1. مقدمة
صفوف الألومنيوم من بين المعادن الأكثر تنوعا ووفرة المستخدمة اليوم, تدعم الصناعات من الفضاء إلى الإلكترونيات الاستهلاكية.
مزيجها من وزن خفيف, حسن التوصيل, و مقاومة التآكل يجعلها لا غنى عنها.
لتصنيع, إعادة تدوير, أو انضم إلى الألومنيوم بشكل فعال, يجب أن يعرف المهندسون بالضبط متى ينتقل من الصلبة إلى السائل.
في هذه المقالة, نتعمق في نقطة انصهار الألمنيوم - قيمة دقيقة, عوامل التأثير, تقنيات القياس, والآثار الصناعية.
من خلال توضيح هذه التفاصيل, نهدف إلى تزويد علماء المواد ومهندسي الإنتاج برؤى قابلة للتنفيذ لتحسين العمليات التي تعتمد على سلوك ذوبان الألومنيوم.
2. ما هي نقطة الانصهار?
في الديناميكا الحرارية, ال نقطة الانصهار يمثل درجة الحرارة التي تتعايش فيها الصلبة والمرحلة السائلة في التوازن.
في هذه درجة الحرارة الدقيقة, يمتص الصلبة كمية كافية من الحرارة لكسر الشبكة الكريستالية,
يتحول إلى سائل مع الحفاظ على درجة حرارة ثابتة حتى يكمل الذوبان.
عدة عوامل تؤثر على درجة حرارة التوازن:
- نقاء: المواد النقية لها حادة, نقاط ذوبان محددة جيدًا. حتى الشوائب التتبع يمكن أن توسع نطاق الذوبان ويقلل من درجة حرارة البداية.
- ضغط: كما يرتفع الضغط, عادة ما تزداد نقاط الانصهار وفقًا ل علاقة كلابيرون,
الذي يربط التغيرات في الضغط ودرجة الحرارة عند حدود الطور من خلال اختلافات الحجم والإنتروبيا. - سبائك: خلط الألومنيوم مع عناصر مثل السيليكون أو النحاس يخلق سائل و الصلبة خطوط على مخطط المرحلة.
يمثل السائل درجة الحرارة التي تكون سبيكة سائلة بالكامل,
في حين أن الصلبة تشير إلى درجة الحرارة أدناه التي تكون صلبة بالكامل. بين هذين الخطين, تعايش الصلبة والسائلة.
3. نقطة ذوبان الألمنيوم النقي
القيمة القياسية: 660.32 درجة مئوية (1220.58 ° f)
تحت الضغط الجوي القياسي (0.1 MPA), نقي الألومنيوم يذوب في 660.32 درجة مئوية (1,220.58 ° f).
تؤكد المختبرات هذه القيمة باستخدام خلايا نقطة ثابتة عالية الدقة ومقارنة مع المواد المرجعية المعتمدة.
غالبًا ما تقرأ المزوم الحراري الصناعي 5-10 درجة مئوية من درجة حرارة الذوبان الحقيقية بسبب السخن الخاطف والقياس خطأ,
لذلك عادة ما يقوم المشغلون بتعيين نقاط مجموعة الفرن حولها 680-700 درجة مئوية قبل أن تتدفق.
العوامل التي تؤثر على نقطة ذوبان الألومنيوم
تأثير عناصر صناعة السبائك
عند سبائك الألومنيوم, عناصر مثل السيليكون (و), المغنيسيوم (ملغ), نحاس (النحاس), والزنك (Zn) تغيير سلوك الذوبان:
- السيليكون (آل - نعم) سبائك (على سبيل المثال, A356, A319) معرض التركيبات المنخرطة حولها 12.6 بالوزن % و. يذوب الخليط الناقص في 577 درجة مئوية, في حين أن السائل يقترب 615 درجة مئوية.
- المغنيسيوم (آل) الإضافات (على سبيل المثال, 6061 سبيكة) ادفع السائل إلى ما يقرب من 650 درجة مئوية و Solidus 582 درجة مئوية, إنشاء نطاق ذوبان تقريبًا 68 درجة مئوية.
- نحاس (كال) و الزنك (آل) نطاقات الانصهار بشكل أكبر: على سبيل المثال, 7075 (Zn -MG -مع) لديه سائل قريب 635 درجة مئوية و solidus حولها 475 درجة مئوية, انتشار ~ 160 درجة مئوية.
- يظهر نطاق ذوبان كل سبيكة في مخطط الطور الخاص به, ويجب أن يستهدف المصنعون الصب
أو درجات حرارة البثق أعلى بكثير من السائل لضمان السيولة الكاملة والتغذية المناسبة للأقسام الرقيقة.
الشوائب والاكتئاب السائل / الصلب
حتى كميات صغيرة من حديد (Fe), النيكل (في), أو الكروم (كر) العمل كشوائب,
في كثير من الأحيان تشكيل مركبات intermetallic (على سبيل المثال, Al₃Fe) وضغط درجة حرارة السائل بعدة درجات.
على سبيل المثال, فقط 0.1 بالوزن % Fe يمكن أن يقلل السائل بمقدار ~ 2-3 درجة مئوية.
تقوم المسابك بتخفيف هذا من خلال استخدام التدفقات (كلوريد - أو الفلورايد) و degassing لإزالة الأكاسيد والهيدروجين,
وهكذا شحذ هضبة الذوبان وتقليل الفجوة بين الصلبة والسائل.
اعتماد الضغط على الانصهار (علاقة كلابيرون)
تحت ضغوط مرتفعة, ترتفع نقطة انصهار الألومنيوم بمعدل تقريبًا 6 K/GPA.
بالنسبة لمعظم العمليات الصناعية التي تعمل في أو بالقرب 1 أجهزة الصراف الآلي, يثبت هذا التأثير ضئيلًا.
لكن, أبحاث الضغط العالي (على سبيل المثال, تجارب خلايا الماس) يكشف ذلك في 1 GPA, نقطة انصهار من الألومنيوم تتسلق حولها 666 درجة مئوية.
على الرغم من أنه لا ينطبق مباشرة على الصب القياسي, تؤكد هذه المعلومات على كيفية تأثير الضغط على التوازن الصلب السائل.
4. أنظمة السبائك ونطاقات الذوبان
فيما يلي قائمة غير شاملة ولكنها واسعة من سبائك الألومنيوم الشائعة و solidus/liquidus التقريبية (ذوبان) درجات الحرارة.
في كثير من الحالات, كل سبيكة تعرض أ يتراوح بين الصلبة (بداية الذوبان) والسائل (سائل تماما) بسبب ردود الفعل من السبائك والانصهار.
| سبيكة | الصلبة | سائل | ملحوظات |
|---|---|---|---|
| الألومنيوم النقي (1100) | 660.3 درجة مئوية (1 220.5 ° f) | 660.3 درجة مئوية (1 220.5 ° f) | في الأساس نقطة انصهار واحدة بدون نطاق. |
| 1100 (النشر التجاري) | 660 درجة مئوية (1 220 ° f) | 660 درجة مئوية (1 220 ° f) | قد تتحول الشوائب البسيطة < 1 درجة مئوية (≈ 1.8 ° f). |
| 2024 (AL-4.4 CU-1.5 ملغ) | ~ 502 درجة مئوية (935.6 ° f) | ~ 642 درجة مئوية (1 187.6 ° f) | نطاق تجميد واسع (~ 140 درجة مئوية / ≈ 252 ° f) بسبب محتوى النحاس. |
| 2014 (AL-4.4 CU-1.5 ملغ) | ~ 490 درجة مئوية (914 ° f) | ~ 640 درجة مئوية (1 184 ° f) | على غرار 2024, مع انخفاض انخفاض طفيف (~ 490 درجة مئوية / 914 ° f). |
| 3003 (Al-1.2 Mn) | ~ 640 درجة مئوية (1 184 ° f) | ~ 645 درجة مئوية (1 193 ° f) | النطاق الضيق; MN ليس له تأثير يذكر على الانصهار. |
| 3004 (Al-1.2 Mn-0.6 ملغ) | ~ 580 درجة مئوية (1 076 ° f) | ~ 655 درجة مئوية (1 211 ° f) | MG يوسع النطاق قليلاً; القفل القريب 580 درجة مئوية (1 076 ° f). |
| 4043 (AL-5 نعم) | ~ 573 درجة مئوية (1 063 ° f) | ~ 610 درجة مئوية (1 130 ° f) | سلك الحشو المشترك; al -si الانصهار في ~ 577 درجة مئوية (1 071 ° f). |
A413.0 (AL-10 نعم) |
~ 577 درجة مئوية (1 071 ° f) | ~ 615 درجة مئوية (1 139 ° f) | صب سيليكون عالي; فاصل تجميد ضيق جدا (~ 38 درجة مئوية / 68.4 ° f). |
| 5052 (AL-25 MG) | ~ 580 درجة مئوية (1 076 ° f) | ~ 650 درجة مئوية (1 202 ° f) | MG يوسع نطاق الانصهار قليلاً; القفل القريب 580 درجة مئوية (1 076 ° f). |
| 5083 (AL-4.5 ملغ) | ~ 550 درجة مئوية (1 022 ° f) | ~ 645 درجة مئوية (1 193 ° f) | أعلى ملغ يسقط solidus إلى ~ 550 درجة مئوية (1 022 ° f). |
| 5059 (AL -5.8 ملغ) | ~ 545 درجة مئوية (1 013 ° f) | ~ 640 درجة مئوية (1 184 ° f) | سلسلة عالية MG: الصلبة القريبة 545 درجة مئوية (1 013 ° f), سائل ~ 640 درجة مئوية (1 184 ° f). |
| 6061 (al-1 mg-0.6 و) | ~ 582 درجة مئوية (1 080 ° f) | ~ 650 درجة مئوية (1 202 ° f) | البثق الشائع/التزوير درجة; solidus ~ 582 درجة مئوية (1 079.6 ° f), سائل ~ 650 درجة مئوية (1 202 ° f). |
| 6063 (al-1 mg-0.6 و) | ~ 580 درجة مئوية (1 076 ° f) | ~ 645 درجة مئوية (1 193 ° f) | على غرار 6061 لكن تم تحسينه للبثق; نطاق أقل قليلا. |
6082 (Al-1 Mg-1 Si) |
~ 575 درجة مئوية (1 067 ° f) | ~ 640 درجة مئوية (1 184 ° f) | وجدت في أوروبا; القفل القريب 577 درجة مئوية (1 071 ° f). |
| 6101 (آل-0.8 و-0.8 النحاس) | ~ 515 درجة مئوية (959 ° f) | ~ 630 درجة مئوية (1 166 ° f) | مصمم للموصلات الكهربائية; انصهار ~ 515 درجة مئوية (959 ° f). |
| 7050 (AL-6.2 Zn-2.3 ملغ) | ~ 470 درجة مئوية (878 ° f) | ~ 640 درجة مئوية (1 184 ° f) | سبيكة الفضاء عالي القوة; نطاق تجميد واسع (~ 170 درجة مئوية / 306 ° f). |
| 7075 (AL -5.6 Zn-2.5 ملغ) | ~ 475 درجة مئوية (887 ° f) | ~ 635 درجة مئوية (1 175 ° f) | على غرار 7050; القفل القريب 475 درجة مئوية (887 ° f), سائل ~ 635 درجة مئوية (1 175 ° f). |
| 7020 (AL-4.5 Zn-1.2 ملغ) | ~ 500 درجة مئوية (932 ° f) | ~ 640 درجة مئوية (1 184 ° f) | متوازنة Zn -Mg; القفل القريب 500 درجة مئوية (932 ° f). |
| 5086 (AL-4.5 ملغ) | ~ 555 درجة مئوية (1 031 ° f) | ~ 650 درجة مئوية (1 202 ° f) | سبيكة البحرية; solidus ~ 555 درجة مئوية (1 031 ° f), سائل ~ 650 درجة مئوية (1 202 ° f). |
| A356 (al -7 SI -0.3 mg) | ~ 577 درجة مئوية (1 071 ° f) | ~ 615 درجة مئوية (1 139 ° f) | سبيكة صب على نطاق واسع; انصهار في 577 درجة مئوية (1 071 ° f), سائل ~ 615 درجة مئوية (1 139 ° f). |
| A357 (AL -7 SI - 0.6 ملغ) | ~ 577 درجة مئوية (1 071 ° f) | ~ 630 درجة مئوية (1 166 ° f) | على غرار A356 ولكن مع ارتفاع ملغ; سائل أعلى قليلا (~ 630 درجة مئوية / 1 166 ° f). |
| A319 (al -5.6 مع -1.5 و) | ~ 515 درجة مئوية (959 ° f) | ~ 640 درجة مئوية (1 184 ° f) | تستخدم في الأجزاء الهيدروليكية; القفل القريب 515 درجة مئوية (959 ° f), سائل ~ 640 درجة مئوية (1 184 ° f). |
| A380 (AL -8 SI -3 مع) | ~ 546 درجة مئوية (1 015 ° f) | ~ 595 درجة مئوية (1 103 ° f) | سبيكة يموت; انصهار في ~ 546 درجة مئوية (1 015 ° f), سائل ~ 595 درجة مئوية (1 103 ° f). نطاق تجميد واسع من ~ 49 درجة مئوية (≈ 88 ° f). |
ADC12 (AL -12 SI -1 مع) |
~ 577 درجة مئوية (1 071 ° f) | ~ 615 درجة مئوية (1 139 ° f) | سبيكة يموت اليابانية (على غرار A380); انصهار ~ 577 درجة مئوية (1 071 ° f), سائل ~ 615 درجة مئوية (1 139 ° f). |
| A206 (al -4.5 مع) | ~ 515 درجة مئوية (959 ° f) | ~ 640 درجة مئوية (1 184 ° f) | سبيكة الصب الهندسية; القفل القريب 515 درجة مئوية (959 ° f). |
| 226 (AL -2 مع -0.6 و) | ~ 515 درجة مئوية (959 ° f) | ~ 640 درجة مئوية (1 184 ° f) | سبيكة صب يمكن تصبغها; القفل القريب 515 درجة مئوية (959 ° f). |
| Al–Li (على سبيل المثال, 1441) | ~ 640 درجة مئوية (1 184 ° f) | ~ 665 درجة مئوية (1 229 ° f) | إضافات الليثيوم أقل كثافة; القفل القريب 640 درجة مئوية (1 184 ° f). |
| سكانديوم الألومنيوم (scal) | ~ 640 درجة مئوية (1 184 ° f) | ~ 660 درجة مئوية (1 220 ° f) | Scandium (0.1-0.5 %) صقل الحبوب; نطاق ذوبان ضيق بالقرب من النقي. |
| al -be (ألبيميت) | ~ 620 درجة مئوية (1 148 ° f) | ~ 660 درجة مئوية (1 220 ° f) | إضافات البريليوم تشكل أوميغا مرحلة; يذوب بالقرب من مجموعة آل النقية. |
| المتغيرات النانوية | متنوعة (~ 650 درجة مئوية / 1 202 ° f) | متنوعة (~ 660 درجة مئوية / 1 220 ° f) | يمكن أن تتحول سبائك البحوث ذات النانو 5 درجة مئوية (± 9 ° f). |
ملاحظات وملاحظات:
- الألومنيوم النقي (1100) يذوب بالضبط في 660.3 درجة مئوية (1 220.5 ° f); تجاري 1100 قد تظهر طفيفة ± 1 درجة مئوية (± 1.8 ° f) التباين بسبب الشوائب التتبع.
- سبائك الصب (A356, A380, ADC12, A413) ميزة قيم Solidus من 546 درجة مئوية (1 015 ° f) ل ~ 577 درجة مئوية (1 071 ° f), مع السائل بالقرب من 595-615 درجة مئوية (1 103-1 139 ° f).
فترات التجمد الضيقة نسبيا في بعض (على سبيل المثال, A356) العائد المجهرية الدقيقة والخصائص الميكانيكية الجيدة. - ملغات ملغية (5052, 5083, 6061, 6082, 6063) يعرض درجات حرارة الصلبة بين 545 درجة مئوية (1 013 ° f) و 582 درجة مئوية (1 080 ° f),
بينما يكمن السائل بين 640 درجة مئوية (1 184 ° f) و 655 درجة مئوية (1 211 ° f).
كما يتسلق محتوى MG, ينخفض الصلبة, توسيع نطاق الانصهار. - قوة عالية 7000 مسلسل (7050, 7075) معرض جدا نطاقات تجميد واسعة,
القذف بالقرب من 470-475 درجة مئوية (878-887 درجة فهرنهايت) والسيوف حوالي 635-640 درجة مئوية (1 175-1 184 ° f).
التحكم الدقيق للعملية (صب فراغ, HPDC) ضروري لمنع التكسير الساخن. - سبائك الألمنيوم الغنية بالنحاس (2024, 2014) يملك قيم Solidus بالقرب من 490-502 درجة مئوية (914-935 درجة فهرنهايت)
و بالقرب من 640-642 ° 100 (1 184-1 188 ° f)- فاصل كبير جدًا ~ 140 درجة مئوية (≈ 252 ° f), المطالبة بإدارة درجة الحرارة الدقيقة لتجنب العيوب. - سبائك ناشئة (Al–Li, scal, ألبيميت, نانو سولويز) تعديل سلوك الانصهار ببضع درجات فقط ولكنه يقدم مزايا ميكانيكية أو معالجة فريدة من نوعها.
5. طرق القياس والتحديد
يتطلب تحديد نقطة انصهار الألومنيوم بدقة أساليب مختبرية خاضعة للرقابة. يعتمد المهندسون والباحثون على:
المسح الضوئي التفاضلي (DSC)
يقيس DSC تدفق الحرارة إلى عينة صغيرة من الألومنيوم (5-10 ملغ) كمنحدرات درجة الحرارة بمعدل معروف (على سبيل المثال, 10 درجة مئوية/دقيقة).
ال الذروة الداخلية للحرارة في 660.3 درجة مئوية تتوافق مع الحرارة الكامنة للانصهار (تقريبا 10.71 kj/mol, أو 394 ي/ز).
تحقق أدوات DSC عالية الدقة ± 0.5 درجة مئوية من خلال المعايرة مع المراجع الأولية مثل الإنديوم (نقطة الانصهار 156.6 درجة مئوية) والزنك (419.5 درجة مئوية).
التحليل الحراري التفاضلي (DTA)
في DTA, مرجع (مادة خاملة) وتشترك عينة الألومنيوم في نفس برنامج التدفئة. يكشف اختلاف درجة الحرارة بينهما عن بداية ذوبان.
على الرغم من أنه أقل دقة من DSC, يوفر DTA دقة ± 1 درجة مئوية, مما يجعلها مفيدة لتوصيف نطاقات السبائك عند إقرانها بمنحنيات التبريد.
اختبارات الفرن القائمة على الحرارية
غالبًا ما تعتمد المسابك الصناعية النوع ك (النكر - المحلي) أو النوع ن (نيكرسي--) المازوم الحراري المدرج في الألومنيوم المنصهر.
مع وصول العينة 660 درجة مئوية, يلاحظ المشغلون مؤقتًا هضبة (أسلوب فرن نقطة الجليد) تشير إلى امتصاص الحرارة الكامنة.
لكن, تحطيم يمكن أن تدفع درجة الحرارة الظاهرة إلى 680-700 درجة مئوية قبل أن يسقط إلى السائل الحقيقي.
تساعد المعايرة المتكررة ضد المعادن المرجعية على تصحيح الأخطاء المنهجية ولكن لا يمكن القضاء على التحيزات المرتبطة بالأكسدة التام.
التحديات في الدقة (أكسدة, تحطيم)
يشكل الألمنيوم المنصهر بسرعة الألومينا (al₂o₃) فيلم على سطحه, عزل قراءات درجة حرارة السائل والانحراف الداخلي.
معًا, السائبة من الألومنيوم في كثير من الأحيان المزيج الفائق بحلول 20-30 درجة مئوية فوق سائله لأن حواجز النوى تؤخر ظهور الذوبان.
للتغلب على هذه القضايا, مختبرات تحريك عينات تحت الغاز الخامل (الأرجون) أو تطبيق تدفقات لكسر أفلام الأكسيد قبل أخذ القياسات.
كما أنها تعمل على تركيب خلايا نقطة ثابتة لمعايرة المزدوجات الحرارية ضد المعايير المعتمدة.
6. ممارسات الذوبان والصبر الصناعي
في البيئات الصناعية, نادرا ما يذوب الألومنيوم في عزلة; المشغلين من خلال سلسلة من الممارسات المتخصصة لإنتاج صب عالي الجودة:
أنواع الفرن النموذجية
- أفران التعريفي: لفائف الكهرومغناطيسية بسرعة تسخين الخردة أو سبائك.
لأن الحث يركز على الحرارة داخل المعدن, هذه الأفران تذوب الألومنيوم بكفاءة في 700-750 درجة مئوية. - أفران الصدى: تسمح الموقد المستردة من الغاز بأدافع كبيرة (ما يصل إلى عدة أطنان) لتذوب في 700-720 درجة مئوية. يقوم المشغلون بقذف الخبث مع الحفاظ على الحد الأدنى من درجة الحرارة التجاوز.
- الأفران الدوارة: تدور الطبول المائلة للجمع بين التدفئة والتحريك, الحفاظ على درجة حرارة موحدة حولها 700-750 درجة مئوية وتقديم خلط جيد لتجانس السبائك.
- أفران بوتقة: وحدات سعة أصغر (50-200 كجم) تسخين الألومنيوم عبر العناصر الكهربائية أو البروبان, عقد المعدن بالقرب من 680-700 درجة مئوية حتى يصب.
تدفق و degassing
المصقول الألومنيوم مصائد بسهولة الهيدروجين (القابلية للذوبان حتى 0.7 cm³ h₂/100 g al في 700 درجة مئوية).
لتقليل مسامية انكماش, مسابك الفقاعة الغازات الخاملة (الأرجون, نتروجين) من خلال الذوبان, تشجيع الهيدروجين على الهروب.
كما يقدمون تدفقات- على حد سواء مزيج من الكلوريد أو الفلوريد - التي تذوب وتعويم الألومينا, جعل من السهل التخلص منه.
التدفق الفعال يقلل من تضمين أكسيد بأكثر من 80 %, تحسين سلامة الصب النهائية مباشرة.
اعتبارات استهلاك الطاقة وكفاءتها
يذوب الألمنيوم الأولي يستهلك 13-15 كيلو واط لكل كيلوغرام من المعادن المنتجة.
في المقابل, ثانوي (معاد تدويره) الألومنيوم يتطلب فقط 1.8-2.2 كيلو واط لكل كيلوغرامتقريبا 85 % توفير الطاقة.
الأفران الحديثة الرافعة المالية بطانات الألياف الخزفية, شعلات التجديد, و استرداد النفايات - السخان لخفض استخدام الطاقة من قبل إضافي 15-20 %.
المسابك المسار تكلفة الطاقة للطن من الذوبان عن كثب, كما يحسب تسخين ما يصل إلى 60 % من إجمالي تكلفة الصب.
تذوب المعالجة والتحكم في درجة الحرارة للجودة
لضمان تكوين سبيكة متسقة وتقليل التفجير الكلي, يشغل المشغلون الألومنيوم المنصهر باستخدام الدفاعات الميكانيكية أو التحريك الكهرومغناطيسي.
يذوبون في 700-720 درجة مئوية من أجل نقع موجز (5-10 دقيقة) قبل النقل إلى الأفران القابضة.
وحدات التحكم في درجة الحرارة - غالبًا ما تكون مرتبطة بـ البيرومترات بالأشعة تحت الحمراء- الثبات ± 5 درجة مئوية, منع التسخين المفرط مع ضمان السيولة لسباق القسم الرقيق.
7. الآثار الصناعية والعملية
المعادن: عمليات الذوبان والصب
تقوم المسابك بمعايرة الأفران إلى 20-40 درجة مئوية فوق سائل السبائك لضمان ملء الكامل للقوالب.
درجة حرارة منخفضة جدا (على سبيل المثال, أقل من 50 درجة مئوية سائل) يسبب الإغلاق البارد ويسيء الخاطئ,
بينما الزائد المفرط (على سبيل المثال, > 150 درجة مئوية سائل) يسرع الأكسدة وتكوين الخبث.
تؤثر جودة الذوبان بشكل مباشر على الخصائص الميكانيكية: ذوبان يذوب جيدا العائد الاستطالات
فوق 12 % في A356 المسبوكات, في حين أن السيطرة السيئة يمكن أن تقلل من الابتزانة إلى أدناه 5 %.
الفضاء, السيارات, ويستخدم البناء
- الفضاء: صب الدقة الاستثمارية لسبائك Al -li (سائل ~ 640 درجة مئوية, solidus ~ 510 درجة مئوية) يتطلب نظافة الذوبان لتجنب المسامية في مكونات المحرك النفاث الحرجة.
- السيارات: ارتفاع الضغط يموت الصب A380 (سائل ~ 595 درجة مئوية) لحالات النقل يتطلب تسخين العفن إلى 240-260 درجة مئوية لتجنب قشعريرة.
- بناء: بثق 6061 لإطارات النوافذ يحدث في 500-520 درجة مئوية, جيدا أقل من سائل, موازنة القابلية للتشكيل مع الاستقرار الأبعاد.
اعتبارات اللحام والتصنيع الإضافي
- لحام الانصهار: لحام تنغستن الغاز (GTAW) من 6061-T6 يدير في العاصمة القطب السلبي مع إدخال الحرارة مصمم للحفاظ على تجمع اللحام في 650-700 درجة مئوية.
لكن, المنطقة المتأثرة بالحرارة (هاز) قد تسقط أدناه 500 درجة مئوية, تسبب في التليين إذا لم يكن إعادة العمر. - التصنيع المضافة (SLM/EBM): مساحيق الألومنيوم غرامة (حجم الجسيمات 15-45 ميكرون) في
يتطلب دمج سرير المسحوق الليزر أو عوارض الإلكترون التي تولد درجات حرارة محلية 1,000 درجة مئوية+ للتعويض عن الانعكاس العالي والتوصيل.
يجب أن تقلل معلمات العملية من المفاتيح والترش, على الرغم من انخفاض نقطة الانصهار من الألومنيوم من الصلب.
تصميم المعالجة الحرارية & العمل الساخن
تبقى جداول التزوير أو البثق أقل بكثير 350-550 درجة مئوية (662-1 022 ° f)- لتجنب ذوبان أولي.
بعد تشكيل, غالبًا ما تخضع سبائك الحلول بالقرب من 515-535 درجة مئوية (959-995 درجة فهرنهايت) والتخفيف لإنشاء T6 أو غيرها من الإغراءات.
كفاءة إعادة التدوير
صهر الألومنيوم الثانوي يذوب معظم السبائك في 700-720 درجة مئوية (1 292-1 328 ° f),
تحقيق 90-95 % استعادة في ~ 0.5–0.8 كيلو واط/كيلوغرام-طاقة أقل (1,400-1600 درجة مئوية / 2–4 kWh/kg).
8. مقارنات مع المعادن الأخرى
| مادة | الصلبة | سائل | ملحوظات |
|---|---|---|---|
| الألومنيوم النقي (1100) | 660.3 درجة مئوية (1 220.5 ° f) | 660.3 درجة مئوية (1 220.5 ° f) | نقطة انصهار واحدة; لا نطاق التجميد. |
| نحاس (C11000) | 1 084 درجة مئوية (1 983.2 ° f) | 1 084 درجة مئوية (1 983.2 ° f) | يستخدم على نطاق واسع في الأسلاك الكهربائية والسباكة. |
| الصلب الكربوني (A36) | ~ 1 425 درجة مئوية (2 597 ° f) | ~ 1 540 درجة مئوية (2 804 ° f) | يختلف النطاق الدقيق قليلاً مع محتوى الكربون. |
| الفولاذ المقاوم للصدأ (304) | ~ 1 385 درجة مئوية (2 525 ° f) | ~ 1 450 درجة مئوية (2 642 ° f) | سبيكة كروم نيكل مع مقاومة جيدة للتآكل. |
| النحاس (C360) | ~ 907 درجة مئوية (1 664.6 ° f) | ~ 940 درجة مئوية (1 724 ° f) | سبيكة النحاس والزنك تستخدم على نطاق واسع للأجزاء الميكانيكية. |
| البرونز (C93200) | ~ 920 درجة مئوية (1 688 ° f) | ~ 1 000 درجة مئوية (1 832 ° f) | سبيكة النحاس النحاسية المستخدمة للمحامل والتروس. |
| الزنك (99.99%) | 419.5 درجة مئوية (787.1 ° f) | 419.5 درجة مئوية (787.1 ° f) | الطلاء المشترك والمعادن. |
| المغنيسيوم (AZ91D) | ~ 595 درجة مئوية (1 103 ° f) | ~ 650 درجة مئوية (1 202 ° f) | المعدن خفيف الوزن, في كثير من الأحيان ألعاب مع الألومنيوم. |
| التيتانيوم (غرام 2) | 1 665 درجة مئوية (3 029 ° f) | 1 665 درجة مئوية (3 029 ° f) | قوة عالية, خفيف الوزن, ومقاوم التآكل. |
سبيكة الألومنيوم 6061 |
~ 582 درجة مئوية (1 079.6 ° f) | ~ 650 درجة مئوية (1 202 ° f) | البثق الشائع/سبائك تزوير; نطاق التجميد ~ 68 درجة مئوية (122 ° f). |
| سبيكة الألومنيوم A356 | ~ 577 درجة مئوية (1 071 ° f) | ~ 615 درجة مئوية (1 139 ° f) | سبيكة يلقي (al -7 SI -0.3 mg); نطاق التجميد الضيق (~ 38 درجة مئوية / 68 ° f). |
| سبيكة الألومنيوم 7075 | ~ 475 درجة مئوية (887 ° f) | ~ 635 درجة مئوية (1 175 ° f) | سبيكة الفضاء عالي القوة; نطاق تجميد واسع (~ 160 درجة مئوية / 288 ° f). |
| النيكل (99.5%) | 1 455 درجة مئوية (2 651 ° f) | 1 455 درجة مئوية (2 651 ° f) | مقاوم للتآكل, تطبيقات درجات الحرارة العالية. |
| الكروم (99.5%) | 1 907 درجة مئوية (3 465.4 ° f) | 1 908 درجة مئوية (3 466.4 ° f) | صعب للغاية ومقاوم للبلى. |
| القصدير (99.8%) | 231.9 درجة مئوية (449.4 ° f) | 231.9 درجة مئوية (449.4 ° f) | يستخدم في الجنود والطلاء. |
9. خاتمة
نقطة انصهار الألمنيوم, 660.32 درجة مئوية, المراسي عدد لا يحصى من العمليات الصناعية, من الصهر الأساسي إلى التصنيع الإضافي المتقدم.
عتبة ذوبان منخفضة نسبيا تقلل من استهلاك الطاقة, يسارع إعادة التدوير,
وتبسيط الصب مقارنة بالمعادن العليا مثل النحاس والصلب.
مع استمرار الصناعات في الدفع لأخف وزنا, أقوى, ومكونات الألومنيوم أكثر تعقيدًا,
سيظل فهم وإدارة سلوك ذوبان الألمنيوم أمرًا بالغ الأهمية.
مزيد من البحوث في شيء النانو, ذوبان الضغط الشديد, وطرق التدفئة الموفرة للطاقة
لتعميق فهمنا لهذا الانتقال التأسيسي - الصلب إلى السائل - الذي يحدد دور الألومنيوم في المعادن الحديثة.
