يوفر الألومنيوم المصبوب من الألومنيوم A356 قوة شد تبلغ حوالي 220-320 ميجا باسكال وقوة المردود 160-180 ميجا باسكال. هذه الميزة تجعل الألومنيوم A356 خيارًا جيدًا لصب القوالب. تتكون سبائك الألومنيوم هذه من سبائك الألومنيوم من الألومنيوم والسيليكون وشرائح أخرى. يمكنك معالجتها بالحرارة بسهولة لتعزيز الخواص الميكانيكية باستخدام طريقة التقسية T6.
في هذه المقالة، ستتعرف في هذه المقالة على أساسيات الألومنيوم A356 في مجالي السيارات والفضاء. بالإضافة إلى ذلك، ستفهم تركيبة الألومنيوم A356 ومزاياه وعملية الصب والمعالجة الحرارية.
ما هو الألومنيوم A356 ومكوناته
سبائك الألومنيوم A356 يُستخدم بشكل أساسي لتصنيع الأجزاء المتكاملة. فهي تقلل الوزن دون الإخلال بالقوة. تتمتع هذه السبيكة بمقاومة مذهلة للتآكل، وسيولة لا تصدق، ونسبة قوة إلى وزن مذهلة، وخصائص كبيرة.
تتكامل بنيته المجهرية مع الكثير من الانقسامات. ويتعلق ذلك بتشعبات الألومنيوم، والسيليكون سهل الانصهار، والجسيمات البينية المعدنية الحاملة للحديد مع طور توازن Mg2Si.
عادةً ما يتم الاحتفاظ بتركيبة سبيكة الألومنيوم A356:
- 05% ألومنيوم 05%
- 7% (Si) سيليكون 7% (Si)
- 35% (Mg) مغنيسيوم 35% (Mg) المغنيسيوم
- 2% (النحاس) 2% (النحاس)
- الحديد 2% (Fe) 2%
- 1% (Zn) الزنك
- المنجنيز 1% (Mn) المنغنيز
معايير ومواصفات الألومنيوم A356 A356
تعتبر المعايير المحددة والمتطلبات الأساسية للتطبيقات عوامل حاسمة في صب سبائك الألومنيوم. وقد طورت الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (ASTM) هذه المعايير والمواصفات. يخضع هذا العامل الجدير بالملاحظة لتعزيز سلامة ودرجة المشاريع. يتم تصنيعها مع تفضيل الاستخدام الصناعي والاستخدام الاستهلاكي.
معايير ASTM B618 لمعايير ASTM B618 لصب الألومنيوم A356 بالقالب
وبناءً على ذلك، يتم التعامل مع ASTM B618 كمعيار ومواصفات لسبائك الألومنيوم 356 المسبوكة من سبائك الألومنيوم. يتم استخدامه لتطبيقات الأغراض العامة. ويتضمن التركيب الكيميائي للمسبوكات. ويعتمد المصبوبون الممارسات الكيميائية أو الطيفية الكيميائية لتحديد معيار المنتجات.
المواصفة القياسية SAE AMS-A-21180 لصب الألومنيوم A356 بالقالب
يعد معيار SAE AMS-A-21180 لسبك الألومنيوم A356 من SAE هو المواصفات. التي تهتم بالقوة الفائقة لسبك الألومنيوم المسبوك من الألومنيوم. وهو يغطي السمات التالية الضرورية للقطاعات العسكرية أو الفضائية أو الدفاعية:
- ذوبان 6 سبائك
- أربع فئات تفتيش
- أربع درجات للجودة الإشعاعية
- ست فئات من الخواص الميكانيكية
خواص الألومنيوم A356
فهم الخواص الميكانيكية والفيزيائية المحورية لسبائك الألومنيوم A356 في كل من ظروفها المصبوبة (F) والمعالجة حرارياً T6:
| الخواص الميكانيكية | ||
| الممتلكات | كما سبك (A356-F) | معالج حرارياً T6 |
| قوة الشد | 160 ميجا باسكال | 260 ميجا باسكال |
| قوة المردود | 95 ميجا باسكال | 228 ميجا باسكال |
| الاستطالة | 10.7% | 6-10% |
| الصلابة (برينل) | 55 هـ ب | 70 هـ ب |
| الكثافة | 2.68 جم/سم مكعب | 2.68 جم/سم مكعب |
| الخصائص الفيزيائية | |
| الممتلكات | القيمة |
| الكثافة | 2.68 جم/سم مكعب |
| نقطة الانصهار | 570 - 580°C |
| التوصيل الحراري | 151 - 159 واط/م - كلفن |
| معامل التمدد الخطي | 21.5 - 23.5 × 10-⁶ /°C |
| السعة الحرارية النوعية | 963 جول/كجم-درجة مئوية |
| التوصيل الكهربائي | 33 - 36 % IACS |
ألومنيوم A356 للسيارات والفضاء الجوي
استحوذت سبائك الألومنيوم A356 وجزيئات الألومنيوم المصبوبة عالية التكامل على اهتمام كبير من صناعات السيارات والفضاء. ويرجع ذلك إلى الطلب المتزايد على تخفيض الوزن في المركبات. وعلاوة على ذلك، يتم استخدامه في مجموعة من التطورات لإثراء فعالية الوقود ومقاصد التحكم في الانبعاثات. اكتشف الخصائص الأساسية التالية للألومنيوم A356 لصناعة السيارات والفضاء الجوي:
- نسبة قوة إلى وزن عالية
- قابلية صب وسيولة ممتازة
- مقاومة التآكل والمتانة
- قابلية لحام جيدة
نسبة قوة إلى وزن عالية
تجعل مجموعة متنوعة من الميزات خفيفة الوزن والنسبة المثلى بين القوة والكثافة سبيكة A356 مناسبة لقطاعات الطيران والسيارات.
تبلغ كثافة سبيكة الألومنيوم A356 حوالي 2.68 جم/سم3. وهذا أقل من المعادن الأخرى، مثل الفولاذ.
وعلاوة على ذلك، يزيد تحريض المغنيسيوم مع A356 من قوة الشد والخضوع بعد التكييف الحراري T6.
قابلية صب وسيولة ممتازة
تتميز سبيكة الألومنيوم 356 بخصائص ممتازة في قابلية الصب والسيولة. كما أن نقطة انصهارها المنخفضة وسيولتها تعمل على سلاسة الحشو في تجويف القالب. وهذا يقلل من فرصة الانكماش.
وعلى وجه الخصوص، يُفضَّل استخدامها في تصنيع الأجزاء المعقدة الشكل لشركات الطيران والسيارات.
بصرف النظر عن ذلك، فإن قابلية الصب في متغير A356 تمكّن صانعي القوالب من إنتاج مخرجات ذات تشطيبات نوعية.
مقاومة التآكل والمتانة
وتُعزى قدرة سبيكة A356 على مقاومة التآكل والمتانة الاستثنائية التي تتميز بها السبيكة A356. يمكن لهذه السبيكة أن تستمر في الظروف القاسية وتمنع الجسيمات من التسبب في الصدأ. ولهذا السبب يتم تسخيرها بشكل رائع في قطاعي الطيران والقطاع البحري، حيث تتعرض التطبيقات للأجواء الخارجية.
قابلية لحام جيدة
يقلل تحريض سبيكة A356 بمحتوى السليكون من سبيكة A356 من خطأ التكسير الساخن أثناء اللحام. تعرض هذه السبيكة قابلية لحام جيدة. وهذا يسمح لعمال المعادن بإنشاء أجزاء متكاملة ذات أشكال دقيقة وقدرة وظيفية. ويُفضّل استخدام هذه السبيكة في تطبيقات الطيران والسيارات حيث يتطلب المنتج سلامة لحام عالية.
مزايا مصبوبات الألومنيوم A356
مزايا قطاع السيارات
يتيح استخدام سبائك 356 المسبوكة للمهندس إنتاج أجزاء السيارات ذات الأشكال الهندسية المعقدة ذات الأداء الوظيفي. تعزز ميزاتها خفيفة الوزن من كفاءة استهلاك الوقود في السيارات، وهو أمر مطلوب في الوقت الحاضر. فيما يلي بعض التطبيقات الأكثر شيوعًا في صناعة السيارات المصنوعة من قالب الصب A356:
- كتل المحرك
- رؤوس الأسطوانات
- العجلات
- أجزاء التعليق
كتل المحرك
يقلل استخدام صب A356 في كتل المحرك من عوامل الوزن غير المرغوب فيها. ويسمح بزيادة فعالية الوقود ويوفر مزيجاً مقنعاً من تبديد الحرارة وانخفاض درجات حرارة التشغيل. وهذا ضروري لتشغيل المحرك لفترة طويلة.
رؤوس الأسطوانات
يمنع الصب بالقالب A356 فرص حدوث تشققات في الأسطوانات. ويوفر قابلية صب ممتازة لتجنب عيوب الانكماش. أدى ذلك إلى توليد رؤوس أسطوانات نهائية عالية الجودة ذات أشكال معقدة.
العجلات
العجلات هي الجزء الأكثر وضوحاً في السيارة. التي تتحدى البيئات القاسية والطرق غير المستقرة. يحمي الألومنيوم A356 هيكل العجلات من الصدأ ويضمن أداءً يدوم طويلاً وأكثر موثوقية.
أجزاء التعليق
تشكل سبائك A356 المسبوكة من سبيكة A356 صفات إجهاد كبيرة تجاه مكونات التعليق. التي تعاني من الإجهاد المستمر. وهي تدعم تحسين سلامة التطبيقات وطول عمرها الافتراضي.
مزايا قطاع الفضاء الجوي
تعمل صناعة الطيران على تقييم التكنولوجيا والابتكارات الجديدة باستمرار. فهي تعمل باستمرار على تحسين موثوقية ووظائف المواد والمكونات المستخدمة، بما في ذلك محرك السلامة.
وعلى وجه الخصوص، تُعد الاستفادة من الألومنيوم A356 محورية. فقد تم استخدامه في مجموعة من التطبيقات في قطاع الطيران. وقد ساهم ذلك في كفاءة تشريع الطائرات وسلامتها. تحقق من بعض الأجزاء الفضائية المذكورة أدناه المصنوعة من الألومنيوم A356:
- هياكل الطائرات
- أجزاء المركبة الفضائية
- التصميمات الداخلية للطائرات
- العجلات
هياكل الطائرات
سبائك الألومنيوم A356 مصبوبة بالقالب يُستغل لتقوية السلامة الهيكلية لعناصر الطائرات. فخصائصه الخفيفة الوزن وقوته تجعله متفوقاً في تصنيع العوائد الهيكلية. ويشمل ذلك مكونات الأجنحة وجسم الطائرة ومعدات الهبوط وأجزاء المحرك.
أجزاء المركبة الفضائية
تعتبر المادة A356 عنصرًا جديرًا بالملاحظة في بناء المركبات الفضائية وتطبيقات الأقمار الصناعية. ويمكنها مقاومة قسوة السياق الفضائي.
التصميمات الداخلية للطائرات
ونظرًا لخصائص A356 غير الموزونة والمقاومة للتآكل، يتم استخدامه لتجميع إطارات المقاعد وجدران المقصورة والمكونات غير الهيكلية.
معدات الهبوط والعجلات
Vehicle and aircraft applications’ wheels and landing gear require tremendous strength and wearability to withstand harsh temperatures. Aluminum alloy die casting provides pivotal strength and thermal stability.
طرق الصب للألومنيوم A356
يجب على المصنعين اختيار الطرق المفضلة. وزن ميزات السبيكة بناءً على متطلبات الإنتاج. والجدير بالذكر أن هناك ثلاث تقنيات أساسية لصب سبيكة الألومنيوم A356:
- صب القوالب الدائمة للألومنيوم A356 الدائم
- صب الجبس للتصاميم المعقدة
- الصب الاستثماري للمكونات الدقيقة
صب القوالب الدائمة للألومنيوم A356 الدائم
يُطلق على نهج الصب بالقالب الدائم أيضًا الصب بالقالب بالجاذبية. في هذه المرحلة، يتم صهر السبيكة A356 عند درجة الحرارة المطلوبة. بعد ذلك، تتدفق المادة المنصهرة في قالب الصلب أو الحديد القابل لإعادة الاستخدام. بعد التنقية، يُترك المعدن ليبرد أو يتصلب. يتم إخلاء القالب ليترك الجزء المعدني المنتج.
المزايا:
- توفير خصائص ميكانيكية ممتازة
- فعالة من حيث التكلفة
- قوالب قابلة لإعادة الاستخدام
- التصلب السريع
- إنتاج أجزاء معقدة ذات تشطيب نوعي.
- يسمح بإنشاء بنية الحبوب
- توفير قوة استثنائية مقارنةً بالصب بالرمل.
صب الجبس للتصاميم المعقدة
الخطوة الأولى في صب الجبس هي تطوير النمط. استخدم المطاط أو المعدن لتشكيل النمط حول خطوط الفراق. ثم، اسكب ملاط الجص بالتساوي حول النمط، مع تحديد سمك الجدار بحوالي 1.5 مم.
بعد ذلك، استخرج النموذج وابدأ بخبز الجص. قم بإذابة السبيكة A356 لحقنها في الجص المخبوز. قم بتجميد السائل وفك قالب الجص لترك الجزء المصنّع.
المزايا:
- مناسبة لإنشاء مصبوبات رقيقة الجدران لتصميمات الأجزاء المعقدة
- ابتكر منتجات بتفاصيل دقيقة
- إنتاج تفاوتات متقاربة
- يسمح بالمرونة والتعبئة السلسة
- فعالة من حيث التكلفة
الصب الاستثماري للمكونات الدقيقة
ابدأ بتشكيل أنماط الشمع بشكل منفصل عن طريق قالب حقن معدني. قم بتجميعها لتشكيل البوابة أو نظام التوصيل المعدني العداء. اغمس نمط الشمع المجمّع في ملاط السيراميك واتركه يجف. بعد ذلك، ستبدأ عملية صهر مكونات الألومنيوم A356. اسكب السبيكة المسيلة في النمط واتركها للتصلب.
المزايا:
- إنتاج المكونات بدقة متناهية
- تقليل نفايات المواد إلى الحد الأدنى
- تقليل الحاجة إلى التصنيع الآلي اللاحق
- توفير دقة الأبعاد
- إنتاج أجزاء معقدة
عمليات المعالجة الحرارية لتحسين خصائص الألومنيوم A356
تعمل عملية المعالجة الحرارية لسبائك الألومنيوم A356 على تحسين خصائصها المتعددة. فهي تتضمن القوة والصلابة وقابلية التشكيل والمرونة وما إلى ذلك. وازن العوامل الحاسمة أثناء اختيار خبراء المعالجة الحرارية.
استخدم مستلزمات المعالجة الحرارية الحديثة لمساعدتك في إعداد درجات الحرارة المناسبة. نذكر هنا بعض ممارسات المعالجة الحرارية الأكثر شيوعًا لسبائك A356.
- المعالجة الحرارية T5 لتحسين الصلابة
- المعالجة الحرارية T6 لأقصى قوة
المعالجة الحرارية T5 لتحسين الصلابة
عملية المعالجة الحرارية T5 هي التقنية الأكثر تعقيدًا لتعزيز خصائص السبيكة. يتم عصر السبيكة المصهورة على الفور وتترك لتجف عند درجة حرارة متوسطة. بمعنى آخر، يتم زيادة الصلابة إلى مقياس ويبستر للصلابة من 8-12 يتم تبريدها بالهواء.
المعالجة الحرارية T6 لأقصى قوة
تشتمل عملية المعالجة الحرارية T6 على المعالجة الحرارية بالمحلول والتبريد بالماء والتعتيق لتعزيز قوة الشد والليونة لسبائك الصب A356.
أثناء تقييم الحرارة T6، يتم ضغط سبائك الألومنيوم المصهورة A356 وتبريدها باستخدام الماء. تستغرق هذه الاستراتيجية حوالي خمس عشرة ساعة تقريبًا ومن المعروف أنها تُثري القوة القصوى للسبائك إلى مقياس صلابة ويبستر من 12-15.
الخلاصة:
ويرفع الاستخدام الغزير لسبائك الألومنيوم A356 dei المسبوكة من سبائك الألومنيوم من معايير السلامة في أنظمة الطيران والسيارات. توفر هذه المادة سمات متعددة. ومن الأمثلة على ذلك مقاومة التآكل والمتانة ونسبة القوة إلى الوزن العالية والليونة وخفة الوزن. وهذا يلبي الاحتياجات التشغيلية المختلفة للعديد من الصناعات التكنولوجية.
لطالما استفاد رواد الأعمال من هذه السبيكة في تصنيع أجزاء ذات كفاءة عالية في استهلاك الوقود وخفة الوزن وتحسين الأداء. علاوة على ذلك، يمكنهم ترقية صلابة أو قوة هذه المادة من خلال تنفيذ العديد من العمليات الحرارية التي تتضمن T5 وT6.