ألمنيوم 5083-H321
مقدمة عن ألومنيوم 5083-H321
ألومنيوم 5083-H321 هو سبيكة ألومنيوم-مغنيسيوم-منغنيز مُقساة بالتشوه (strain-hardened) ومُثبتة (stabilized) ومعروفة بمقاومتها الممتازة للتآكل، خاصة في مياه البحر والبيئات الصناعية العدوانية. تشير حالة H321 إلى أن المادة خضعت للتقسية بالتشوه ثم التثبيت لتحسين مقاومتها للتشقق الناتج عن تآكل الإجهاد (SCC) والتآكل التقشّري (Exfoliation).
يُعد ألومنيوم 5083-H321 مناسبًا جدًا لعمليات التشغيل باستخدام ماكينات CNC لإنتاج قطع دقيقة في القطاعات البحرية والدفاعية والأنظمة الكريوجينية والنقل، حيث تُعد القوة طويلة الأمد ومقاومة التآكل ضرورية ضمن التجميعات الملحومة أو الحاملة للأحمال.
الخواص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لألومنيوم 5083-H321
التركيب الكيميائي (النموذجي)
العنصر | نطاق التركيب (٪ بالوزن) | الدور الرئيسي |
|---|---|---|
الألومنيوم (Al) | المتبقي | المعدن الأساسي، يوفر مقاومة للتآكل |
المغنيسيوم (Mg) | 4.0–4.9 | يحسن القوة ومقاومة التآكل في مياه البحر |
المنغنيز (Mn) | 0.4–1.0 | يعزز المتانة ويحسن مقاومة التعب |
الكروم (Cr) | 0.05–0.25 | يزيد مقاومة التآكل ويحسن البنية الحبيبية |
السيليكون (Si) | ≤0.40 | عنصر متبقٍ |
الحديد (Fe) | ≤0.40 | عنصر متبقٍ |
النحاس (Cu) | ≤0.10 | عنصر متبقٍ |
الزنك (Zn) | ≤0.25 | عنصر متبقٍ |
الخواص الفيزيائية
الخاصية | القيمة (النموذجية) | المعيار / شرط الاختبار |
|---|---|---|
الكثافة | 2.66 جم/سم³ | ASTM B311 |
نطاق الانصهار | 570–640°م | ASTM E299 |
الموصلية الحرارية | 121 واط/م·ك عند 25°م | ASTM E1952 |
الموصلية الكهربائية | 28٪ IACS عند 20°م | ASTM B193 |
معامل التمدد الحراري | 25.3 ميكرومتر/م·°م | ASTM E228 |
السعة الحرارية النوعية | 900 جول/كجم·ك | ASTM E1269 |
معامل المرونة | 70 جيجا باسكال | ASTM E111 |
الخواص الميكانيكية (حالة H321)
الخاصية | القيمة (النموذجية) | معيار الاختبار |
|---|---|---|
مقاومة الشد | 305–340 ميجا باسكال | ASTM E8/E8M |
مقاومة الخضوع (0.2٪) | 215–250 ميجا باسكال | ASTM E8/E8M |
الاستطالة | ≥10٪ | ASTM E8/E8M |
الصلادة | 85–95 HB | ASTM E10 |
مقاومة التعب | 110–130 ميجا باسكال | ASTM E466 |
مقاومة الصدم | ممتازة | ASTM E23 |
الخصائص الرئيسية لألومنيوم 5083-H321
مقاومة فائقة للتآكل البحري (ASTM G31): صُمم للتعرض الطويل لمياه البحر؛ يشكل ألومنيوم 5083-H321 طبقة أكسيد مستقرة جدًا ويقاوم التنقّر والتآكل بين الحبيبات حتى في الهياكل الملحومة.
مُثبت لمنع التآكل التقشّري وSCC: تمنح حالة H321 مقاومة ممتازة للتشقق الناتج عن تآكل الإجهاد في الألواح السميكة ووصلات اللحام، مع تحقيق أو تجاوز متطلبات ASTM B928 وASTM G66 للبيئات البحرية.
قابلية لحام ممتازة مع تشوه محدود: أداء ممتاز مع معدن الحشو 5356 في لحام MIG/TIG. وبعد اللحام، يحتفظ السبيك بأكثر من 90٪ من قوته في منطقة التأثر الحراري (HAZ).
أداء كريوجيني ممتاز: يُظهر ليونة ومتانة مرتفعتين تحت -200°م، ما يجعله مناسبًا لخزانات وأنظمة التبريد العميق.
سبيكة غير قابلة للمعالجة الحرارية مع ثبات أبعادي جيد: تُكتسب القوة عبر التشغيل على البارد والتثبيت بدلًا من المعالجة الحرارية، ما يضمن اتساق الخصائص في المكونات الكبيرة المشغلة.
تحديات وحلول تشغيل ألومنيوم 5083-H321 باستخدام CNC
تحديات التشغيل
سلوك التصلّب بالتشغيل (Work Hardening): قد يؤدي إلى نتوءات (Burrs) مفرطة وتآكل الأداة إذا تم القطع بعنف دون أدوات حادة.
طبيعة لاصقة للمادة: قد تلتصق بحواف الأداة عند ارتفاع الحرارة أو ضعف إخلاء الرايش.
التحكم بالرايش في المقاطع الطويلة: غالبًا ما تُشغل من ألواح كبيرة، ما يتطلب كواسر رايش وتحسين التبريد.
استراتيجيات التشغيل المحسّنة
اختيار الأداة
المعيار | التوصية | السبب |
|---|---|---|
مادة الأداة | كربيد مطلي بـ TiAlN أو أدوات PCD | يقلل الالتصاق والتآكل أثناء القطع الطويل |
الهندسة | زاوية جرف كبيرة، كواسر رايش | يحسن التشطيب السطحي وإزالة الرايش بكفاءة |
سرعة القطع | 200–350 م/دقيقة | يمنع الضرر الحراري وتليّن الأداة |
معدل التغذية | 0.10–0.30 مم/دورة | توازن بين التشطيب والإنتاجية |
سائل التبريد | تدفق غامر أو ضغط عالٍ (30–50 بار) | يحافظ على جودة السطح ودقة الأبعاد |
معلمات قطع ألومنيوم 5083-H321 (وفق معيار ISO 513)
العملية | السرعة (م/دقيقة) | التغذية (مم/دورة) | عمق القطع (مم) | ضغط سائل التبريد (بار) |
|---|---|---|---|---|
تشغيل خشن | 200–280 | 0.20–0.30 | 2.0–3.5 | 30–50 (تدفق) |
تشغيل نهائي | 280–350 | 0.05–0.10 | 0.2–1.0 | 40–60 (تدفق/رذاذ) |
المعالجة السطحية لأجزاء ألومنيوم 5083-H321 المشغلة باستخدام CNC
الأكسدة الأنودية: توفر الأنودة من النوع الثاني حماية زخرفية بسماكة 10–25 ميكرومتر؛ بينما تضيف الأنودة الصلبة حتى 50 ميكرومتر لمقاومة التآكل.
الطلاء بالمسحوق: طلاءات بوليستر أو إيبوكسي بسماكة 60–100 ميكرومتر للاستخدام البحري أو المعماري.
التلميع الكهروكيميائي: يعزز مقاومة التعب ويحسن سلوك مقاومة التآكل للأجزاء الحاملة للأحمال.
التخميل: يُستخدم مع الأنودة أو الألوداين لتحسين نظافة السطح قبل المعالجة.
التفريش: يوفر تشطيبات مطفية Ra 1.0–1.6 ميكرومتر مناسبة للألواح الجمالية أو الإطارات المكشوفة.
طلاء ألوداين: طبقة كرومات تحويلية متوافقة مع MIL-DTL-5541 لحاويات الإلكترونيات والأجزاء المطلية.
الطلاء بالأشعة فوق البنفسجية: يحمي القطع البحرية والخارجية من البهتان وتغير اللون والعوامل الجوية.
الطلاء باللكر: يضيف لمعانًا ويحسن المقاومة الكيميائية للأجزاء ذات متطلبات العرض.
التطبيقات الصناعية لألومنيوم 5083-H321
القطاع البحري: هياكل بدن مشغلة بـ CNC، وحواجز (Bulkheads)، وألواح سطح (Deck Panels)، وخزانات توازن (Ballast Tanks) تتطلب مقاومة لمياه البحر وسلامة في اللحام.
الدفاع: تدريع المركبات، وحاويات بحرية، وأغلفة رادار تتطلب قوة عالية وقابلية لحام ممتازة.
الأنظمة الكريوجينية: مكونات خزانات LNG، وفلنجات الأنابيب، وأنظمة الدعم العاملة تحت -150°م.
النقل: هياكل مقطورات خفيفة، وحاويات بطاريات، وأنظمة أسفل الهيكل للشاحنات وعربات السكك الحديدية.
المعدات الصناعية: قطع مشغلة بـ CNC تتعرض للأحماض أو المواد الكيميائية أو الرطوبة، بما في ذلك أغطية HVAC وأغلفة الضغط.
استكشف المدونات ذات الصلة
