות בין סגסוגות אלומיניום בתולי וסגסוגות ממוחזרות.

יישומים של אלומיניום

טָהוֹראֲלוּמִינְיוּםהוא רך, רקיע, עמיד בפני קורוזיה ובעל מוליכות חשמלית גבוהה. הוא נמצא בשימוש נרחב עבור כבלי נייר כסף וכבלי מוליכים, אך יש צורך בסגסוגת עם אלמנטים אחרים כדי לספק את העוצמות הגבוהות יותר הדרושות ליישומים אחרים. אלומיניום היא אחת המתכות ההנדסיות הקלות ביותר, בעלת יחס חוזק למשקל עדיף על פלדה.

על ידי ניצול שילובים שונים של תכונותיו המועילות כגון חוזק, קלות, עמידות בפני קורוזיה, יכולת מיחזור וצורה, אלומיניום מועסק במספר הולך וגדל של יישומים. מגוון מוצרים זה נע מחומרים מבניים ועד לרדיד אריזה דק.

ייעודי סגסוגת

אלומיניום הוא לרוב סגסוגת עם נחושת, אבץ, מגנזיום, סיליקון, מנגן וליתיום. נוצרות גם תוספות קטנות של כרום, טיטניום, זירקוניום, עופרת, ביסמוט וניקל וברזל קיים תמיד בכמויות קטנות.

יש יותר מ-300 סגסוגות מחושלות עם 50 בשימוש נפוץ. הם מזוהים בדרך כלל על ידי מערכת ארבע ספרות שמקורה בארה"ב וכעת היא מקובלת בכל העולם. טבלה 1 מתארת ​​את המערכת לסגסוגות מחושלות. לסגסוגות יצוק יש ייעודים דומים ומשתמשות במערכת חמש ספרות.

טבלה 1.ייעודים לסגסוגות אלומיניום מחושלות.

עבור סגסוגות אלומיניום מחושלות ללא סגסוגות המסומנות 1XXX, שתי הספרות האחרונות מייצגות את טוהר המתכת. הם שוות ערך לשתי הספרות האחרונות אחרי הנקודה העשרונית כאשר טוהר האלומיניום מבוטא ל-0.01 האחוזים הקרובים ביותר. הספרה השנייה מציינת שינויים בגבולות הטומאה. אם הספרה השנייה היא אפס, היא מציינת לאלומיניום לא-מגגחת גבולות לטומאה טבעית ו-1 עד 9, מציינים זיהומים בודדים או אלמנטים מתגזרים.

עבור קבוצות 2XXX עד 8XXX, שתי הספרות האחרונות מזהות סגסוגות אלומיניום שונות בקבוצה. הספרה השנייה מציינת שינויים בסגסוגת. ספרה שנייה של אפס מציינת את הסגסוגת המקורית והמספרים השלמים 1 עד 9 מציינים שינויים רצופים בסגסוגת.

מאפיינים פיזיים של אלומיניום

צפיפות של אלומיניום

לאלומיניום יש צפיפות של כשליש מזה של פלדה או נחושת מה שהופך אותו לאחת המתכות הקלות ביותר הזמינות בשוק. יחס החוזק והמשקל הגבוה כתוצאה מכך הופך אותו לחומר מבני חשוב המאפשר מטען מוגבר או חיסכון בדלק לתעשיות תחבורה בפרט.

חוזק של אלומיניום

לאלומיניום טהור אין חוזק מתיחה גבוה. עם זאת, תוספת של יסודות סגסוגת כמו מנגן, סיליקון, נחושת ומגנזיום יכולה להגביר את תכונות החוזק של האלומיניום ולייצר סגסוגת עם תכונות המותאמות ליישומים מסוימים.

אֲלוּמִינְיוּםמתאים היטב לסביבות קרות. יש לו יתרון על פני פלדה בכך שחוזק המתיחה שלו גדל עם ירידה בטמפרטורה תוך שמירה על הקשיחות שלו. פלדה לעומת זאת הופכת שבירה בטמפרטורות נמוכות.

עמידות בפני קורוזיה של אלומיניום

כאשר נחשפים לאוויר, שכבה של תחמוצת אלומיניום נוצרת כמעט באופן מיידי על פני השטח של האלומיניום. לשכבה זו עמידות מצוינת בפני קורוזיה. הוא עמיד למדי לרוב החומצות אך פחות עמיד בפני אלקליות.

מוליכות תרמית של אלומיניום

המוליכות התרמית של אלומיניום גדולה פי שלושה מזו של פלדה. זה הופך את האלומיניום לחומר חשוב הן ליישומי קירור והן לחימום כמו מחליפי חום. בשילוב עם היותו לא רעיל מאפיין זה אומר שאלומיניום נמצא בשימוש נרחב בכלי בישול וכלי מטבח.

מוליכות חשמלית של אלומיניום

יחד עם נחושת, לאלומיניום יש מוליכות חשמלית גבוהה מספיק לשימוש כמוליך חשמלי. למרות שהמוליכות של הסגסוגת המוליכה הנפוצה (1350) היא רק בסביבות 62% מהנחושת המנופחת, היא רק שליש מהמשקל ולכן יכולה להוליך חשמל כפול בהשוואה לנחושת באותו משקל.

רפלקטיביות של אלומיניום

מ-UV ועד אינפרא אדום, אלומיניום הוא מחזיר אור מצוין של אנרגיית קרינה. החזרת אור גלוי של כ-80% פירושה שהוא נמצא בשימוש נרחב בגופי תאורה. אותן תכונות של רפלקטיביות עושהאֲלוּמִינְיוּםאידיאלי כחומר מבודד להגנה מפני קרני השמש בקיץ, תוך בידוד מפני איבוד חום בחורף.

טבלה 2.מאפיינים לאלומיניום.

מאפיינים מכניים של אלומיניום

אלומיניום יכול להיות עיוות חמור ללא תקלה. זה מאפשר ליצור אלומיניום על ידי גלגול, שחול, שרטוט, עיבוד שבבי ותהליכים מכניים אחרים. זה גם יכול להיות יצוק לסובלנות גבוהה.

ניתן להשתמש בסגסוגת, עבודה קרה וטיפול בחום כדי להתאים את תכונות האלומיניום.

חוזק המתיחה של אלומיניום טהור הוא בסביבות 90 MPa אך ניתן להגדיל את זה ליותר מ-690 MPa עבור כמה סגסוגות הניתנות לטיפול בחום.

תקני אלומיניום

תקן BS1470 הישן הוחלף בתשעה תקני EN. תקני EN מופיעים בטבלה 4.

טבלה 4.תקני EN עבור אלומיניום

תקני EN שונים מהתקן הישן, BS1470 בתחומים הבאים:

• הרכבים כימיים - ללא שינוי.
• מערכת מספור סגסוגת - ללא שינוי.
• ייעודי מזג לסגסוגות הניתנות לטיפול בחום מכסות כעת מגוון רחב יותר של מזג אוויר מיוחד. עד ארבע ספרות לאחר הצגת ה-T עבור יישומים לא סטנדרטיים (למשל T6151).
• ייעודי מזג עבור סגסוגות שאינן ניתנות לטיפול בחום - מזג האוויר הקיים אינו שונה אך מזג האוויר מוגדר כעת בצורה מקיפה יותר במונחים של אופן יצירתם. מזג רך (O) הוא כעת H111 ומזג ביניים H112 הוצג. עבור סגסוגת 5251 מזג האוויר מוצג כעת כ-H32/H34/H36/H38 (שווה ערך ל-H22/H24 וכו'). H19/H22 ו-H24 מוצגים כעת בנפרד.
• מאפיינים מכניים - נשארים דומים לדמויות הקודמות. כעת יש לציין 0.2% הוכחה על תעודות הבדיקה.
• הסיבולות הוחמרו בדרגות שונות.
  

  טיפול בחום של אלומיניום

  ניתן ליישם מגוון של טיפולי חום על סגסוגות אלומיניום:

  • הומוגניזציה – הסרת הפרדה על ידי חימום לאחר יציקה.
  • חישול - משמש לאחר עבודה קרה לריכוך סגסוגות מתקשות עבודה (1XXX, 3XXX ו-5XXX).
  • משקעים או התקשות גיל (סגסוגות 2XXX, 6XXX ו-7XXX).
  • טיפול בחום פתרון לפני יישון של סגסוגות התקשות משקעים.
  • כיריים לריפוי ציפויים
  • לאחר טיפול בחום מתווספת סיומת למספרי הייעוד.
  • הסיומת F פירושה "כמו מפוברק".
  • O פירושו "מוצרי יצוק מחושלים".
  • T אומר שהוא עבר "טיפול בחום".
  • W פירושו שהחומר עבר טיפול בחום.
  • H מתייחס לסגסוגות שאינן ניתנות לטיפול בחום שהן "עובדות בקרה" או "מוקשות במאמץ".
  • הסגסוגות שאינן ניתנות לטיפול בחום הן אלו בקבוצות 3XXX, 4XXX ו-5XXX.