ألمنيوم 6061-T6
مقدمة عن ألومنيوم 7075-T6
ألومنيوم 7075-T6 هو سبيكة ألومنيوم عالية المتانة بمستوى طيران (Aerospace-grade) في أكثر حالاته الحرارية شيوعًا. يشير ترميز T6 إلى معالجة حرارية بالحلّ (Solution Heat Treatment) تليها شيخوخة اصطناعية (Artificial Aging)، ما ينتج عنه أعلى مستويات القوة والصلادة. لذلك يُعد مناسبًا للتطبيقات الهيكلية التي تتطلب أقصى مقاومة للتعب وثباتًا أبعاديًا عاليًا.
ألومنيوم 7075-T6 يُستخدم على نطاق واسع في التشغيل باستخدام CNC لصناعات الطيران، ورياضات المحركات، والدفاع، وتجهيزات/قواعد التثبيت والأغلفة الصناعية الثقيلة، وذلك بفضل قابليته الممتازة للتشغيل ونسبة القوة إلى الوزن العالية.
الخصائص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لألومنيوم 7075-T6
التركيب الكيميائي (نموذجي)
العنصر | نطاق التركيب (% وزني) | الدور الرئيسي |
|---|---|---|
الألومنيوم (Al) | الباقي | قاعدة خفيفة الوزن مع مقاومة للتآكل |
الزنك (Zn) | 5.1–6.1 | عنصر التقوية الأساسي عبر التقسية بالترسيب |
المغنيسيوم (Mg) | 2.1–2.9 | يزيد القوة والصلادة |
النحاس (Cu) | 1.2–2.0 | يحسن الصلادة والتوصيل الحراري |
الكروم (Cr) | 0.18–0.28 | يعزز مقاومة التآكل والتماسك البنيوي |
الحديد (Fe) | ≤0.50 | عنصر متبقٍ |
السيليكون (Si) | ≤0.40 | عنصر متبقٍ |
المنغنيز (Mn) | ≤0.30 | عنصر متبقٍ |
التيتانيوم (Ti) | ≤0.20 | عنصر لتنقية الحبيبات |
الخصائص الفيزيائية
الخاصية | القيمة (نموذجية) | المعيار/شرط الاختبار |
|---|---|---|
الكثافة | 2.81 جم/سم³ | ASTM B311 |
درجة الانصهار | 477–635°C | ASTM E299 |
التوصيل الحراري | 130 واط/م·ك عند 25°C | ASTM E1952 |
التوصيل الكهربائي | 33% IACS عند 20°C | ASTM B193 |
معامل التمدد | 21.2 ميكرومتر/م·°C | ASTM E228 |
السعة الحرارية النوعية | 960 جول/كجم·ك | ASTM E1269 |
معامل المرونة | 71.7 جيجا باسكال | ASTM E111 |
الخصائص الميكانيكية (حالة T6)
الخاصية | القيمة (نموذجية) | معيار الاختبار |
|---|---|---|
مقاومة الشد | 570 ميجا باسكال | ASTM E8/E8M |
حد الخضوع (0.2%) | 505 ميجا باسكال | ASTM E8/E8M |
الاستطالة | ≥7% | ASTM E8/E8M |
الصلادة | 175 HB | ASTM E10 |
مقاومة التعب | 160 ميجا باسكال | ASTM E466 |
مقاومة الصدمات | عالية | ASTM E23 |
الخصائص الرئيسية لألومنيوم 7075-T6
قوة استثنائية ومقاومة ممتازة للتعب: يُعد 7075-T6 من أقوى سبائك الألومنيوم المتاحة، وهو مثالي عندما تتعرض المكوّنات لأحمال ديناميكية ومتكررة بمرور الوقت. ويبلغ حد التعب لديه حوالي ~160 ميجا باسكال، وهو يتفوق على كثير من بدائل الفولاذ عند المقارنة على أساس الوزن.
قابلية تشغيل ممتازة: تعمل حالة T6 على موازنة القوة العالية مع قابلية تشغيل جيدة. وهو متوافق مع أدوات الكربيد بسرعات عالية، ما يسمح بتحقيق سماحات ضيقة تصل إلى ±0.005 مم مع تشطيبات سطحية ممتازة.
كثافة منخفضة وأداء مرتفع: بكثافة 2.81 جم/سم³ ومقاومة شد 570 ميجا باسكال، يحقق 7075-T6 قوة نوعية تتجاوز 200 كيلونيوتن·م/كجم—ممتاز للتصاميم خفيفة الوزن بمستوى طيران.
مقاومة تآكل متوسطة: رغم أنه ليس مقاومًا للتآكل بطبيعته مثل 6061، إلا أن أداء 7075-T6 يتحسن بشكل كبير عند دعمه بعمليات الأكسدة الأنودية أو طلاء ألُودين.
ثبات حراري: يحافظ على الأداء الميكانيكي في بيئات تصل إلى 125–150°C، ما يجعله مناسبًا للأجزاء المعرضة لحرارة تشغيلية أو ناتجة عن الاحتكاك.
تحديات وحلول التشغيل باستخدام CNC لألومنيوم 7075-T6
تحديات التشغيل
تآكل الأدوات: قد تتآكل أدوات القطع مبكرًا دون اختيار مناسب أو تبريد كافٍ بسبب الصلادة العالية.
التصلّب بالتشغيل: يتطلب معدلات تغذية ثابتة لتجنب ارتداد الأداة أو تكوّن مناطق صلادة موضعية.
تراكم الحرارة: قد تؤثر الحرارة المتولدة أثناء القطع على السماحات إذا لم يتوفر تبريد كافٍ.
استراتيجيات تشغيل مُحسّنة
اختيار الأداة
المعيار | التوصية | السبب |
|---|---|---|
مادة الأداة | كربيد مطلي TiAlN | يتحمل درجات الحرارة العالية والتآكل الكاشط |
الهندسة | ميل متوسط، حافة حادة | يوازن بين عمر الأداة وإزالة الرقائق |
سرعة القطع | 150–250 م/دقيقة | يقلل التشوه الحراري وفشل حافة القطع |
معدل التغذية | 0.08–0.20 مم/دورة | يضمن حمولة رقائق ثابتة |
سائل التبريد | تبريد غمر عالي الضغط (≥30 بار) | يدير الحرارة ويحسن طرد الرقائق |
معلمات قطع ألومنيوم 7075-T6 (مطابقة ISO 513)
العملية | السرعة (م/دقيقة) | التغذية (مم/دورة) | عمق القطع (مم) | ضغط التبريد (بار) |
|---|---|---|---|---|
تشغيل خشن | 150–200 | 0.15–0.20 | 2.0–4.0 | 30–50 (غمر) |
تشغيل نهائي | 200–250 | 0.05–0.10 | 0.2–1.0 | 50–80 (رذاذ/غمر) |
المعالجة السطحية لأجزاء ألومنيوم 7075-T6 المُشغَّلة بتقنية CNC
الأكسدة الأنودية: توفر الأنودة الكبريتية Type II طبقات مقاومة للتآكل بسماكات 5–25 ميكرومتر. وتُنتج الأنودة الصلبة Type III طبقات أكسيد حتى 50 ميكرومتر مع صلادة سطحية بين 400–600 HV، ما يعزز مقاومة الاهتراء وقد يحسن عمر التعب حتى 25%.
الطلاء بالمسحوق: تطبيق كهروستاتيكي بسماكات طبقة 60–120 ميكرومتر. يوفر مقاومة أفضل للأشعة فوق البنفسجية والمتانة ضد الاحتكاك والحماية الكيميائية. تتراوح درجات حرارة المعالجة عادةً بين 150–200°C.
الصقل الكهربائي: يقلل خشونة السطح من Ra 1.2 ميكرومتر إلى ≤0.2 ميكرومتر. ويحسن مقاومة التآكل حتى 3×، ويُستخدم غالبًا في مثبتات الطيران والمكوّنات البصرية.
التخميل: وفق ASTM A967، يزيل التخميل كيميائيًا ملوثات الحديد الحرة. ورغم أنه ليس شائعًا كمعالجة نهائية لـ 7075، إلا أنه يُستخدم كمعالجة تمهيدية قبل الطلاء أو الطلاء بالمسحوق.
التفريش: ينتج تشطيبات جمالية بخشونة Ra 0.8–1.6 ميكرومتر. يحسن تحضير السطح للطلاءات ويمنح مظهرًا مطفيًا أو ساتانيًا موحدًا للأجزاء المرئية.
طلاء ألُودين: متوافق مع MIL-DTL-5541F. طبقة التحويل الكروماتي تحافظ على التوصيلية وتوفر مقاومة للتآكل دون تغيير الأبعاد—مهم جدًا في إلكترونيات الطيران.
طلاء UV: يُطبق بسماكات 5–15 ميكرومتر ويُعالج بالأشعة فوق البنفسجية. يعزز الصفاء البصري ومقاومة الخدش (حتى صلادة 3H) وإحكام مقاومة الرطوبة في الأجزاء ذات التشطيب العالي.
طلاء الورنيش: يوفر طبقة حماية لامعة أو مطفية بسماكة 10–30 ميكرومتر. يحافظ على الأسطح ذات السماحات الضيقة من الأكسدة وتدهور المظهر.
التطبيقات الصناعية لألومنيوم 7075-T6
الطيران والفضاء: عوارض الأجنحة، والدعامات الهيكلية، والحواجز (Bulkheads)، وحوامل المحركات تحت أحمال تعب.
الدفاع والتجهيزات التكتيكية: مكوّنات مُشغَّلة بتقنية CNC، وهياكل طائرات بدون طيار، ودعامات وحوامل بمواصفات عسكرية.
السيارات: أجزاء سباقات عالية الأداء—أذرع تعليق، ومفاصل توجيه، ووصلات أعمدة نقل الحركة.
الروبوتات: أذرع هيكلية خفيفة، ونهايات تنفيذ (End Effectors)، وحوامل حمولة تتطلب صلابة وسرعة.
العدد وتجهيزات التثبيت: جيجات دقيقة، وقوالب، وقواعد قوالب للطيران تتطلب ثباتًا تحت الحمل.
استكشف المدونات ذات الصلة
