EN
Ալյումինե համաձուլվածքի պրոֆիլները տարբեր ձևեր են ունենում, որոնք ստացվում են կա՛մ էքստրուդերով, կա՛մ այլ գործընթացներով, որտեղ ալյումինը խառնվում է այլ տարրերի հետ՝ իր ֆիզիկական հատկությունները բարելավելու համար: Այդ համաձուլվածքների մեջ ինչ է մտնում, շատ կարևոր է լինում այն բանի համար, թե ինչպես են դրանք օգտագործվելու: Մենք դրանք տեսնում ենք ինքնաթիռների կոնստրուկտիվ մասերից մինչև տնային պատուհանների շրջանակները: Նյութերի գիտության հետազոտությունները ցույց են տալիս, որ մասնագետները երբ խառնում են 1-ից մինչև 5 տոկոս պղինձ, մագնեզիում կամ սիլիցիում այդ համաձուլվածքի մեջ, մի տեսակ հետաքրքիր բան է տեղի ունենում: Ի՞նչ է արդյունքը՝ ձգման դիմադրությունը աճում է 200-ից մինչև 400 տոկոս սովորական ալյումինի համեմատ: Այդպիսի հնարավորությունը նախագծողներին թույլ է տալիս ճշգրտել պրոֆիլները, որպեսզի դրանք ավելի լավ դիմանան ճնշմանը, ավելի երկար դիմանան ժանգին և միևնույն ժամանակ հեշտ լինեն մշակման ընթացքում:
Գլխավոր համաձուլվածքային տարրերը կատարում են հստակ դերեր.
| Էլեմենտ | Հիմնական գործառույթ | Տարածված համաձուլվածքների շարք |
|---|---|---|
| Պղինձ (Cu) | Բարելավում է ամրությունը նստվածքային բերման միջոցով | 2xxx (օրինակ՝ 2024) |
| Մագնեզիում (Mg) | Բարելավում է կապման հնարավորությունը և ճնշման դիմադրությունը | 5xxx, 6xxx |
| Սիլիկոն (Si) | Բարելավում է հոսունությունը էքստրուզիոն գործընթացների համար | 4xxx, 6xxx |
| Ցինկ (Zn) | Բարձրացնում է վերջնական ձգման դիմադրությունը | 7xxx (օրինակ՝ 7075) |
Մանգանը և քրոմը հաճախ ավելացվում են փոքր քանակով (<1%), որպեսզի մանրացնեն հանքային կառուցվածքները կամ բարելավեն լարման կոռոզիայի դիմադրությունը։
Տարրերի միջև փոխազդեցությունը ստեղծում է համադրված ազդեցություններ։ Օրինակ՝
Ամեն մի շարք մշակված է որպես հարմարավետ համրում մշակելիության, միջավայրի դիմադրության և բեռնատարության միջև
Ալյումինե համաձուլվածքի պրոֆիլները ցուցաբերում են բավականին տարբեր ձգման դիմադրություն՝ կախված դասից: Վերցրեք, օրինակ, 7075-T6-ն, որն ապահովում է 540-ից մինչև 570 ՄՊա ամրության սահման: Դա մոտ կեսով ավելի ուժեղ է, քան 6061-T6 համաձուլվածքները, որոնք 240-ից մինչև 310 ՄՊա են ցուցադրում, և գրեթե երկու անգամ ավելի դիմացկուն, քան 6063-T5 դասը՝ շուրջ 175-ից մինչև 215 ՄՊա: Այս ամրության տարբերությունները շատ կարևոր են նշանակություն ունեն նյութեր ընտրելիս որոշակի աշխատանքների համար: Ավիատիերարարական արդյունաբերությունը մեծ հենարան է դնում թևերի կրիտիկական մասերի համար հենց այս բարձր ամրության շնորհիվ 7075-ի վրա: Ծովային նավեր ստեղծողները, մինչդեռ, հաճախ ընտրում են 6061-ը նավային շրջանակների համար, որտեղ կոռոզիայի դիմադրությունը նույնքան կարևոր է, որքան ամրությունը: Ճարտարապետները սովորաբար նախընտրում են 6063-ը՝ օրինակ, լուսամուտի շրջանակների և այլ կոնստրուկտիվ տարրերի համար, որոնք չեն պահանջում բարձր բեռնվածության կրող հնարավորություն: Այն էլ, թե ինչպես են մշակվում այս համաձուլվածքները արտադրությունից հետո, նույնպես մեծ տարբերություն է առաջացնում: Երբ 6061-ի մոտ կիրառվում է արհեստական տարիքային մշակում՝ բնական մնալու փոխարեն, դրա հոսքի սահմանը մոտ 30%-ով բարձրանում է, ինչը բացատրում է, թե ինչու է շատ արտադրողներ ավելորդ քայլին դիմում՝ չնայած լրացուցիչ ծախսերին:
Ալյումինի կոռոզիայի դիմադրությունը կախված է նրանում խառնված մետաղներից: Վերցրեք 6xxx սերիան, օրինակ՝ 6061 և 6063-ը. այս համաձուլվածքները առաջացնում են մագնեզիումի սիլիցիդ, որն ապահովում է դիմադրություն մթնոլորտային կոռոզիայի նկատմամբ: Այդ իսկ պատճառով դրանք հաճախ օգտագործվում են ափերին մոտ շենքերում, որտեղ աղի օդն այլ նյութերը կքայքայեր: Ընդհակառակը, 7075 ալյումինը պարունակում է ցինկ, ուստի աղի ջրի միջավայրում այն պահանջում է լրացուցիչ պաշտպանություն՝ ծածկույթների կամ ներկի միջոցով: Ջերմահաղորդականության դեպքում ամեն ինչ հակառակ է աշխատում: 6061 ալյումինը հաղորդում է ջերմություն շուրջ 167 վատտ/մետր Կելվին, դա այն դարձնում է համակարգիչների ջերմահարմարիչների համար հարմար ընտրություն: Սակայն 7075-ը ավելի թույլ է՝ մոտ 130 Վտ/մԿ: Եթե ինչ-որ մեկը ցանկանում է առավելագույն հաղորդականություն, մաքուր ալյումինը 1xxx սերիայից հասնում է 220 Վտ/մԿ, սակայն այս նյութը գործնականում չի օգտագործվում, քանի որ մեխանիկական լարումների դեպքում դիմացկուն չէ:
Ծանրության հարաբերակցությունը դիմացկունության նկատմամբ դարձել է ժամանակակից ճյուղային նախագծման հիմնարար համար ընդունված գործոն, և այստեղ ալյումինե համաձուլվածքները գերազանցում են պողպատը, հաճախ ապահովելով 200-300 տոկոսով ավելի լավ արդյունավետություն: 2023 թվականի վերջին հետազոտությունները ցույց են տվել, թե ինչպես ալյումինի 7075 աստիճանի համաձուլվածքը հասնում է մոտ 175 ՄՊա մեկ գրամ մեկ խորանարդ սանտիմետրի հաշվով, մինչդեռ չժանգոտվող պողպատը կարողանում է միայն մոտ 62 ՄՊա-ի նույն չափման միավորում: Ոչ մի հիացում չի առաջացնում, որ ավիատիեզերական ընկերությունները վերջերս փոխարինել են պողպատե ամրակները այս բարձր արդյունավետության ալյումինե մասերով: Այս փոխարինումը սովորաբար կրճատում է ընդհանուր քաշը մոտ 40 տոկոսով, միևնույն ժամանակ դիմադրելով հորիզոնական ճնշմանը: Նույնիսկ ավտոմոբիլային կիրառություններում այս միտումը շարունակվում է, որտեղ շատ արտադրողներ դիմում են կռացված 6061 ալյումինին ավտոբրիքների համար: Այս փոփոխությունը օգնում է նվազեցնել ճյուղային տերմինով անպտկի զանգվածը մոտ 35 տոկոսով համեմատաբար ավանդական կոտրուն երկաթի փոխարինողների հետ, ինչը իրական տարբերություն է ավտոմեքենայի կառավարման և վառելիքի արդյունավետության մեջ:
| Alloy | Տարածության ուժ (ՄՊա) | Հասանակ ուժ (ՄՊա) | Երկարվա փոխանցում (%) | Nhiệt độ dẫn (W/m·k) |
|---|---|---|---|---|
| 6061-T6 | 240—310 | 145—275 | 7—15 | 167 |
| 6063-T5 | 175—215 | 110—190 | 6—12 | 201 |
| 7075-T6 | 540—570 | 470—505 | 2—10 | 130 |
Այս աղյուսակը ցույց է տալիս հիմնարար փոխզիջումները՝ բարձր ամրությունը համապատասխանում է նվազած դեֆորմացիայի կայունության և ցածր ջերմային կատարման: Ինժեներները համաձուլություններ են ընտրում նախապայմանների հիման վրա՝ 7075-ը առավելագույն բեռնատարության, 6063-ը ջերմային կառավարման, և 6061-ը հավասարակշռված հատկությունների համար:
Այսօր ալյումինե համաձուլվածքի պրոֆիլները կարող են ստեղծել իսկապես բարդ ձևեր այդ ճաշակով արտամղման տեխնիկաների շնորհիվ: Շատ արտադրողներ դեռևս կախված են տաք արտամղման մեթոդներից, երբ նրանք տաքացնում են այդ ալյումինե բլումները և դրանք միջոցով մղում են մոտ 450 աստիճան Ցելսիուսով հատուկ նախագծված մատրիցներով: Այս գործընթացը հիանալի է աշխատում բոլոր տեսակի բարդ կառուցվածքներ ստեղծելու համար, ներառյալ խոռոչային հատվածները, բազմակորպուս դիզայները և այն սուպեր բարակ պատերը, որոնք անհրաժեշտ են արտադրանքի համար, ինչպես արեգակնային վահանակները և էլեկտրական ավտոմեքենաների մարտկոցների դեպքերը: Ըստ Ավտոմոբիլային ալյումինե կիրառությունների 2024 տարեկան զեկույցի վերջին տվյալների, մատրիցային տեխնոլոգիաներում վերջին բարելավումները նույնպես բավականի արժեքավոր են ստացվել: Մենք խոսում ենք մասերի վրա հասնել դրանց մինուս 0.1 միլիմետրի ճշգրտությամբ, որոնք պետք է կրեն լուրջ լարվածություն ավտոմեքենաներում:
Մատերիալների ինժեներները օպտիմալացնում են ալյումինի համաձուլվածքները՝ հաշվի առնելով մագնեզիումի (0,5-1,5%), սիլիցիումի (0,2-0,8%) և ցինկի (4-6%) պարունակությունը՝ կախված կատարողական պահանջներից: Ճարտարապետական պրոֆիլները օգտագործում են կոռոզիան դիմադրող 6063-T6-ն, իսկ տիեզերական կիրառությունների համար անհրաժեշտ է բարձր ամրության 7075-T651-ն՝ 540 ՄՊա ձգման դիմադրությամբ: Համաձուլվածքի ռացիոնալ կարգավորումը նվազեցնում է մատերիալի թափոնները 18-22%-ով համեմատած ընդհանուր մոտեցումների հետ (Միջազգային ալյումինի ինստիտուտ, 2023):
Էքստրուզիայից հետո կիրառվող մշակումները զգալիորեն բարելավում են պրոֆիլի աշխատանքային հնարավորությունները.
Երբ համակցվում է CNC մշակման հետ, այս գործընթացները օգնում են ալյումինե պրոֆիլներին համապատասխանել ISO 9001:2015 չափորոշիչներին՝ պահպանելով ավելի քան 95% վերամշակելիությունը տարբեր արդյունաբերության ճյուղերում:
Ալյումինե համաձուլվածքի պրոֆիլները իրոք աչքի են ընկնում կառուցվածքային բաղադրիչների առումով այսօրվա շենքերում, քանի որ դրանք հիանալի դիմադրում են կոռոզիային և առաջարկում են հզոր ուժ՝ ավելորդ քաշ չավելացնելով: Շատ ճարտարապետներ սկսել են ներառել այդ պրոֆիլները իրենց նախագծերում՝ օրինակ, կոշտ պատերի համակարգեր, արեւապարտեզների լուծումներ և նույնիսկ մոդուլային շրջանակային համակարգեր ստեղծելու համար: Նրանք գնահատում են այդ նյութերի ճկունությունը դիզայնի տեսանկյունից, ինչպես նաև այն փաստը, որ դրանք ինքնաբավ են ժամանակի ընթացքում: Այս առավելությունների համակցումը իրոք մեծացրել է պահանջարկը: Ըստ Աշխարհային ճարտարապետական մարդահամարի, ալյումինի շուկան շինարարության մեջ աճել է մոտ 22% 2022 թվականից ի վեր: Այս պրոֆիլների հատկապես կայուն կենսական տեսանկյունից դրանց էներգաարդյունավետության մեջ ունեցած ներդրումն է: Երբ օգտագործվում են ջերմային անջատված լուսամուտների համակարգերում, դրանք կարող են նվազեցնել տաքացման, օդի փոխանակման և սառեցման բեռը 15%-ից մինչև 30% համեմատած ավանդական շինանյութերով ապահովված ցուցանիշների հետ:
Թեթև ալյումինե համաձուլվածքների կիրառումը տրանսպորտային միջոցների ավելի արդյունավետ կիրառում է ապահովում: Երբ տրանսպորտային միջոցների քաշը 10%-ով թեթևանում է, վառելիքի ծախսը նվազում է 6-ից մինչև 8%՝ ըստ անցյալ տարվա SAE հետազոտության: Ավտոմեքենաների արտադրողները հաճախ դիմում են 6000 շարքի համաձուլվածքների, երբ պատրաստում են մասեր, ինչպիսիք են վթարների կառավարման համակարգերը և էլեկտրական ավտոմեքենաների մարտկոցների կողակները: Միևնույն ժամանակ, ավիացիոն արդյունաբերությունը նախընտրում է ավելի ամուր նյութեր, ինչպիսին է 7075 աստիճանի ալյումինը կարևոր կոնստրուկտիվ տարրերի համար, ինչպիսիք են ինքնաթիռների թևերը և վայրէջքի անվադույլների կոնստրուկցիաները: Այդ քաշի նվազեցումն իրական ազդեցություն է ունեցել. նորագույն Airbus A350 ինքնաթիռները ավելի քան 25%-ով քիչ արտանետում են ածխաթթու գազ մեկ ուղևորի մեկ մղոն ճանապարհի դեպքում համեմատած հին ինքնաթիռների հետ: Երբ արդյունաբերություններում էկոլոգիական նորմերը խստանում են, ավելի շատ ընկերություններ են ընդունում ալյումինե մասեր իրենց շասիների նախագծման համար, քանի որ դրանք կարող են նվազեցնել ածխածնի հեքը միևնույն ժամանակ պահպանելով անվտանգությունը ամենօրյա օգտագործման համար:
Այսօր շատ վերականգնվող էներգիայի կայանքներ կախված են ալյումինե պրոֆիլներից, քանի որ դրանք դիմադրում են ծանր մթնոլորտային պայմաններին: Վերցրեք, օրինակ, քամելի շարժիչները, որոնց թիթեղները հաճախ պարունակում են ալյումինե սպար կափույքներ, որոնք նվազեցնում են քաշը՝ առանց կոշտությունը կորցնելու: Ըստ NREL-ի անցյալ տարվա հետազոտությունների, այս նախագծի փոփոխությունը իրոք ավելացնում է էներգիայի արտադրությունը մոտ 8%-ով: Արեգակնային ֆերմաների դեպքում ճարտարագետները նախընտրում են 6063-T5 համաձուլվածքից պատրաստված հարմարանքներ, քանի որ այդ նյութերը դիմադրում են և՛ աղի ջրի, և՛ վնասակար ՈՒՖ ճառագայթների ազդեցությանը ժամանակի ընթացքում: Նայելով օվկիանոսի էներգիայի ավելի նոր զարգացումներին՝ մենք տեսնում ենք նման միտումների առաջացումը մարդածին հոսանքների հարթակներում, որոնք մեծապես կախված են հատուկ ծովային ալյումինից՝ փողային խցերից մինչև աջակցող կառուցվածքներ: Արդյունաբերական զեկույցները ցույց են տալիս, որ ալյումինե բաղադրիչների պահանջարկը կանաչ ենթակառուցվածքների բոլոր ձևերում կարող է աճել մոտ 18% տարեկան տեմպերով մինչև 2030 թ., քանի որ ընկերությունները շարունակում են ներդնել կայուն լուծումներ:
Ալյումինի վերամշակման հնարավորությունը պայմանավորված է նրա բազմակի վերամշակման հեշտությամբ: Երբ մենք հալում ենք հին ալյումինը, այն պահանջում է ընդամենը մոտ 5 տոկոս էներգիա, քան այն, ինչ անհրաժեշտ է նոր ալյումին ստանալու համար: Ոչ վատ է, ճիշտ՞: Պատմության ընթացքում արտադրված ալյումինի մոտ երեք քառորդ մասն այսօր էլ օգտագործվում է ինչ-որ տեղ, ստեղծելով գործնականում ամբողջական շրջանառություն: Ըստ 2023 թվականի արդյունաբերական զեկույցների, ալյումինե ապրանքների ամբողջ կյանքի ցիկլի վերաբերյալ հետազոտությունները բացահայտել են մի շոկային փաստ: Վերամշակված ալյումինը արտանետում է մոտ 95 տոկոսով պակաս ածխաթթու գազ, քան հում բոքսիտից ստացված ալյումինը: Նույնիսկ այն դեպքում, երբ շենքերը քանդվում են կամ ավտոմեքենաները հասնում են իրենց կյանքի վերջին, ալյումինե մասերը պահպանում են իրենց արժեքը: Ամեն տարի այդպես վերամշակման է ենթարկվում շուրջ 50 միլիոն տոննա ալյումին, որը խուսափում է աղբավայրերից: Այդ վերամշակման ներուժի շնորհիվ ալյումինը կարևոր դեր է խաղում արտադրողների կողմից վերջին տարիները սահմանված դժվարին նետ-զիրո թիրախներին հասնելու գործում:
Ալյումինե համաձուլվածքների պրոֆիլները սովորաբար ներառում են պղինձ, մագնեզիում, սիլիցիում և ցինկ տարրերը, որոնք ամրություն, էլեկտրակապույտ հնարավորություն և կոռոզիայի դիմադրություն են ապահովում:
Կշռի և ամրության հարաբերակցությունը կարևոր է, քանի որ այն թույլ է տալիս ալյումինե համաձուլվածքներին ավելի լավ արդյունավետություն ցուցաբերել մյուս նյութերի համեմատ, ինչպես օրինակ պողպատը, ինչը ճյուղային կիրառություններում կշիռը փոքրացնում է ամրությունը կորցնելուց խուսափելով:
Ալյումինի վերամշակումը շատ հաստատուն է, քանի որ նոր ալյումին ստանալու համար հարմար հումքից այն միայն մոտ 5% էներգիա է պահանջվում, ինչը զգալիորեն նվազեցնում է ածխածնի արտանետումները և նպաստում է ռեսուրսների պահպանմանը:
Ավիատիեզերական, ավտոմոբիլային, շինարարական և վերականգնվող էներգիայի համակարգերը շահավետ են ալյումինե համաձուլվածքների պրոֆիլների շնորհիվ ամրության, կոռոզիայի դիմադրության և թեթև կշռի պատճառով:
Մի կետային լուծումների մատակարար, որն իր մեջ ներառում է հետազոտություններ, արտադրությունը, վաճառքը և մատակարարման շղթայի կառավարումը
