کاربرد آلومینیوم

کاربردهای آلومینیوم 

آلومینیوم و آلیاژهای آن به طور گسترده در صنایع مختلف کاربرد دارند و عضو همیشگی صنعت محصوب می شوند. طیف وسیع آلیاژهای آلومینیوم و دامنه ی وسیع خواص این آلیاژها، آن ها را برای کاربردهای مختلف مناسب کرده است. در ادامه کاربردهای آلومینیوم در حوزه های مختف را بررسی می کنیم.

رساناهای الکتریکی

 

آلیاژهای آلومینیمومی سری های ۱۰۰۰ یا ۶۰۰۰ می توانند جایگزین های مناسبی برای مسی در سیم های برق باشند.

از آلومینیوم به عنوان رسانا بیش تر در حوزه هایی که با برق ولتاژ بالا یا کاربردهای سنگین در حوزه برق استفاده می شود. مقاومت فیزیکی پایین مس ایجاب می کند که آن را با ورق آلومینیوم پوشش داد و یا  از ورق گالوانیزه ی آلومینیوم به عنوان تقویت کننده در آن ها استفاده شود.

رسانایی آلیاژهای آلومینیوم ۶۲ درصد مس استاندارد آنیل شده می باشد اما،  به خاطر چگالی منحصر به فرد آن، در یک وزن برابر با مس، آلومینیوم توانایی انتقال الکتریسیته به میزان دو برابر مس را داراست.

 

حمل و نقل

آلومینیوم و آلیاژهای آن ماده ی اصلی برای ساخت در صنایع هواپیمایی می باشد. حتی امروزه که کاربرد تیتانیوم و آلیاژهای آن در این زمینه زیاد شده، ۷۰ درصد از بدنه های اصلی هواپیماهای صنعتی از آلومینیوم و آلیاژهای آن ساخته می شود و بدون آلومینیوم، ناوبری هوایی صرفه ی اقتصادی ندارد.

صنعت خودروسازی نیز بسیار به آلومینیوم وابسته است. ریخته گری موتور خوردوها، چرخ ها، رادیاتورها و بدنه ی خودروها از آلومینیوم می باشد. عموما از آلیاژهای سری ۵۰۰۰ و ۶۰۰۰ به خاطر داشتن ویژگی هایی از جمله استحکام مناسب همراه با مقاومت به خوردگی خوب، چقرمگی بالا و قابلیت جوش کاری خوب، برای تولیدات معمول استفاده می شود. در هواپیماسازی، آلیاژهای سری ۲۰۰۰ ، ۷۰۰۰ و ۸۰۰۰ ارجحیت دارند.

      

صنایع هوافضا
آلیاژهای آلومینیوم به سبب مقاومت بالا در برابر کشش به نسبت وزن کم آن، استفاده زیادی در ساخت هواپیماهای تجاری و نظامی دارند. آلومینیوم ماده برتر استفاده شده در هواپیماست که از ۵۵ تا ۸۱ درصد کل وزن آن را تشکیل می دهد.
نسل جدید آلیاژهای آلومینیوم- لیتیومی، وزن هواپیما را ۲۵ درصد کاهش می‌دهد. این آلیاژها دارای چگالی کمتر،‌ چقرمگی بالا و مقاومت دربرابر تخریب بیشتری نسبت به مواد به‌کار رفته قبلی در صنعت هوا-فضاست. نخستین نسل آلیاژهای آلومینیوم-لیتیومی در صنایع هوا-فضا و صنایع دفاع به‌کار رفته‌اند. این آلیاژها اولین‌بار در ایرباس ۳۸۰ A مورد استفاده قرار گرفتند. پس از آن بوئینگ۷۸۷ مورد تحول قرار گرفت و از این آلیاژ در تولید محصولات خود بهره برد .استفاده از آلیاژهای آلومینیوم-لیتیومی در هواپیماسازی نسبت به مصرف کامپوزیت‌ ها ، مصرف سوخت را ۲۷-۲۲ درصد و وزن هواپیما را ۱۰-۶ درصد کاهش می‌دهد. درعین‌حال مقاومت به خوردگی و ساختار بدنه هواپیما ۱۰۰ درصد بهبود می‌یابد. به‌نظر می‌رسد با ورود نسل جدید آلیاژهای آلومینیوم-لیتیومی به بازار آینده مثبتی در انتظار صنایع هواپیماسازی باشد.

صنایع دریایی
آلومینیوم موارد استفاده های زیاد و متنوعی در صنایع کشتی سازی دارد. علت استفاده آلومینیوم در این صنایع وزن سبک، مقاومت بالا و ایستادگی آن در برابر خوردگی است. آلیاژهای آلومینیم گروه ۶۰۰۰ استحکام و مقاومت به خوردگی خوبی در سازههای دریایی دارند. بازار استفاده از آلومینیوم به خصوص در قایق های تندرو بیشتر است. مهمترین و بزرگترین پتانسیل استفاده از آلومینیوم در این صنعت، کشتی های مخصوص حمل مسافر و بار است که می خواهند از سرعت زیادی نیز برخوردار باشند.

 

صنایع حمل و نقل ریلی
مقاومت بالا به نسبت وزن کم آلومینیوم سبب می شود که از آن در ساخت قسمت های چرخشی قطارها استفاده شود که به قطار اجازه می دهد تا سوخت و بار بیشتری را حمل نماید. آلومینیوم اغلب در برابر زنگ زدن مقاوم است که باعث می شود بتوان از آن در مصارف طولانی مدت استفاده نمود. آلومینیوم در این صنعت، مصارف متنوع و گوناگونی دارد که می توان به ساخت واگن های حمل بار و مسافر، لکوموتیوها و مترو اشاره کرد. ریل هایی از جنس آلومینیوم می توانند در انواع سیستم ریل مغناطیسی گسترش یابند. در ترن های سریع السیر نیز که برای حمل مسافر از آنها استفاده می شود از آلومینیوم استفاده می شود.

 

 

بسته بندی

 

مقاومت در برابر اشعه UV، رطوبت،  بو و مقاومت به خوردگی بالای آلیاژهای سری ۱۰۰ استفاده آن ها در فویل های آلومینیومی برای بسته بندی مواد غذایی را مناسب کرده است. فویل ها به سادگی حالت می گیرند، روی آن ها می توان طراحی و چاپ کرد و در صورت لزوم، به راحتی می توان آن ها را با کاغذ و پلاستیک ترکیب کرد.

شاخص ترین شکل استفاده از آلومینیوم در صنایع بسته بندی، استفاده از آن ها در قوطی های نوشابه می باشد. این صنعت به تنهایی ۱۵ درصد مصارف آلومینیوم جهان را به خود اختصاص داده است. سالانه چیزی در حدود صد هزار میلیون قوطی!

قوطی های آلومینیومی در صنایع تولید غذا، مخصوصا ماهی (کنسروسازی)، به مدت ۶۰ سال است که مورد استفاده قرار می گیرند.

 

ساختمان سازی و معماری

 

آلومینیوم در ساختمان سازی محدوده ی کاربردی وسیعی دارد. از جمله: در سقف کارخانه ها، قاب پنجره ها، آلاچیق ها، درها، نمای ساختمان ها، ناودانی و چفت و بست ها .

در دهه ی ۱۹۵۰ تا ۱۹۶۰ از ساختارهای آلومینیوم در تقویت سازه های بتنی استفاده می شد اما بعد ها مشخص شد که این ساختارها دچار پوسیدگی و فسادد می شوند و تاثیر مخربی بر سازه می گذارند.

در کاربردهای مربوط به ساختمان سازی، دوام و ماندگاری آلومینیوم از مهم ترین فاکتورها می باشد. اخیرا صنایع نفت و گاز به طور گسترده از آلومینیوم در سازه های در مجاورت ساحل استفاده می کنند.

سری های صنعتی ۱۰۰۰ ، ۳۰۰۰ ، ۵۰۰۰ و ۶۰۰۰ را می توان بدون پوشش های محافظ در محیط های دریایی استفاده کرد. هرچند که پس از گذشت مدت زمانی امکان فساد آن ها وجود دارد. به طور کلی اعمال پوشش های رنگی برای به تاخیر انداختن تخریب آن ها توصیه می شود.

 

سایر کاربردها

 

ترکیباتی که تا بدین جا به آن ها اشاره شد، چیزی در حدود ۸۵ درصد مصارف آلومینوم را شامل می شوند. ۱۵ درصد باقیمانده به مصارف زیر اختصاص دارد.

 

سیلندرهای گاز فشار بالا

 

سیلندرهای گاز فشرده با گنجایش های بیش از ۵۰ لیتر برای ذخیره سازی و حمل و نقل CO­۲، هوا، اکسیژن و گازهای ویژه همگی از جنس آلومینیوم ساخته می شوند. سری های آلیاژِ ۶۰۰۰ شامل ویژگی هایی از جمله: وزن کم، مقاومت به خوردگی خوب، سازگاری با محتویات و چقرمگی مکانیکی بالا می باشند که برای این مصارف بسیار مناسب می باشند.

 

اجزاء مکانیکی

 

اجزاء با تلورانس مکانیکی بالا را می توان با ماشین کاری از سری های آلیاژی ۲۰۰۰ و ۶۰۰۰ تهیه کرد. این آلیاژها، مقادیری سرب و بیسموت در خود دارند که قابلیت ماشین کاری خوبی به این آن ها می دهد. چیزی در حد قابلیت ماشین کاری برنج ها.

 

پله ها و تجهیزات دسترسی

 

آلیاژهای آلومینیوم به سبب وزن کم، مقاومت به خوردگی و سفتی خوبشان، برای ساخت پله ها و تجهیزات دسترسی این گونه، بسیار مناسب می باشند.

 

تجهیزات ورزشی

 

سری های آلیاژی ۲۰۰۰ و ۷۰۰۰ در باشگاه های گلف، سه چرخه ها، راکت های بسیاری از ورزش های راکتی، چوب های بیلیارد و باتوم اسکی  مورد استفاده قرار می گیرند.

 

علائم و موانع جاده ای

 

برای این مصارف از آلیاژهای سری ۵۰۰۰ و ۶۰۰۰ استفاده می شود چرا که مقاومت به خوردگی بالایی دارند و همچنین به راحتی قابل رنگ آمیزی و طراحی می باشند.

 

وسایل اداری و منزل (اثباب و اثاثیه)

 

پیچیدگی و سطح تمام شده ی آلیاژهای سری ۶۰۰۰ حاصل از اکستروژن بعلاوه دامنه ی وسیعی از شکل های ریختگی و همچنین قابلیت سوپرپلاستیک در فرم دهی ورقه های این سری، استفاده از این سری را برای چنین کاربردهایی مناسب کرده است.

 

لیتوگرافی

 

سطح آلیاژهای با خلوص بالای سری ۱۰۰۰، به راحتی به روش الکتروشیمیایی دانه بندی می شود که همین موضوع، این سری را برای کاربردهای لیتوگرافی مناسب کرده است.

“در جدول زیر آلیاژهای آلومینیوم را بر اساس کاربرد آن ها دسته بندی کرده ایم”

کاربردهاخواص مورد نیازآلیاژهاتوضیحات
تولید ورقه های فلزیشکل پذیری، جوش پذیریA1200, 1100, 1050A, 3105, 3003, 3004, 5049, 5052, 5454, 5754, 5086, 5083, 6052, 6061
کاربردهای مکانیکیخواص مکانیکی خوب، قابلیت ماشین کاریA2618A, 2024, 2017A, 2014, 2214, 2030, 2011, 5086, 5083, 6005A, 6082, 6061, 6012, 6262, 7075, 7049A, FortalA2030, 2011, 6012, 6262 are free cutting alloys.
تکنولوژی پلاستیکاستحکام مکانیکی خوب، قابلیت ماشین کاری، رسانایی حرارتیA20117A, 5083, 6061, 7075, Fortal, Alumold
هوافضاوزن کم، استحکام مکانیکی بالا، شکل پذیری خوب، قابلیت ماشین کاری، سطح قابلیت عملیات حرارتی، مقاومت به خوردگی بالاA2618A, 2024, 2014, 2214, 2219, 7020, 7075, 7175, 7475, 7050, 7010
خودروهاشکل پذیزی، خواص مکانیکی خوب، سطح خوب از لحاط ظاهری، مقاومت به خوردگیA5251, 5754, 5182, 5083, 6060, 6005A, 6106, 6082, 6016For brazed heat exchangers: clad 303 and 3005 ,
ماشین آلات صنعتیشکل پذیری، قابلیت اتصال خوب(جوش پذیر)،A3003, 3004, 5052, 5454, 5754, 5086, 5083, 6005A, 6082Wide sheet: 3003, 5052, 5754
Tread plate: 3003, 5052, 5754, 5086
کشتی سازیشکل پذیری خوب، جوش پذیری، مقاومت به خوردگی بالاA5754, 5086, 5383, 5083, 6005A, 6082Tread palte in 5086
ساختمان سازیشکل پذیری خوب، جوش پذیری، مقاومت به خوردگی بالا، قابلیت رنگ کاریA1050A, 3105, 3003, 3005, 5005, 5052, 6060, 6005A, 6106Pre-coated coil: 1050A 3105, 3003, 3005 5052,
Pre-anodised coil: 5005
تزئینی و نماظاهر خوب، مناسب برای رنگ و جلا کاریA1199, 1198, 1095, 1090, 1085, 1080, 5005, 5657These are “special qualities”
نصبیات برون شهری (جاده ای)شکل پذیری، جوش پذیری، مقاومت به خوردگی بالا، ظاهر خوب، ماندگاری بالاA3003, 5052, 5086, 5083, 6005A, 6082, 6060, 6106Tread plate: 3003 , 5754 , 5086
مبدل های حرارتیهدایت حرارتی بالا، شکل پذیر، قابلیت اتصال خوب (با لحیم کاری سخت) مقاومت به خوردگی خوبA1050A, 1100, 3003, 3005, 6060, 6063, 8011For brazed exchangers: clad 3003 and 3005
رساناهای الکتریکیمقاومت الکتریکی پایینA1050A, 1350, 1370, 6001
بسته بندیوزن کم، شکل پذیری خوب، قابلیت رنگ آمیزی و تزئیین، مقاومت بالا در برابر نفوذ اشعه ی ماورابنفش و بو. سازگاری با مواد غذاییA1200, 3000, 3104, 3004, 5052, 5154A, 5182
ظروف آشپزیقابلیت کشش عمیق، قابل عملیات سطحیA1200, 1050A, 3003, 3004A4006, 4007, 5052, 5754, 400, 4007 are alloys for enamelting
سیم هااستحکام مکانیکی بالاA5051, 5052, 5754, 5056, 6101سیم جوش ها