אלומיניום הוא המתכת השופעת ביותר בעולם והיא היסוד השלישי הנפוץ ביותר הכולל 8% מקרום כדור הארץ. הרבגוניות של האלומיניום הופכת אותו למתכת הנפוצה ביותר לאחר הפלדה.

ייצור אלומיניום

אלומיניום נגזר מהבוקסיט המינרלי. בוקסיט מומר לתחמוצת אלומיניום (אלומינה) דרך תהליך באייר. לאחר מכן מומר האלומינה למתכת אלומיניום בעזרת תאים אלקטרוליטיים ותהליך ההרול.

דרישה שנתית של אלומיניום

הביקוש העולמי לאלומיניום הוא בסביבות 29 מיליון טון בשנה. כ 22 מיליון טון הוא אלומיניום חדש ו -7 מיליון טון מגרוטת אלומיניום ממוחזרת. השימוש באלומיניום ממוחזר משכנע מבחינה כלכלית וסביבתית. לוקח 14,000 קוט"ש לייצר טון 1 של אלומיניום חדש. לעומת זאת נדרש רק 5% מכך כדי להחזיר מחדש ולמחזר טון אחד של אלומיניום. אין הבדל באיכות בין סגסוגות אלומיניום בתוליות וממוחזרות.

יישומים של אלומיניום

טָהוֹראֲלוּמִינְיוּםהוא רך, רקיע, עמיד בפני קורוזיה ובעל מוליכות חשמלית גבוהה. הוא נמצא בשימוש נרחב עבור כבלי נייר כסף ומוליכים, אך סגסוגת עם אלמנטים אחרים נחוצה כדי לספק את החוזקות הגבוהות יותר הדרושות ליישומים אחרים. אלומיניום הוא אחד המתכות ההנדסיות הקלות ביותר, בעל יחס כוח למשקל עדיף על הפלדה.

על ידי שימוש בשילובים שונים של תכונותיו המועילות כמו חוזק, קלילות, עמידות בפני קורוזיה, מיחזור ויצירות, אלומיניום מועסק במספר הולך וגובר של יישומים. מגוון מוצרים זה נע בין חומרים מבניים ועד נייר אריזה דק.

ייעודי סגסוגת

אלומיניום נפוץ לרוב עם נחושת, אבץ, מגנזיום, סיליקון, מנגן וליתיום. תוספות קטנות של כרום, טיטניום, זירקוניום, עופרת, ביסמוט וניקל מיוצרות גם כן וברזל נמצא תמיד בכמויות קטנות.

ישנם מעל 300 סגסוגות מחושלות עם 50 בשימוש נפוץ. בדרך כלל הם מזוהים על ידי מערכת ארבע איור שמקורה בארצות הברית וכעת היא מקובלת באופן אוניברסלי. טבלה 1 מתארת ​​את המערכת לסגסוגות יצוק. לסגסוגות יצוק יש ייעודים דומים ומשתמשות במערכת בת חמש ספרות.

טבלה 1.ייעוד לסגסוגות אלומיניום יצוק.

עבור סגסוגות אלומיניום מחושלות שלא סגורה המיועדות ל- 1xxx, שתי הספרות האחרונות מייצגות את טוהר המתכת. הם המקבילים לשתי הספרות האחרונות לאחר הנקודה העשרונית כאשר טוהר האלומיניום בא לידי ביטוי ל 0.01 אחוזים הקרובים ביותר. הספרה השנייה מציינת שינויים במגבלות הטומאה. אם הספרה השנייה היא אפס, זה מצביע על אלומיניום ללא סגסוגות בעל מגבלות טומאה טבעיות ו- 1 עד 9, מצביע על זיהומים פרטניים או על יסודות סגסוגת.

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 ומספרי השלמים 1 עד 9 מצביעים על שינויים בסגסוגת רצופים.

תכונות פיזיקליות של אלומיניום

צפיפות אלומיניום

לאלומיניום יש צפיפות כשליש ממנה של פלדה או נחושת מה שהופך אותו לאחת המתכות הקלות ביותר הזמינות. יחס חוזק למשקל גבוה כתוצאה מכך הופך אותו לחומר מבני חשוב המאפשר עומס מוגבר או חיסכון בדלק לתעשיות תחבורה בפרט.

כוח האלומיניום

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

אֲלוּמִינְיוּםמתאים היטב לסביבות קרות. יש לו את היתרון על פני פלדה בכך שחוזק המתיחה שלו עולה עם ירידה בטמפרטורה תוך שמירה על הקשיחות שלה. פלדה לעומת זאת הופכת שבורה בטמפרטורות נמוכות.

עמידות בפני קורוזיה של אלומיניום

כאשר הוא נחשף לאוויר, שכבה של תחמוצת אלומיניום נוצרת כמעט באופן מיידי על פני האלומיניום. לשכבה זו התנגדות מצוינת לקורוזיה. הוא עמיד למדי לרוב החומצות אך פחות עמיד בפני אלקאליס.

מוליכות תרמית של אלומיניום

המוליכות התרמית של אלומיניום גדולה פי שלושה מזו של הפלדה. זה הופך את האלומיניום לחומר חשוב הן ליישומי קירור והן לחימום כמו מחליפי חום. בשילוב שהוא לא רעיל נכס זה פירושו שאלומיניום משמש בהרחבה בכלי בישול וכלי מטבח.

מוליכות חשמלית של אלומיניום

יחד עם נחושת, לאלומיניום מוליכות חשמלית גבוהה מספיק לשימוש כמוליך חשמלי. למרות שהמוליכות של סגסוגת המוליכה הנפוצה (1350) היא רק בערך 62% מהנחושת המוחצנת, היא רק שליש מהמשקל ולכן יכולה להוביל חשמל פי שניים בהשוואה לנחושת מאותו משקל.

רפלקטיביות של אלומיניום

מ- UV ועד אינפרא אדום, אלומיניום הוא רפלקטור מצוין של אנרגיה קורנת. רפלקטיביות אור גלויה של כ- 80% פירושה שהיא נמצאת בשימוש נרחב בגופי תאורה. אותם תכונות של הרפלקטיביות מייצרותאֲלוּמִינְיוּםאידיאלי כחומר מבודד להגנה מפני קרני השמש בקיץ, תוך בידוד מפני אובדן חום בחורף.

טבלה 2.מאפיינים לאלומיניום.

תכונות מכניות של אלומיניום

אלומיניום יכול להיות מעוות קשות ללא כישלון. זה מאפשר ליצור אלומיניום על ידי גלגול, חיצוניות, רישום, עיבוד שבבי ותהליכים מכניים אחרים. זה יכול להטיל גם לסובלנות גבוהה.

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

חוזק המתיחה של אלומיניום טהור הוא סביב 90 מגה-בתים, אך ניתן להגדיל את זה ליותר מ 690 מגפ"ס עבור כמה סגסוגות הניתנות לטיפול בחום.

תקני אלומיניום

תקן BS1470 הישן הוחלף בתשעה סטנדרטים EN. סטנדרטים EN ניתנים בטבלה 4.

טבלה 4.סטנדרטים לאלומיניום

תקני ה- EN נבדלים מהתקן הישן, BS1470 באזורים הבאים:

• קומפוזיציות כימיות - ללא שינוי.
• מערכת מספור סגסוגת - ללא שינוי.
• ייעודי טמפרטורה לסגסוגות הניתנות לטיפול בחום מכסות כעת מגוון רחב יותר של זמנים מיוחדים. עד ארבע ספרות לאחר הצגת ה- T עבור יישומים שאינם סטנדרטיים (למשל T6151).
• ייעודי טמפרטורה לסגסוגות שאינן ניתנות לטיפול בחום - המנות הקיימות אינן משתנות, אך כעת המנות הן מוגדרות באופן מקיף יותר במונחים של אופן יצירתם. טמפרטורת רכה (O) היא כעת H111 והוצגה מזג ביניים H112. עבור סגסוגת 5251 זמניות מוצגות כעת כ- H32/H34/H36/H38 (שווה ערך ל- H22/H24 וכו '). H19/H22 ו- H24 מוצגים כעת בנפרד.
• תכונות מכניות - נותרו דומות לדמויות קודמות. כעת יש לצטט את מתח ההוכחה של 0.2% בתעודות בדיקה.
• הסובלנות הוחזקה בדרגות שונות.
  

  טיפול בחום באלומיניום

  ניתן ליישם מגוון טיפולי חום על סגסוגות אלומיניום:

  • הומוגניזציה - הסרת ההפרדה על ידי חימום לאחר היציקה.
  • חישול-משמש לאחר שקטן פועל לריכוך סגסוגות קשיחות עבודה (1xxx, 3xxx ו- 5xxx).
  • משקעים או התקשות גיל (סגסוגות 2xxx, 6xxx ו- 7xxx).
  • פתרון טיפול בחום לפני הזדקנות סגסוגות התקשות המשקעים.
  • נועץ לריפוי ציפויים
  • לאחר טיפול בחום מתווסף סיומת למספרי הייעוד.
  • פירושו של הסיומת F "כמוברק".
  • O פירושו "מוצרי מחושל מבוטלים".
  • זה אומר שהוא "טופל בחום".
  • W פירושו שהחומר טופל בחום.
  • H מתייחס לסגסוגות שאינן ניתנות לטיפול בחום שהם "מעובדים קר" או "מתקשים מאמץ".
  • הסגסוגות שאינן הניתנות לטיפול בהן הן אלה בקבוצות 3xxx, 4xxx ו- 5xxx.