EN
يؤثر شكل المقطع العرضي لمقاطع إطار الألومنيوم بشكل مباشر على كفاءتها الهيكلية وملاءمتها للتطبيق. ويحدد التصميم الهندسي قدرة التحمل، ومقاومة الالتواء، والتوافق مع أنظمة التوصيل. ويعطي المهندسون أولوية للهندسة الخاصة بالمقاطع لتحقيق نسبة مثلى بين القوة والوزن، مع تقليل هدر المواد إلى الحد الأدنى.
عندما يتعلق الأمر بالإطارات الهيكلية، فإن الأنابيب المربعة والمستطيلة من الألومنيوم موجودة في كل مكان تقريبًا لأنها تتحمل قوى الانحناء بشكل جيد جدًا. والأرقام تدعم هذا أيضًا؛ إذ يمكن لهذه الأشكال تحمل وزن أكبر بنسبة تتراوح بين 40 إلى 60 بالمئة مقارنة بالأنابيب الدائرية المستخدمة في أنظمة العوارض المماثلة. ومع ذلك، لا تزال للأنابيب الدائرية أهميتها، خاصة في التطبيقات التي تتطلب دورانًا سلسًا مثل سيور النقل أو واجهات المباني المنحنية الأنيقة التي نراها حاليًا. ووفقًا لبيانات حديثة من تقرير حول مواد البناء المعماري نُشر العام الماضي، فإن المقاطع المستطيلة تمثل ما يقارب 60 بالمئة من جميع الإطارات الهيكلية في تصاميم المستودعات الحديثة. وهذا أمر منطقي حقًا، حيث تحتاج معظم مرافق التخزين إلى هياكل قوية ومستقرة لا تنثني تحت الأحمال الثقيلة.
توفر القنوات على شكل حرف C وصولاً مفتوحًا لدمج الأسلاك والأنابيب في الأقسام المعيارية. وتُشكل المقاطع على شكل حرف U أماكن جلوس طبيعية للوح الزجاج في الجدران الستارية دون الحاجة إلى دعامات إضافية. وتقلل هذه التكوينات وقت التجميع بنسبة 25–35% مقارنة بالدعامات المعقدة المصممة خصيصًا، وفقًا للمعايير الصناعية للتصميم.
تُقلد المقاطع على شكل حرف H قدرة العوارض الفولاذية على شكل حرف I في توزيع الأحمال، مع وزن أقل بنسبة 50%، مما يجعلها مثالية لأنظمة الرافعات العلوية. وتُستخدم الأنواع المتغيرة على شكل حرف T كأعمدة هيكلية في وحدات الرفوف وأقواس صفائف الطاقة الشمسية، حيث تمنع الحواف الانزياح الجانبي تحت الأحمال الديناميكية.
الانحناءة بزاوية 90° في المقاطع على شكل حرف L تجعلها دعامات زاوية فعالة لإطارات النوافذ وغلافات الآلات. ويُبسّط هذا الشكل عملية البناء الوحدوي من خلال توفير نقاط وصل مهندسة مسبقًا للمكونات المتعامدة، مما يقلل متطلبات اللحام بنسبة تصل إلى 70% في الهياكل الجاهزة.
تلعب مقاطع الإطارات الألومنيومية أدوارًا وظيفية مميزة عبر الصناعات، حيث تعتمد قطاعات البناء والتصنيع تصاميم متخصصة لتحقيق أداء موجه. فيما يلي التصنيفات الرئيسية:
يستخدم المهندسون مقاطع ألومنيوم مفرغة ذات مقاطع عرضية مستطيلة أو مربعة للهياكل الداعمة في الجسور والمنشآت الصناعية. وغالبًا ما تُستخدم سبيكة 6061-T6، والتي تحقق قوة شد تزيد عن 45,000 رطل/بوصة مربعة مع توفير 40% من الوزن مقارنةً بالفولاذ.
تدمج الملامح العازلة من الألومنيوم حواجز حرارية من البولي أميد تقلل انتقال الحرارة بنسبة 60٪ مقارنة بالمقاطع الصلبة. هذا التصميم يمنع التكاثف ويستوفي متطلبات ENERGY STAR®، مما يجعله ضروريًا للجدران الستارية الحديثة وأنظمة الزجاج منخفض الانبعاث.
تثبت الملامح القنوية ذات الجدران الرقيقة الألواح الزجاجية في واجهات المباني الشاهقة من خلال توزيع قوة الضغط، مع أخاديد مدمجة للفواصل تضمن إحكام الهواء. تتيح ملامح الحواف التركيب دون استخدام أدوات للوحات المعمارية والإشارات من خلال آليات الإغلاق السريع.
تُهيمن أنظمة الإطارات الألومنيومية ذات الشقوق T على بنية أتمتة المصانع بسبب قابليتها للتعديل الوحدات. تتيح نمط الشقوق القياسي تجميع خطوط الإنتاج بسرعة أكبر بنسبة 87٪ مقارنة بالإطارات الفولاذية الملحومة، مع خصائص امتصاص الاهتزاز التي تمدد عمر المعدات.
توفر ملفات الألومنيوم الشائعة مثل الزوايا على شكل حرف L، والأقسام على شكل حرف T، والقنوات على شكل حرف U خيارات جاهزة وبأسعار معقولة لتلبية المتطلبات الهيكلية اليومية. تتوافق معظم هذه الأشكال المصنعة في المصانع مع معايير الجودة ISO 9001، مما يجعل تركيبها سريعًا لأشياء مثل رفوف التخزين أو القواعد البسيطة للآلات. إن القياسات الموحدة تساعد فعلاً في تصميم الهياكل، خاصةً وأن الأنابيب المستطيلة التي يبلغ قياسها حوالي 40 × 80 مليمتر وتلك القطع الزاوية ذات الأبعاد التي تقارب 25 × 25 × 3 مم سُمكًا تُستخدم بشكل واسع في مشاريع البناء الوحداتية عبر مختلف الصناعات.
بالنسبة للمشاريع التي تتطلب أشكالاً غير عادية مثل قنوات التبريد الداخلية في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء أو ممرات الكابلات المدمجة، فإن العناصر النمطية المخصصة من الألومنيوم تُظهر كفاءة عالية جداً من حيث الاستفادة القصوى من المواد. وفقاً لتقرير اتجاهات التصميم للعام الماضي، يُستخدم نحو ثلثي أعمال الأتمتة الصناعية حالياً عناصر نمطية مصنوعة حسب القياس، مما يقلل من عدد القطع المطلوبة بنسبة تتراوح بين ثلاثين إلى أربعين في المئة تقريباً. ما يجعل هذا الأسلوب ذا قيمة كبيرة هو أن المهندسين يمكنهم دمج وظائف متعددة مختلفة فتحات تركيب، ومساحات للتمدد الحراري، إلخ داخل قطعة واحدة بدلاً من استخدام مكونات منفصلة. وهذا يقلل من الوقت المستغرق في التجميع وكذلك من الوزن الكلي للمنتج النهائي.
للمزرعة الشمسية التي بُنيت في إحدى المناطق الصحراوية الجافة حيث تكون العواصف الرملية شائعة، احتاج المهندسون إلى مقاطع ألومنيوم قادرة على تحمل كل من القوى الالتوائية والتآكل المستمر الناتج عن الرمال. وقد اختاروا مقاطع مربعة مخصصة مقاس 150 × 150 مليمترًا مصنوعة من سبيكة 6063-T6. وتم تزويد هذه المقاطع بحواجز داخلية خاصة لمنع انتشار الغبار في جميع الأنحاء، كما جاءت مثقوبة مسبقًا بفتحات لتتمكن فرق التركيب من تعديل زوايا الميل حسب الحاجة. ما النتيجة؟ استغرق العمل في الموقع حوالي نصف الوقت المعتاد مع أنظمة الدعامات التقليدية. وتحملت هذه المقاطع بنجاح الرياح التي تزيد سرعتها عن 140 كيلومترًا في الساعة، وهي نتيجة مثيرة للإعجاب بالنظر إلى القسوة الشديدة للظروف الصحراوية على المعدات.
تصل معظم الملفات القياسية خلال حوالي يومين إلى ثلاثة أيام عمل، وتكلف ما بين 8 إلى 15 دولارًا لكل متر طولي. أما الحلول المصنوعة حسب الطلب فتستغرق وقتًا أطول بكثير، وعادةً ما يستغرق الأمر من 6 إلى 8 أسابيع لأنها تحتاج إلى أدوات خاصة وإعدادات تصنيع إضافية. وقد قام خبراء في الصناعة بالبحث في هذا الموضوع بشكل موسع، وأظهرت نتائجهم أن اللجوء إلى التصنيع حسب الطلب يمكن أن يوفر على الشركات ما يتراوح بين 18٪ إلى 27٪ على المدى الطويل عند استخدامه بكميات كبيرة. تأتي هذه التوفيرات أساسًا من الحاجة إلى صيانة أقل وعمليات تجميع أرخص لاحقًا. وعند التعامل مع النماذج الأولية أو الطلبات الأصغر، يجد العديد من المصنّعين أن أفضل نتيجة تتحقق من خلال الجمع بين الأساليب. إذ يؤدي استخدام ملف قياسي مع إضافة بعض اللمسات الميكانيكية الإضافية غالبًا إلى الوصول إلى النقطة المثالية التي تبقى فيها التكاليف الأولية معقولة، مع تلبية جميع المواصفات الأداء الضرورية.
يشكل سبائك الألومنيوم 6063 حوالي 68٪ من جميع أنظمة الهياكل المعمارية في جميع أنحاء العالم، لأنها تحقق التوازن المثالي بين سهولة البثق وقدرتها على مقاومة التآكل. ما يميز هذا السبيكة هو تركيبها من المغنيسيوم والسيليكون، الذي يمنحها أسطحًا ناعمة جدًا ومثالية للعناصر المرئية التي يراها الناس، مثل إطارات النوافذ أو الجدران الستارية في المباني. وفقًا لبيانات جمعية الألومنيوم لعام 2023، فإن هذه المادة تمتلك قوة خضوع تبلغ تقريبًا 21 ميجا باسكال. قد لا يبدو هذا قويًا جدًا بالمقارنة مع المعادن الأخرى، لكنه يعمل بشكل ممتاز في الأجزاء التي لا تحتاج إلى تحمل أحمال ثقيلة. بالإضافة إلى ذلك، يحب المصنعون التعامل مع هذه المادة نظرًا لإمكانية إنتاج أشكال معقدة بتكلفة معقولة خلال عملية البثق.
بينما يُعطى سبائك 6063 أولوية للقابلية للتشكيل، فإن ألومنيوم 6061 يقدم أداءً ميكانيكيًا متفوقًا للأطر الصناعية. ويُفضّل هذا السبيكة التي تمتلك قوة شد تبلغ 276 ميجا باسكال — أي أعلى بنسبة 40٪ من 6063 — في قواعد الآلات والأذرع الروبوتية والهياكل الإنشائية. ويمكن لتركيبته المحسّنة بالنحاس أن يتحمل دورات إجهاد متكررة في الأنظمة الأوتوماتيكية، لكنه يتطلب طلاءات واقية في البيئات المسببة للتآكل.
| الممتلكات | سبائك 6063 | سبيكة 6061 | الاعتبار البيئي |
|---|---|---|---|
| مقاومة للتآكل | ممتاز (1.8 ميكرومتر/سنة) | متوسط (3.2 ميكرومتر/سنة) | تُفضَّل 6063 في البيئات الساحلية أو المعرضة للمواد الكيميائية |
| التوصيل الحراري | 201 واط/م·ك | 167 واط/م·ك | يُفضّل استخدام 6063 في مشتتات الحرارة |
| قابلية الحركة | متفوّق (بدون تشققات) | يتطلب تسخينًا مسبقًا أو لاحقًا | يُبسّط 6063 عملية التجميع في الموقع |
فيما يتعلق بالتطبيقات المعمارية، فإن عملية الأكسدة الكهربائية تعمل بشكل جيد جدًا مع مقاطع الألومنيوم 6063. هذه العملية تُكوّن طبقات أكسيد قوية بسمك يتراوح بين 25 إلى 30 ميكرومترًا، وهي تقاوم أضرار الأشعة فوق البنفسجية بمرور الوقت بشكل جيد نسبيًا. أما الإطارات الصناعية المصنوعة من الألومنيوم 6061 فهي عادةً أكثر ملاءمة للطلاء البودري. ويصل صلادة هذا الطلاء إلى حوالي 9H وفقًا للمواصفات القياسية MIL-DTL-53072، مما يسمح للمصنّعين بوضع مناطق أمان ملونة مباشرة على هيكل الإطار نفسه. وقد حدث شيء مثير للاهتمام مؤخرًا أيضًا. فقد بدأت التطورات الجديدة في تقنية الأكسدة الإلكتروليتية البلازمية بإنتاج هذه الطلاءات الهجينة. فهي تجمع بشكل أساسي بين ما يجعل سبيكة 6063 مقاومة جيدة للتآكل، مع نوع مقاومة التآكل التي نراها عادةً في مواد 6061. ويتابع المصنّعون هذا المجال عن كثب باعتباره تطورًا قد يُحدث تغييرًا جذريًا في خطوط منتجاتهم.
مزود حلول شاملة يجمع بين البحث والتطوير والإنتاج والمبيعات وإدارة سلسلة التوريد.
