5083ألمنيوم
مقدمة عن الألومنيوم 5083
الألومنيوم 5083 هو سبيكة ألومنيوم-مغنيسيوم-منغنيز غير قابلة للمعالجة الحرارية، معروفة بمقاومتها الاستثنائية للتآكل، وقوتها العالية في حالة التليين (Annealed)، وأدائها الممتاز في البيئات القاسية. إن مقاومتها الفائقة لمياه البحر والمواد الكيميائية الصناعية تجعلها مثالية لتطبيقات الصناعات البحرية والنقل.
تؤدي هذه السبيكة أداءً جيدًا في التشغيل الآلي CNC للمكونات الهيكلية الثقيلة، وخزانات الوقود، وأجزاء بناء السفن، والأوعية الكريوجينية (Cryogenic). وبفضل قابلية اللحام الموثوقة وقابلية التشغيل الآلي المتوسطة، فإن الألومنيوم 5083 يُعد خيارًا مثاليًا للمكونات التي تتطلب القوة ومقاومة التآكل والاستقرار طويل الأمد.
الخصائص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية للألومنيوم 5083
التركيب الكيميائي (النموذجي)
العنصر | نطاق التركيب (% وزني) | الدور الرئيسي |
|---|---|---|
الألومنيوم (Al) | المتبقي | معدن الأساس الذي يوفر خفة الوزن ومقاومة التآكل |
المغنيسيوم (Mg) | 4.0–4.9 | عنصر التقوية الرئيسي ويعزز مقاومة التآكل |
المنغنيز (Mn) | 0.4–1.0 | يعزز المتانة وأداء مقاومة التعب |
الكروم (Cr) | 0.05–0.25 | يحسن مقاومة التآكل ومقاومة الإجهاد |
الحديد (Fe) | ≤0.40 | عنصر متبقٍ |
السيليكون (Si) | ≤0.40 | عنصر متبقٍ |
النحاس (Cu) | ≤0.10 | انخفاض المحتوى يحافظ على مقاومة التآكل |
الزنك (Zn) | ≤0.25 | عنصر متبقٍ |
التيتانيوم (Ti) | ≤0.15 | تنقية الحبيبات |
الخصائص الفيزيائية
الخاصية | القيمة (نموذجية) | المعيار / حالة الاختبار |
|---|---|---|
الكثافة | 2.66 جم/سم³ | ASTM B311 |
نقطة الانصهار | 570–640°C | ASTM E299 |
التوصيل الحراري | 121 واط/م·ك عند 25°C | ASTM E1952 |
التوصيل الكهربائي | 28% IACS عند 20°C | ASTM B193 |
معامل التمدد الحراري | 25.1 ميكرومتر/م·°C | ASTM E228 |
السعة الحرارية النوعية | 900 جول/كجم·ك | ASTM E1269 |
معامل المرونة | 72.5 جيجا باسكال | ASTM E111 |
الخصائص الميكانيكية (حالة H116 / O)
الخاصية | القيمة (نموذجية) | معيار الاختبار |
|---|---|---|
مقاومة الشد | 305–340 ميجا باسكال (H116) | ASTM E8/E8M |
حد الخضوع (0.2%) | 215–240 ميجا باسكال (H116) | ASTM E8/E8M |
الاستطالة | ≥12% (H116)، ≥18% (O) | ASTM E8/E8M |
الصلادة | 80 HB (H116) | ASTM E10 |
مقاومة التعب | 115 ميجا باسكال | ASTM E466 |
مقاومة الصدم | ممتازة | ASTM E23 |
الخصائص الرئيسية للألومنيوم 5083
مقاومة فائقة للتآكل: إن الأداء الممتاز في مياه البحر ورذاذ الملح والبيئات الكيميائية يجعل 5083 سبيكة مفضلة للتطبيقات البحرية والدفاعية وتطبيقات الخزانات. كما يُظهر عدم حدوث تشقق تآكل إجهادي في البيئات ذات تركيزات الكلوريد العالية.
قوة عالية في الحالة غير المعالجة حراريًا: يحقق مقاومة شد تصل إلى 340 ميجا باسكال دون معالجة حرارية—وهو مثالي للهياكل الملحومة والخزانات الكريوجينية حيث يجب تجنب التشوه الحراري.
قابلية لحام ممتازة: يدعم لحام MIG وTIG مع انخفاض طفيف في القوة ضمن المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ). ويُستخدم معدن الحشو 5183 أو 5356 عادةً للحفاظ على السلامة الهيكلية.
قابلية تشغيل آلي متوسطة: تصنيف قابلية التشغيل الآلي حوالي ~55% مقارنةً بالنحاس الحر القطع. تتيح هندسة الأداة المناسبة وتقنيات إخلاء الرايش الوصول إلى سماحات ±0.01 مم وخشونة سطح Ra ≤1.6 µm في الأجزاء النهائية.
متانة كريوجينية واستقرار أبعادي: يعمل بشكل جيد عند درجات حرارة دون الصفر، مما يجعله مناسبًا لنقل الغاز الطبيعي المسال (LNG) وتطبيقات التخزين البارد في مجال الطيران والفضاء.
تحديات وحلول التشغيل الآلي CNC للألومنيوم 5083
تحديات التشغيل
تكوّن الحافة المتراكمة (BUE): التصاق المادة بالأدوات أثناء التشغيل بسرعات منخفضة.
صلادة أقل: تؤدي إلى تآكل الأداة وخدش السطح (Galling) دون إعداد مناسب لحافة القطع.
حساسية لتشوهات اللحام: تتطلب تثبيتًا مسطحًا وربطًا ثابتًا للحفاظ على الدقة البعدية بعد اللحام.
استراتيجيات تشغيل مُحسّنة
اختيار الأدوات
المعيار | التوصية | المبرر |
|---|---|---|
مادة الأداة | كربيد غير مطلي أو كربيد مطلي بـ TiB₂ | يسيطر على BUE وتآكل الحافة |
الهندسة | زاوية جرف موجبة، ومجارٍ واسعة للرايش | يعزز تدفق الرايش ويخفض قوى القطع |
سرعة القطع | 150–300 م/دقيقة | يوازن بين الحرارة وتشطيب السطح |
معدل التغذية | 0.10–0.30 مم/دورة | يمنع اهتزاز الأداة ويضمن تشطيب السطح |
سائل التبريد | تبريد بالغمر عالي التدفق | يبرد منطقة القطع ويزيل الرايش |
معلمات قطع الألومنيوم 5083 (التوافق مع ISO 513)
العملية | السرعة (م/دقيقة) | التغذية (مم/دورة) | عمق القطع (مم) | ضغط سائل التبريد (بار) |
|---|---|---|---|---|
تشغيل خشن | 150–220 | 0.15–0.30 | 2.0–4.0 | 20–30 (غمر) |
تشغيل نهائي | 220–300 | 0.05–0.15 | 0.2–1.0 | 30–50 (غمر) |
المعالجة السطحية لأجزاء الألومنيوم 5083 المُشغّلة CNC
الأنودة: توفر الأنودة من النوع الثاني (Type II) حماية من التآكل بسماكة أكسيد 5–25 ميكرومتر. وتحسن الأنودة الصلبة من النوع الثالث (Type III) مقاومة الاهتراء حتى سماكة أكسيد 50 ميكرومتر؛ ومع ذلك، وبسبب ارتفاع محتوى المغنيسيوم، قد تختلف تجانسية اللون.
الطلاء بالمسحوق: طبقة بسماكة 60–120 ميكرومتر تحسن مقاومة الأشعة فوق البنفسجية والاهتراء والمواد الكيميائية المسببة للتآكل. تُطبق كهروستاتيكيًا وتُعالج حراريًا عند ~200°C.
التلميع الكهربائي: يحقق تشطيبًا أقل من Ra 0.2 ميكرومتر، مما يعزز نظافة الجزء وعمر التعب لتطبيقات الغرف النظيفة أو الطيران والفضاء.
التخميل: يُطبق قبل الطلاء أو الإحكام لإزالة الملوثات وتعزيز استقرار طبقة الأكسيد.
التمشيط (Brushing): أسطح Ra 0.8–1.6 ميكرومتر للتشطيبات المعمارية والملصقات أو الألواح الزخرفية.
طلاء الألودين: تحويل كروماتي وفق MIL-DTL-5541F يضيف مقاومة للتآكل ويحافظ على الموصلية للتطبيقات البحرية والإلكترونيات.
طلاء UV: طبقات شفافة بسماكة 5–15 ميكرومتر تحسن مقاومة الخدش والمواد الكيميائية على المكونات عالية الظهور.
طلاء الورنيش: أفلام شفافة بسماكة 10–30 ميكرومتر تحمي اللافتات ولوحات التحكم من التآكل وتآكل المناولة.
التطبيقات الصناعية للألومنيوم 5083
التطبيقات البحرية: هياكل السفن والأسطح والمكونات تحت الماء لما توفره من مقاومة للتآكل وسلامة في اللحام.
النقل: ألواح هيكلية وخزانات كريوجينية ومقطورات تتطلب نسبة قوة إلى وزن عالية.
الدفاع: صفائح تدريع وهياكل بحرية وأغلفة متنقلة معرضة للبيئات التآكلية أو ظروف ساحة المعركة.
الطاقة: مبادلات حرارية ومكونات خزانات LNG ودعامات أنابيب تتطلب موثوقية حرارية وميكانيكية.
الأنظمة المعمارية: واجهات وأغطية وعناصر هيكلية تُستخدم في المناخات الرطبة أو الصناعية.
استكشف المدونات ذات الصلة
