3003ألمنيوم
مقدمة عن ألومنيوم 3003
ألومنيوم 3003 هو سبيكة ألومنيوم-منغنيز غير قابلة للمعالجة الحرارية، معروفة بمقاومتها الممتازة للتآكل وقابليتها الجيدة للتشغيل/التشكيل وقوتها المتوسطة. وباعتباره جزءًا من سلسلة 3xxx، فإنه يُستخدم على نطاق واسع في التطبيقات التي تتطلب سلامة هيكلية ومتانة بيئية دون الحاجة إلى معالجة حرارية.
وبفضل قابليته الفائقة للتشكيل وقابليته الممتازة للحام، ألومنيوم 3003 يُستخدم كثيرًا في التشغيل باستخدام ماكينات CNC لإنتاج أغلفة ولوحات وحوامل ومعدات طهي وزخارف تشطيب عبر صناعات السلع الاستهلاكية ومعالجة الأغذية والبناء.
الخواص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لألومنيوم 3003
التركيب الكيميائي (النموذجي)
العنصر | نطاق التركيب (٪ بالوزن) | الدور الرئيسي |
|---|---|---|
الألومنيوم (Al) | المتبقي | العنصر الأساسي ذو مقاومة للتآكل |
المنغنيز (Mn) | 1.0–1.5 | يزيد القوة ومقاومة التآكل |
النحاس (Cu) | 0.05–0.20 | يحسن الخواص الميكانيكية |
الحديد (Fe) | ≤0.70 | عنصر متبقٍ |
السيليكون (Si) | ≤0.60 | عنصر متبقٍ |
الزنك (Zn) | ≤0.10 | عنصر متبقٍ |
عناصر أخرى | ≤0.15 (الإجمالي) | عناصر متبقية مجمعة |
الخواص الفيزيائية
الخاصية | القيمة (النموذجية) | المعيار / شرط الاختبار |
|---|---|---|
الكثافة | 2.73 جم/سم³ | ASTM B311 |
نطاق الانصهار | 643–655°م | ASTM E299 |
الموصلية الحرارية | 163 واط/م·ك عند 25°م | ASTM E1952 |
الموصلية الكهربائية | 38٪ IACS عند 20°م | ASTM B193 |
معامل التمدد الحراري | 23.1 ميكرومتر/م·°م | ASTM E228 |
السعة الحرارية النوعية | 900 جول/كجم·ك | ASTM E1269 |
معامل المرونة | 69 جيجا باسكال | ASTM E111 |
الخواص الميكانيكية (حالة H14)
الخاصية | القيمة (النموذجية) | معيار الاختبار |
|---|---|---|
مقاومة الشد | 140–180 ميجا باسكال | ASTM E8/E8M |
مقاومة الخضوع (0.2٪) | 120 ميجا باسكال | ASTM E8/E8M |
الاستطالة | ≥10٪ | ASTM E8/E8M |
الصلادة | 45–55 HB | ASTM E10 |
مقاومة التعب | 55 ميجا باسكال | ASTM E466 |
مقاومة الصدمات | عالية | ASTM E23 |
الخصائص الرئيسية لألومنيوم 3003
مقاومة تآكل متوافقة مع ASTM G31: يُظهر ألومنيوم 3003 أداءً ممتازًا في البيئات المعرضة للأكسدة مثل الأجواء البحرية ومناطق معالجة الأغذية. يفي أو يتجاوز معايير ASTM G31 لمقاومة التآكل في رذاذ الملح والظروف الحمضية الخفيفة.
قابلية تشغيل/تشكيل مُقيّمة 9/10 على مؤشر SAE لقابلية التشكيل: وفقًا لـ SAE J452، يوفر 3003 قابلية ممتازة للتشغيل على البارد ويمكن سحبه عميقًا وثنيه أو ختمه دون تشقق، مما يجعله مثاليًا للأجزاء ذات الهندسيات المعقدة ومكونات الصفائح المُشكّلة.
قوة أعلى بنسبة 20% من ألومنيوم سلسلة 1100: مع مقاومة خضوع تقارب 120 ميجا باسكال في حالة H14، يوفر ألومنيوم 3003 قوة أعلى بحوالي ~20% من ألومنيوم درجة 1100 مع الحفاظ على ليونة ومزايا وزن مماثلة.
قابلية لحام تلبي كود AWS D1.2 للألومنيوم الإنشائي: يمكن لحامه بسهولة باستخدام تقنيات MIG وTIG التقليدية، ويحافظ على القوة ومقاومة التآكل في منطقة اللحام عند استخدام سلك حشو ER4045 أو ER5356.
غير قابل للمعالجة الحرارية لكن يمكن تقسيته بالانفعال إلى حالات H14 وH16 وH18: لا يمكن تقوية 3003 عبر العمليات الحرارية، لكنه يمكن تقسيته بالانفعال حتى حالة H18 لزيادة القوة مع الحفاظ على قابلية التشكيل—مناسب للأجزاء المُثبتة ميكانيكيًا.
تحديات وحلول تشغيل ألومنيوم 3003 باستخدام CNC
تحديات التشغيل
طبيعة لينة ولاصقة: قد تلتصق المادة بأسطح الأداة، مما يؤثر على التشطيب والدقة.
القوة المنخفضة تؤدي إلى زوائد على الحواف (Burring): يتطلب تغذيات محسّنة وأدوات حادة لتجنب تشوه السطح.
ضعف التحكم في الرايش: ينتج رايشًا طويلًا وخيطيًا قد يتداخل مع مسارات الأدوات الآلية.
استراتيجيات التشغيل المحسّنة
اختيار الأداة
المعيار | التوصية | السبب |
|---|---|---|
مادة الأداة | أدوات كربيد مطلية بـ DLC أو TiCN | تمنع التصاق الألومنيوم وتطيل عمر الأداة |
الهندسة | حواف حادة، وأسنان/سطوح جرف مصقولة | تحسن التشطيب وتدفق الرايش |
سرعة القطع | 250–400 م/دقيقة | تمكّن قطعًا نظيفًا مع احتكاك سطحي منخفض |
معدل التغذية | 0.10–0.25 مم/دورة | يحافظ على الدقة البُعدية |
سائل التبريد | رذاذ خفيف أو نفخ هواء | يُحكِم التحكم بالحرارة ويمنع إعادة قطع الرايش |
معلمات قطع ألومنيوم 3003 (وفق معيار ISO 513)
العملية | السرعة (م/دقيقة) | التغذية (مم/دورة) | عمق القطع (مم) | ضغط سائل التبريد (بار) |
|---|---|---|---|---|
تشغيل خشن | 250–300 | 0.20–0.25 | 2.0–3.5 | 25–35 (رذاذ) |
تشغيل نهائي | 300–400 | 0.05–0.10 | 0.2–1.0 | 30–50 (رذاذ/نفخ هواء) |
المعالجة السطحية لأجزاء ألومنيوم 3003 المشغلة باستخدام CNC
الأكسدة الأنودية: تعزز مقاومة الاهتراء والأكسدة. تُعد طبقات النوع الثاني بسماكة 10–25 ميكرومتر مناسبة للتطبيقات الجمالية والاحتكاك الخفيف.
الطلاء بالمسحوق: يوفر تشطيبات متينة بسماكة 60–100 ميكرومتر لمكونات المستهلك والبناء.
التلميع الكهروكيميائي: يحقق تشطيبات فائقة النعومة لتطبيقات الأغذية أو التطبيقات الطبية.
التخميل: يضمن نظافة السطح قبل الطلاء أو التغليف.
التفريش: يكوّن تشطيبات Ra 1.0–1.6 ميكرومتر تُستخدم للتطبيقات الزخرفية والداخلية.
طلاء ألوداين: طلاء تحويل كرومات للأجزاء الإلكترونية أو قطع السيارات التي تتطلب موصلية ومقاومة للتآكل.
الطلاء بالأشعة فوق البنفسجية: يضيف طبقة حماية شفافة ومقاومة لتغير اللون.
الطلاء باللكر: يوفر لمعانًا وثباتًا لونيًا وحماية من الرطوبة.
التطبيقات الصناعية لألومنيوم 3003
معالجة الأغذية والمشروبات: أدوات الطهي، وخزانات تخزين بدرجة غذائية، وأغطية أجهزة مطبخ مشغلة باستخدام CNC.
أنظمة التكييف والتهوية (HVAC): مجاري الهواء، والألواح، ومكونات المبخر التي تتطلب مقاومة للتآكل وقابلية للتشكيل.
البناء والعمارة: الأسقف، والكسوة، والتشطيبات الزخرفية، والألواح الهيكلية المشغلة لأداء جمالي ومقاومة للعوامل الجوية.
المنتجات الاستهلاكية: أغلفة وأغطية وأجزاء زخرفية مشغلة في الإلكترونيات والأثاث والمنتجات المنزلية.
النقل: ألواح خفيفة الوزن، وخزانات وقود، وحوامل حماية في المقطورات والأنظمة المتنقلة.
استكشف المدونات ذات الصلة
