العربية

6061ألمنيوم

ألمنيوم 6061 هو سبيكة ألمنيوم قابلة للمعالجة الحرارية، توفر قوة ممتازة، وقابلية تشغيل عالية، ومقاومة قوية للتآكل، مما يجعلها مثالية للأجزاء المشغلة باستخدام CNC في تطبيقات الطيران والبحر والهياكل.

مقدمة عن ألومنيوم 6061

ألومنيوم 6061 هو سبيكة ألومنيوم مشغولة متعددة الاستخدامات قابلة للمعالجة الحرارية، تتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل، وقوة ميكانيكية جيدة، وقابلية لحام رائعة. إن تركيبتها المتوازنة تجعلها أكثر سبائك الألومنيوم استخدامًا على نطاق واسع في تطبيقات التشغيل باستخدام CNC التي تتطلب متانة خفيفة الوزن وقوة متوسطة إلى عالية.

يُعد ألومنيوم 6061 مناسبًا جدًا لإنتاج أجزاء ألومنيوم مُشغَّلة بتقنية CNC بدقة عالية مع سماحات ضيقة وتشطيب سطحي ممتاز ودقة أبعاد متسقة. وبفضل قابليته الجيدة للتشغيل والتشكيل، تُستخدم مكونات ألومنيوم 6061 على نطاق واسع في صناعات السيارات والطيران والإلكترونيات الاستهلاكية والقطاع البحري والهياكل الإنشائية.

الخصائص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لألومنيوم 6061

التركيب الكيميائي (نموذجي)

العنصر	نطاق التركيب (% وزني)	الدور الرئيسي
الألومنيوم (Al)	الباقي	العنصر الأساسي، خفيف الوزن ومقاوم للتآكل
المغنيسيوم (Mg)	0.8–1.2	يزيد القوة ومعدل التصلب بالتشغيل
السيليكون (Si)	0.4–0.8	يعزز القوة ومقاومة التآكل/الاهتراء
الحديد (Fe)	≤0.7	عنصر متبقٍ
النحاس (Cu)	0.15–0.4	يزيد الصلادة ومقاومة التعب
الكروم (Cr)	0.04–0.35	يحسن مقاومة التآكل والمتانة
الزنك (Zn)	≤0.25	عنصر متبقٍ
التيتانيوم (Ti)	≤0.15	مُحسِّن حجم الحبيبات

الخصائص الفيزيائية

الخاصية	القيمة (نموذجية)	المعيار/شرط الاختبار
الكثافة	2.70 جم/سم³	ASTM B311
درجة الانصهار	582–652°C	ASTM E299
التوصيل الحراري	167 واط/م·ك عند 25°C	ASTM E1952
التوصيل الكهربائي	43% IACS عند 20°C	ASTM B193
معامل التمدد	23.6 ميكرومتر/م·°C	ASTM E228
السعة الحرارية النوعية	896 جول/كجم·ك	ASTM E1269
معامل المرونة	68.9 جيجا باسكال	ASTM E111

الخصائص الميكانيكية (حالة T6)

الخاصية	القيمة (نموذجية)	معيار الاختبار
مقاومة الشد	290–310 ميجا باسكال	ASTM E8/E8M
حد الخضوع (0.2%)	240–276 ميجا باسكال	ASTM E8/E8M
الاستطالة	≥12%	ASTM E8/E8M
الصلادة	95 HB	ASTM E10
مقاومة التعب	96 ميجا باسكال (حد أقصى 500 ميجا باسكال)	ASTM E466
مقاومة الصدمات	متوسطة	ASTM E23

الخصائص الرئيسية لألومنيوم 6061

قابلية تشغيل فائقة: يحقق ألومنيوم 6061 في حالة T6 تصنيف قابلية تشغيل بنسبة 90% مقارنةً بنحاس القطع الحر (C36000 = 100%). وهو يدعم معدلات تغذية تصل إلى 0.3 مم/دورة وسرعات قطع تتجاوز 500 م/دقيقة باستخدام أدوات كربيد في ظروف التشغيل الجاف أو تبريد الرذاذ الخفيف.

مقاومة التآكل: يشكل 6061 طبقة سطحية كثيفة من أكسيد الألومنيوم (Al₂O₃) توفر مقاومة ممتازة للتآكل الجوي وتآكل مياه البحر. وعند إجراء الأكسدة الأنودية، يجتاز اختبار رش الملح ASTM B117 لمدة 1000 ساعة دون تنقر ملحوظ.

قابلية اللحام واستعادة المتانة بعد اللحام: متوافق مع عمليات MIG وTIG (سبائك حشو AWS A5.10 مثل ER4045 أو ER5356). ويمكن لأجزاء 6061-T6 المعالجة حراريًا استعادة ما يصل إلى 80% من حد الخضوع الأصلي بعد المعالجة الحرارية اللاحقة للحام عند 160–190°C لمدة 8–10 ساعات.

نسبة قوة إلى وزن عالية: بكثافة 2.70 جم/سم³ ومقاومة شد تقارب ~310 ميجا باسكال في حالة T6، يوفر 6061 قوة نوعية تقارب 115 كيلو نيوتن·م/كجم—ما يجعله سبيكة إنشائية مفضلة في المقاطع المبثوقة والهياكل ذات الدرجة الجوية.

ثبات أبعادي: يقلل الإجهاد المتبقي المنخفض والتوصيل الحراري العالي (167 واط/م·ك) من التشوه أثناء التشغيل عالي السرعة وتغيرات الحرارة، ويدعم سماحات تصل إلى ±0.005 مم في تطبيقات CNC الدقيقة.

الالتزام بالمعايير العالمية: يطابق 6061 أو يتجاوز المواصفات الدولية مثل ASTM B209 (للألواح)، وB221 (للمقاطع المبثوقة)، وISO 6361-2، ما يضمن موثوقية المادة لسلاسل التوريد الصناعية العالمية.

تحديات وحلول التشغيل باستخدام CNC لألومنيوم 6061

تحديات التشغيل

الحافة المتراكمة (BUE): قد تلتصق المادة بأداة القطع عند السرعات المنخفضة، مما يضعف التشطيب السطحي.
التمدد الحراري: قد يؤثر معامل التمدد العالي على الثبات الأبعادي في المكونات الدقيقة.
التحكم بالرقائق: قد تعيق الرقائق الطويلة والمستمرة العمليات الآلية أو الميزات الدقيقة.

استراتيجيات تشغيل مُحسّنة

اختيار الأداة

المعيار	التوصية	السبب
مادة الأداة	كربيد غير مطلي أو كربيد مطلي بـ TiB₂	يقلل BUE ويطيل عمر الأداة
الهندسة	زاوية ميل كبيرة، مجرى مصقول	يحسن إخلاء الرقائق ويقلل الاحتكاك
سرعة القطع	250–600 م/دقيقة	محسّنة للحصول على تشطيب سطحي نظيف
معدل التغذية	0.10–0.30 مم/دورة	يحافظ على عمر أداة جيد وسُمك رقائق مناسب
سائل التبريد	تبريد رذاذي أو غمر	يضبط الحرارة ويطرد الرقائق

معلمات القطع لألومنيوم 6061 (مطابقة ISO 513)

العملية	السرعة (م/دقيقة)	التغذية (مم/دورة)	عمق القطع (مم)	ضغط التبريد (بار)
تشغيل خشن	250–350	0.15–0.30	2.0–5.0	20–30 (غمر)
تشغيل نهائي	400–600	0.05–0.15	0.2–1.0	30–50 (رذاذ/غمر)

المعالجة السطحية لأجزاء ألومنيوم 6061 المُشغَّلة بتقنية CNC

الأكسدة الأنودية: تعزز مقاومة التآكل ومقاومة الاهتراء مع توفير تشطيبات سطحية تجميلية بعدة ألوان. وتزيد الأكسدة الصلبة من صلادة السطح حتى 400 HV.
الطلاء بالمسحوق: يضيف طبقة حماية سميكة ومتينة (عادةً 60–100 ميكرومتر) مع مقاومة ممتازة للأشعة فوق البنفسجية والمواد الكيميائية.
الصقل الكهربائي: ينتج أسطحًا فائقة النعومة ومقاومة للتآكل بقيم خشونة Ra ≤0.2 ميكرومتر، مثالية للمكونات الطبية وغرف النظافة.
التخميل: يزيل الملوثات المدمجة ويستعيد طبقة الأكسيد، مما يعزز مقاومة التآكل في تجميعات الألومنيوم الدقيقة.
التفريش: يخلق تشطيبات سطحية مطفية أو ساتانية (Ra ~0.8–1.6 ميكرومتر) للتطبيقات الزخرفية والوظيفية.
طلاء ألُودين: يوفر حماية من التآكل مع الحفاظ على التوصيل الكهربائي دون تغيير أبعاد القطعة—ويستخدم على نطاق واسع في الطيران والإلكترونيات.
الطلاء بالأشعة فوق البنفسجية (UV): تشطيب واقٍ سريع المعالجة يوفر شفافية عالية ومقاومة للخدش وإحكامًا للسطح لأجزاء الألومنيوم ذات الدرجة التجميلية.
الطلاء بالورنيش: يحسن المظهر بطبقة لامعة أو مطفية، ويحمي أسطح الألومنيوم من بصمات الأصابع والتآكل البيئي.