في حياتنا اليومية، نتفاعل مع المواد المعدنية المختلفة طوال الوقت. هل سبق لك أن تساءلت عن المعدن الذي يتكون منه غلاف هاتفك الذكي؟ أو لماذا السيارات والدراجات خفيفة الوزن لكنها قوية؟ غالبًا ما تكمن الإجابة على هذه الأسئلة في معدن غالبًا ما نتجاهله ولكنه يلعب دورًا حاسمًا، ألا وهو الألومنيوم.
يشتهر الألومنيوم وسبائكه بخصائص مثل الخفة، والليونة العالية، والمقاومة الجيدة للتآكل، والتوصيل الكهربائي والحراري العالي، وسهولة إعادة التدوير، وقابلية التصنيع الممتازة. فهي ليست مجرد مواد أساسية لتصنيع المنتجات الإلكترونية. والمركبات، ولكنها تستخدم أيضًا على نطاق واسع في صناعات البناء والتعبئة والفضاء.
من بين عائلة سبائك الألومنيوم، يحظى الألومنيوم 6061 و7075 بشعبية خاصة نظرًا لأدائه الممتاز. إذًا، ما هي مزايا وخصائص هاتين السبائك المصنوعة من الألومنيوم؟ ما هي الاختلافات بينهما؟ وفي هذا المقال سنكشف الإجابات واحدة تلو الأخرى.
الألومنيوم 6061، المشتق من سلسلة 6XXX، هو أكثر سبائك الألومنيوم للاستخدام العام شيوعًا. يحتوي على المغنيسيوم والسيليكون والحديد كعناصر صناعة السبائك الرئيسية، والتي تساهم في تحقيق توازن جيد بين القوة والمتانة والليونة. يُظهر الألومنيوم 6061 قابلية تشكيل ممتازة وقابلية لحام وقابلية للتصنيع. بالإضافة إلى ذلك، فهو يتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل، حتى عندما يتم خدش السطح. إذا كانت هناك حاجة إلى مزيد من الحماية، فيمكن أكسدته لإضافة طبقة واقية رقيقة، والتي يمكن أن تكون متوفرة بألوان مختلفة.
يتمتع الألومنيوم 6061 أيضًا بقابلية معالجة حرارية ممتازة. يمكن للظروف المعالجة بالحرارة الشائعة مثل T4 وT6 وT651 أن تعزز خصائصها الميكانيكية بشكل كبير، مما يحسن أدائها ويجعلها أكثر ملاءمة لتطبيقات محددة.
ومن الجدير بالذكر أنه ضمن سلسلة 6XXX من سبائك الألومنيوم، يعد 6063 أيضًا خيارًا شائعًا، مع وجود المغنيسيوم والسيليكون كعناصر صناعة السبائك الرئيسية. إنه يوفر قابلية تشكيل ممتازة وتشطيب سطحي، مما يجعله مفضلاً للغاية لعمليات البثق. ومع ذلك، فإن قوتها تبلغ حوالي نصف قوة 6061 فقط، لذلك فهي تستخدم بشكل أساسي في التطبيقات المعمارية والزخرفية حيث القوة العالية ليست حاسمة، مثل إطارات النوافذ وإطارات الأبواب المزخرفة.
يستخدم الألومنيوم 6061 على نطاق واسع في مختلف التطبيقات الهيكلية والهندسية التي تتطلب قوة معينة ومقاومة عالية للتآكل، مثل:
يتكون الألومنيوم 7075، المشتق من سلسلة 7XXX، من النحاس والزنك كعناصر صناعة السبائك الرئيسية. وهي معروفة بمقاومتها الفائقة للتعب وهي واحدة من سبائك الألومنيوم الأعلى قوة المتاحة، مقارنة بالعديد من أنواع الفولاذ. على الرغم من أن سبائك الألومنيوم 7075 قابلة للمعالجة بالحرارة بدرجة عالية، مما يمكنها من تحقيق قوة عالية للغاية ودرجات متفاوتة من المقاومة للتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي من خلال المعالجة الحرارية. تشمل الحالات الشائعة المعالجة بالحرارة T6 وT651 وT73 وT76. قوتها العالية، 7075 تحافظ على قابلية تصنيع جيدة ويمكن تشكيلها بتفاوتات صارمة، على الرغم من أنها تتطلب المزيد من الطاقة وأدوات محددة مقارنة بـ 6061. ومع ذلك، 7075 يعد خيارًا سيئًا للحام وليس مقاومًا للتآكل مثل 6061، وغالبًا ما يتطلب حماية الطلاء ويأتي بتكلفة أعلى.
كما أن سبائك الألومنيوم 7075 قابلة للمعالجة بالحرارة بشكل كبير، مما يمكنها من تحقيق قوة عالية للغاية ودرجات متفاوتة من المقاومة للتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي من خلال المعالجة الحرارية. تشمل الحالات الشائعة المعالجة بالحرارة T6 وT651 وT73 وT76.
يستخدم الألومنيوم 7075 بشكل رئيسي في التطبيقات الهيكلية والهندسية عالية الأداء التي تتطلب نسبة قوة إلى وزن استثنائية ومقاومة للتعب، خاصة في:
بعد ذلك، سنفرق بين هاتين السبائكتين من خلال تركيبهما الكيميائي وكثافتهما وخواصهما الميكانيكية وخصائصهما الكيميائية وقابلية اللحام والتكلفة.
| عنصر | 6061 ألومنيوم | 7075 ألومنيوم |
| الألومنيوم (آل) | 97.9% | 90.0% |
| الزنك (الزنك) | - | 5.6% |
| المغنيسيوم (ملغ) | 1.0% | 2.5% |
| الكروم (الكروم) | 0.2% | 0.23% |
| النحاس (النحاس) | 0.28% | 1.6% |
| السيليكون (سي) | 0.6% | - |
في سبائك الألومنيوم 6061، يتحد المغنيسيوم (Mg) مع السيليكون (Si) لتكوين رواسب Mg2Si، مما يعزز قوة السبيكة بشكل كبير.
في سبائك الألومنيوم 7075، يعتبر الزنك (Zn) هو العنصر الأساسي في صناعة السبائك، حيث أن محتواه يصل إلى 5.6% وهو المسؤول عن القوة والصلابة الرائعة للسبائك، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات عالية الضغط. يتفاعل Mg مع Zn وCu لتكوين رواسب مقوية، مما يعزز القوة الاستثنائية للسبيكة. لقد طغى الزنك والمغنيسيوم على تأثيرات Si في عام 7075، وكان دورها الأساسي أكثر ارتباطًا بتحسين بنية الحبوب أثناء الصب.
الألومنيوم وسبائكه خفيفة الوزن ولها كثافات متشابهة نسبيًا. على وجه التحديد، تحتوي سبائك الألومنيوم 6061 و7075 على كمية عالية من الألومنيوم، وكمية محددة أخرى من المواد المعدنية ذات الكثافات المختلفة. لذا فإن كثافات السبيكتين تختلف قليلًا، حيث تبلغ حوالي 2.7 جم/سم3 و2.81 جم/سم3 على التوالي.
يؤكد هذا الاختلاف الطفيف في الكثافات على التركيبة الأساسية للسبيكة ويساهم في اعتمادها على نطاق واسع في مختلف الصناعات حيث يعد تقليل الوزن أمرًا بالغ الأهمية.
للحصول على مقارنة بديهية، قمنا بتجميع البيانات في الجدول التالي، لمقارنة الحالة المعالجة بالحرارة الأكثر استخدامًا T6، لكل من سبائك الألومنيوم 6061 و7075.
| أغراض | 6061 T6 ألومنيوم | 7075 T6 ألومنيوم | ||
| متري | إنجليزي | متري | إنجليزي | |
| قوة العائد | 276 ميجا باسكال | 40,000 رطل لكل بوصة مربعة | 503 ميجا باسكال | 73000 رطل لكل بوصة مربعة |
| مرونة المعامل | 68.9 جيجا | 10,000 كيلو لكل بوصة مربعة | 71.7 جيجا باسكال | 10,400 كيلو لكل بوصة مربعة |
| الموصلية الحرارية | 167 واط/م-ك | 1160 وحدة حرارية بريطانية بوصة/ساعة-قدم2_0 فهرنهايت | 130 واط/م-ك | 900 وحدة حرارية بريطانية بوصة/ساعة-قدم2_0 فهرنهايت |
| نقطة الانصهار | 1080-12050ف | 582 - 6520ج | 890-11750ف | 477-6350ج |
| المقاومة الكهربائية | 3.99 × 10-6 أوم-سم | - | 5.15 × 10-6 أوم-سم | - |
| صلابة (برينل) | 95 | - | 150 | - |
| القدرة على التصنيع | جيد | عدل | ||
تشير قوة الخضوع إلى الحد الأقصى من الضغط الذي يمكن أن تتحمله المادة قبل أن تتعرض لتشوه البلاستيك الدائم. بعد هذه النقطة، لن تعود المادة إلى شكلها الأصلي عند إزالة الضغط. إن قوة الخضوع للألومنيوم 7075 أعلى بكثير من تلك الموجودة في 6061، والتي تعزى بشكل أساسي إلى المحتوى العالي من الزنك والمغنيسيوم في الألومنيوم 7075. تشكل هذه العناصر رواسب تقوية تعزز قوة السبيكة بشكل كبير.
على الرغم من أن الألومنيوم 6061 يعمل أيضًا على تحسين قوته من خلال المعالجة الحرارية والتصلب بالترسيب، إلا أن عناصر السبائك الرئيسية، المغنيسيوم والسيليكون، موجودة بكميات أقل، مما يؤدي إلى قوة أقل نسبيًا. ومع ذلك، لا ينبغي اعتبار الألومنيوم 6061 هشًا، حيث أن قوة إنتاجه البالغة 276 ميجا باسكال أقل قليلاً من قوة بعض الفولاذ منخفض الكربون.
معامل المرونة هو مقياس لصلابة المادة. إنها نسبة الإجهاد إلى الانفعال ضمن الحد المرن، مما يمثل قدرة المادة على مقاومة التشوه تحت الحمل المطبق. يشير معامل المرونة الأعلى إلى مادة أكثر صلابة وأقل عرضة للتشوه تحت الضغط.
7075 و6061 لهما معاملات مرونة مماثلة (71.7 جيجا باسكال مقابل 68.9 جيجا باسكال). وذلك لأن معامل المرونة يتم تحديده بشكل أساسي من خلال الترابط الذري داخل المادة، بدلاً من عناصر صناعة السبائك المحددة أو عمليات المعالجة الحرارية المستخدمة لإنتاج السبائك.
على الرغم من أن جميع أشكال سبائك الألومنيوم هي موصلات حرارية جيدة، إلا أن عناصر صناعة السبائك المختلفة يمكن أن تغير البنية المجهرية للألمنيوم، مما يؤثر على التوصيل الحراري. تتمتع سبائك الألومنيوم 6061 بموصلية حرارية أعلى (167 واط/م·ك)، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن عناصر صناعة السبائك، والمغنيسيوم والسيليكون، لها تأثير ضئيل على التوصيل الحراري لمصفوفة الألومنيوم. في المقابل، تتمتع سبائك الألومنيوم 7075 بموصلية حرارية أقل (130 واط/م·ك) بسبب محتواها العالي من الزنك والنحاس. تشكل هذه العناصر مركبات ورواسب معقدة تشتت تدفق الحرارة، مما يقلل من التوصيل الحراري الإجمالي.
صلابة سبائك الألومنيوم 7075 أعلى بشكل عام من صلابة 6061. في الألومنيوم 7075، يسهل المحتوى العالي من الزنك والمغنيسيوم تكوين العديد من رواسب MgZn2، والتي تكون صلبة بشكل استثنائي، وبالتالي تحسين الصلابة الإجمالية للألمنيوم 7075 بشكل ملحوظ. وجود النحاس يزيد من هذا التأثير. على الرغم من أن النحاس وحده يساهم في الحد الأدنى من الصلابة، إلا أن تفاعله مع الزنك والمغنيسيوم يرفع من الخواص الميكانيكية للمادة.
على العكس من ذلك، في الألومنيوم 6061، تعمل رواسب Mg2Si المكونة من المغنيسيوم والسيليكون على تحسين الصلابة، ولكن نظرًا لمحتواها المنخفض، يكون التحسن محدودًا. تم تصميم درجة حرارة T6 للألمنيوم 6061 خصيصًا لتحقيق التوازن بين القوة وقابلية التشغيل.
تمتلك كل من سبائك الألومنيوم 6061 و7075 سمات تصنيعية جديرة بالثناء. ومع ذلك، فإن الصلابة والقوة العالية بشكل عام تجعل القطع والتشكيل أكثر صعوبة، مما يزيد من صعوبة التشغيل الآلي. ولهذا السبب يعتبر الألومنيوم 7075 أكثر تحديًا للآلة.
في المقابل، يمكن قطع الألومنيوم 6061 وطحنه وحفره وصبه بسهولة، مما يُظهر قابلية تصنيع أفضل من الألومنيوم 7075 نظرًا لقوته المعتدلة وليونته وقوى القطع المنخفضة أثناء التصنيع. ونتيجة لذلك، تعتبر سبائك الألومنيوم 6061 الخيار المفضل للعديد من المكونات المصنعة آليًا، حيث إنها تمزج بشكل متناغم بين قابلية التصنيع والقوة والخصائص المرغوبة الأخرى.
نركز هنا بشكل أساسي على مقاومة التآكل والأنودة للتحقق من الفرق في خصائصها الكيميائية.
تتمتع سبائك الألومنيوم 6061 بمقاومة أفضل للتآكل مقارنةً بـ 7075. وذلك لأن 6061 تحتوي على المغنيسيوم والسيليكون، وتحتوي على محتوى نحاس أقل. الرواسب المتكونة من المغنيسيوم والسيليكون في مصفوفة الألومنيوم، مثل Mg2Si، لا تقلل بشكل كبير من مقاومة السبائك للتآكل. على العكس من ذلك، فإن التوزيع الموحد لهذه الرواسب يساعد على منع التآكل الموضعي. في المقابل، فإن المحتوى العالي من الزنك والنحاس في سبائك الألومنيوم 7075 يشكل رواسب معرضة للتآكل مثل Al2CuMg وMgZn2. تؤدي هذه الرواسب إلى خلايا كلفانية موضعية، مما يجعل السبيكة أكثر عرضة للتآكل عند تعرضها لبيئات رطبة أو مسببة للتآكل. بالإضافة إلى ذلك، فإن وجود النحاس يعزز من تآكل الشقوق والتنقر.
الأنودة هي عملية تخميل كهربائيا تزيد من سمك طبقة الأكسيد الطبيعي على سطح الألومنيوم وسبائكه. تعمل هذه العملية على تعزيز مقاومة التآكل، ومقاومة التآكل، والقدرة على قبول الأصباغ أو الطلاءات الأخرى.
كلاً من سبائك الألومنيوم 6061 و7075 يمكن أن تتم أكسدةها بنجاح للحصول على مقاومة أفضل للتآكل وخصائص السطح. الألومنيوم 6061، ببنيته المجهرية الأكثر اتساقًا، يسهل أنودةه، ويشكل طبقة أكسيد موحدة وكثيفة وملتصقة بقوة. من ناحية أخرى، نظرًا لمحتوى الزنك والنحاس العالي، فإن أنودة الألومنيوم 7075 تميل إلى إنتاج طبقة أكسيد ذات سماكة غير متساوية والعديد من المسام المحلية. تميل طبقة الأكسيد الموجودة في 7075 أيضًا إلى أن تكون ذات التصاق أضعف بالركيزة، مما يجعلها عرضة للتقشير أو التشقق. لذلك، قد تتطلب أنودة الألومنيوم 7075 إجراءات أكثر صرامة لمراقبة الجودة وتكاليف أعلى لضمان طبقة أكسيد موحدة وخالية من العيوب.
الألومنيوم 6061 معروف بقابليته الممتازة للحام. تساهم قوتها المعتدلة ومقاومتها الجيدة للتكسير أثناء اللحام في قابليتها للحام بشكل عام. يمكن لحام هذه السبيكة باستخدام طرق مختلفة، بما في ذلك اللحام بقوس الغاز المعدني (GMAW)، واللحام بقوس الغاز التنغستن (GTAW)، واللحام بالمقاومة.
على الرغم من أن سبائك الألومنيوم 7075 قابلة للحام أيضًا، إلا أنها تشكل تحديات أكبر مقارنة بالألمنيوم 6061. يمكن أن تؤدي القوة والصلابة العالية للسبائك إلى زيادة الضغط والتشقق في الوصلات الملحومة. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن نقطة انصهار الزنك أقل بكثير من نقطة انصهار الألومنيوم، فإن الزنك سوف يذوب قبل الألومنيوم أثناء عملية اللحام. سيؤدي ذوبان الزنك وتطايره المبكر إلى تكوين أطوار غنية بالزنك في منطقة اللحام، والتي تكون عرضة للمسامية والتشقق أثناء عملية اللحام، وبالتالي تقليل جودة اللحام. إذا كانت هناك حاجة إلى توصيل أجزاء الألومنيوم 7075، فلا يمكن توصيلها إلا بالمسامير أو أدوات التثبيت الأخرى.
بشكل عام، يميل الألومنيوم 7075 إلى أن يكون أكثر تكلفة من الألومنيوم 6061. في المقام الأول، يحتوي 7075 على نسبة أعلى من الزنك والنحاس، وهما أكثر تكلفة، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف المواد الخام. بالإضافة إلى ذلك، فإن قابلية معالجة سبائك الألومنيوم 7075 ضعيفة نسبيًا، خاصة أثناء عمليات القطع واللحام، والتي تتطلب متطلبات وتكاليف تكنولوجية أعلى. علاوة على ذلك، فإن الصلابة والقوة العالية لـ 7075 تؤدي إلى تآكل أسرع للأداة وأوقات معالجة أطول، وبالتالي زيادة تكاليف التصنيع.
حتى الآن، لدينا فهم شامل للاختلافات بين سبائك الألومنيوم 6061 و7075. كلاهما لهما خصائص ميكانيكية ممتازة ويستخدمان على نطاق واسع. ولكن فيما يتعلق بطلبك، أيهما أكثر ملاءمة؟ يعتمد الاختيار بشكل أساسي على بيئات الاستخدام المحددة ومتطلبات الأداء واعتبارات التكلفة. لقد قمنا بتلخيص النصائح على النحو التالي لمساعدتك على اتخاذ قرارات مستنيرة.
1. بشكل عام، يمكن أن تكون سبائك الألومنيوم 6061 هي الخيار الأساسي. لأنه أكثر فعالية من حيث التكلفة، كما أن قابليته للمعالجة واللحام الجيدة تجعل من السهل العمل معه. على الرغم من قوته المتوسطة، يمكن للألمنيوم 6061 أن يصل إلى متطلبات مجموعة واسعة من التطبيقات في البناء والنقل والإلكترونيات.
2. عندما يتم استخدام منتجاتك في البيئات البحرية، فمن الأفضل اختيار الألومنيوم 6061. لا يتعلق الأمر فقط بمقاومة التآكل الأعلى لـ 6061 مقارنة بـ 7075، بل يتعلق أيضًا بالملاءمة الاقتصادية للسبيكة المختارة. على الرغم من أنه من خلال المعالجات السطحية المناسبة، تتمتع كلتا السبيكتين بمقاومة رائعة للتآكل، إلا أن الألومنيوم 7075 المستخدم في مثل هذه الظروف يبدو أنه يهدر إمكاناته لاستخدامات أخرى متطلبة.
3. في الحالات التالية، يكون الألومنيوم 7075 أكثر فعالية لتحقيق وظائف التطبيق الخاص بك.
تعد سبائك الألومنيوم من بين المعادن الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في عمليات التصنيع. ومع ذلك، مع توفر مجموعة واسعة من سبائك الألومنيوم، سيكون من المربك اختيار النوع المناسب لمشروعك. باعتبارها واحدة من أكبر الشركات المصنعة الحاصلة على شهادة ISO 9001 والمتخصصة في قطع غيار الأجهزة المخصصة في الصين، يمكن لخبرائنا مساعدتك في عملية اختيار المواد. إذا كنت تبحث عن خدمات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي أو خدمات بثق الألومنيوم لمشروع الألومنيوم 6061 أو 7075 الخاص بك، فلا تتردد في الاتصال بنا.
المحمل هو مكون ميكانيكي يدعم ويوجه الجزء الدوار أو المتحرك، مثل العمود. فهو يقلل من الاحتكاك ويسمح بدوران أكثر سلاسة، مما يؤدي بدوره إلى تقليل استهلاك الطاقة. تقوم المحامل أيضًا بنقل الحمل من العنصر الدوار إلى الهيكل أو الإطار، ويمكن أن يكون هذا الحمل شعاعيًا أو محوريًا أو مزيجًا من الاثنين معًا. بالإضافة إلى ذلك، تعمل المحامل على تقييد حركة الأجزاء في اتجاهات محددة مسبقًا، مما يضمن الثبات والدقة.
يعد ثني الصفائح المعدنية أحد أكثر تقنيات التشكيل شيوعًا المستخدمة في تصنيع الصفائح المعدنية. اعتمادًا على التطبيق المحدد، يُشار إليه أحيانًا باسم فرملة الضغط، أو التشفيه، أو ثني القالب، أو الطي، أو الحواف. تتضمن هذه العملية تطبيق القوة لتشويه المادة إلى أشكال زاوية.
الألومنيوم هو معدن غير حديدي يستخدم عادة في مختلف الصناعات لأغراض مختلفة. من قطع غيار الطائرات إلى الإلكترونيات الاستهلاكية المعقدة، يعد الألومنيوم متعدد الاستخدامات لا مثيل له. إن خصائصه الفريدة وقدرته على التكيف جعلته الخيار الأفضل في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي لإنتاج مكونات خفيفة الوزن ومتينة ومصممة بدقة.
