آلیاژهای آلومینیوم کیست؟ توضیح بده.
آلیاژهای آلومینیوم، آلیاژهایی با خاصیت فلزی هستند که معمولاً شامل ۹۰–۹۶٪ آلومینیم بوده و علاوه بر آن دارای یک یا چند عنصر دیگر هستند که به منظور بهبود خواص به آلومینیوم افزوده شده‌اند. معمولاً این آلیاژها علاوه بر عناصر آلیاژی اصلی شامل چندین عنصر آلیاژی فرعی نیز هستند که مقدار اندکی داشته ولی تأثیر بسیاری بر ویژگی‌های آن‌ها دارند.عناصر آلیاژی.اگرچه بسیاری از فلزات با آلومینیوم تشکیل آلیاژ می‌دهند ولی تعداد کمی از آن‌ها در آلومینیوم حلالیت قابل توجهی دارند که به عنوان افزودنی آلیاژی اصلی به‌کار روند. در بین عناصر آلیاژی معمول تنها روی، منیزیم، مس و سیلیسیم حلالیت بالایی دارند.خواص.آلیاژهای ریختگی.به‌طور کلی خواص آلیاژهای کارشده در آلیاژه ریختگی نیز وجود دارد ولی در انتخاب آلیاژهای ریختگی خواص زیر اهمیت دارند:نامگذاری.آلیاژهای آلومینیوم ریختگی و کارشده توسط شماره‌های معینی مشخص می‌گردند. این شماره‌ها نشان می‌دهند که در فرایند ساخت چه عناصری به آلیاژهای فوق اضافه‌شده و گروه ویژه‌ای از این فلزات را ساخته‌اند.ANSI و AA.در سیستم نام‌گذاری ANSI و (AA (Aluminum Association برای آلیاژهای کارشده از یک مکانیزم شماره‌دهی چهاررقمی و برای آلیاژهای ریختگی از سیستم شماره‌دهی سه‌رقمی استفاده می‌شود که اولین عدد، معرف گروه‌بندی فلز و مهم‌ترین عنصر آلیاژی اضافه‌شده به آلیاژ است.پسوندهای نام‌گذاری.علاوه بر شماره‌گذاری آلیاژها، برای مشخص کردن یک آلیاژ نوع فرایند عملیات حرارتی یا فرایند ساخت آلیاژ نیز مبنای شماره‌گذاری است. برای این نامگذاری از حروف انگلیسی در انتهای نام آلیاژ استفاده می‌شود، مثلاً AA 2024-T4. این نام‌گذاری تحت استاندارد ملی آمریکا با شماره ANSI H35.1 و با عنوان سیستم تعریف شده تمپر نامیده می‌شود و برای تمامی روش‌های تولید کاربرد دارد. بسته به نوع فرایند تولید یکی از حروف F برای بدون تغییر و حالت از تولید، O برای آنیل، H برای سخت کردن کرنشی، W برای عملیات حرارتی محلول سازی و T برای عملیات حرارتی دیگر از جمله رسوب سختی برای نامیدن آلیاژها به‌کار می‌رود.به‌صورت کامل‌تر:UNS.در سیستم نامگذاری UNS یا "سیستم یکپارچه نام‌گذاری"، آلیاژها با یک عدد پنج رقمی مشخص می‌گردد. برای تمامی آلیاژهای آلومینیوم اولین رقم ۹ است و چهار رقم بعدی مانند سیستم نام‌گذاری AA است؛ مثلاً UNS 92XXX به آلیاژی از آلومینیوم و مس اشاره دارد.ماشین‌کاری آلیاژهای آلومینیوم.آلومینیوم به‌طور کلی یک فلز خوش‌تراش است. در مقایسه با فلزات دیگر ماشین‌کاری مناسب و خوبی دارد. مصرف انرژی کمی دارد، براده‌ها به راحتی جدا می‌شود، کیفیت سطحی خوبی می‌توانیم ایجاد کنیم و عمر ابزار در مقایسه با فلزات دیگر در اکثر موارد بالاست و به نیروهای زیادی احتیاج نداریم و می‌توانیم با نرخ بالایی تولید کنیم. ولی پارامترهای مختلفی روی قابلیت ماشین‌کاری آلومینیوم، اثرگذار است.خواص مکانیکی، خواص شیمیایی و خواص حرارتیملاحظات.به‌طور کلی ملاحظات ویژه‌ای که برای ماشین‌کاری آلیاژهای آلومینیوم درنظر باید گرفت.ابزارها.ابزار باید چند ویژگی داشته باشد. یکی از آن‌ها این است که بتواند خوب متریال را کنده و بتواند متریال کنده شده را از سطح ماشین‌کاری دور کند. نکته‌ای که باید رعایت شود این است که قطعه آلومینیومی به ابزار نچسبد. چسبیدن آلومینیوم به سطح ابزار اصلاً مطلوب نیست، چسبیدن می‌تواند برای آلیاژهایی که خیلی نرم و شکل‌پذیر است، به راحتی اتفاق افتد و باید از این اتفاق جلوگیری شود.یکی از راه‌هایی که جهت جلوگیری از این چسبندگی انجام می‌شود استفاده از یک‌سری پوشش‌هایی بر روی ابزارها همانند تیتانیوم نیترید یا تیتانیوم کربن نیترات TiCN است که به روش PVD روی ابزار پوشش‌دهی می‌کند و این کار تماس مستقیم متریال ابزار و آلومینیوم را کم می‌کند. این‌ها پوشش‌های سخت هستند و باعث می‌شود که آلومینیوم به ابزار نچسبد.عمر ابزار.عمر ابزار نشان‌دهنده این است که با یک ابزار چقدر می‌توان ماشین‌کاری را انجام داد تا زمانی که سایش زیاد بین ابزار و متریال نتواند به سطح ابزار آسیب بزند و ماشین‌کاری را از دقت ابعادی خارج کند. عمر ابزار در آلیاژهای آلومینیوم بالا است و مشکلی نداشته ولی در حالت‌های خاصی در آلیاژهای آلومینیوم و سیلیکون این‌طور نیست.آلیاژهای آلومینیوم-سیلیکون شرایط خاصی را دارد. اگر به دیاگرام فازی آلومینیوم و سیلیکون توجه شود یک یوتکتیکی در ۱۲٫۶٪ و دمای ۵۷۷ درجه سانتی گراد ایجاد می‌شود. زمانی که این فاز یوتکتیک می‌خواهد تشکیل شود با توجه به اینکه یوتکتیک یک فاز سخت و ترد است. در ریز ساختار این سیلیکون‌ها فازهای سخت و درشتی هستند و می‌توانند به ابزار آسیب بزنند. حال هر چه‌قدر این یوتکتیک‌های تشکیل شده تیغه‌ای‌تر و تیزتر باشند بیشتر می‌توانند آسیب بزنند و اگر در زمان ریخته‌گری بتوان از عناصر استرانسیم و سدیم استفاده کرد می‌توان این فازهای تشکیل شده را بهسازی کرد و باعث می‌شود این فازهای تیغه‌ای بلند به فازهای تیغه‌ای کوچک و ریزی تبدیل شوند و در زمان ماشین‌کاری این مشکل برای ابزار پدید نیاید.بنابراین به ابزارهای احتیاج دارد که بتوانند به راحتی براده را جدا کنند، براده به آن‌ها نچسبند و بتواند عمر کافی را داشته باشد. طبیعتاً هر چقدر هم سرعت ماشین‌کاری بالاتر رود، باید از ابزارهای با کیفیت‌های بالاتر استفاده کرده تا بتواند تحمل آن شرایط را داشته باشد.ایجاد براده.ایجاد براده در آلومینیوم دارای یک سری ملاحظات است. در آلیاژهایی که فوق‌العاده شکل پذیرند و نرم اند اتفاقی می‌افتد و آن اتفاق این است که در منطقه شکل‌گیری اولیه ، نوک ابزار، سرعت حرکت مواد کم می‌شود. در نوک ابزار تکه ای از آلومینیوم به نوک ابزار می‌چسبد که به آن لبه انباشته (BUE) می‌گویند. لبه انباشته سبب می‌شود که مدام ساخته شده و بعد کنده شود و نوک ابزار را به جای اینکه حالت تیز داشته باشد یک حالت کندی در نوک ابزار ایجاد می‌کند و نوک ابزار را از جایی که باید قرار داشته باشد جابه‌جا می‌کند و کیفیت ماشین‌کاری و کیفیت سطحی را از بین می‌برد. این امر برای آلیاژهایی از آلومینیوم که آلیاژهای نرم هستند صورت می‌گیرد و براده‌های پیوسته تشکیل می‌شود و این‌ها در ماشین‌کاری مضر هستند. زمانی که براده‌های پیوسته تشکیل می‌شوند یعنی براده‌ها نرم‌اند و باعث ایجاد لبه انباشته شده و کیفیت سطحی را به هم می‌ریزد و باید با روش‌های مختلفی استفاده کرد تا این لبه انباشته از بین برده شود.سرعت پیشروی.با توجه به مدول الاستیک پایین آلومینیوم هر چقدر حجم متریالی که قرار است در ماشین‌کاری از قطعه آلومینیومی برداشته شود بیشتر باشد، نیروی بیشتری به قطعه اعمال می‌شود. این نیروی بیشتری که به قطعه اعمال می‌شود سبب می‌شود که قطعه در برابر نیرو تغییر شکل الاستیک دهد و این تغییر شکل الاستیک یعنی متریال از مکان خود جابجا شده و در حال ماشین‌کاری شکل هندسی دیگری هستیم و به محض اینکه نیرو از روی متریال برداشته شود به مکان اولیه خود برگشته و دیده می‌شود که ابعاد مورد نظر به دست نیامده است.آلیاژهای 2007, 2011, 6020, QC-۱۰ و آلیاژهایی که متخلخل هستند می‌توانند کیفیت سطحی بسیار عالی فراهم کنند ولی از طرفی دیگر آلیاژهای 5XXX و ۳۰۰۳ آلیاژهایی نرم و شکل‌پذیر و با استحکام پایین هستند و این‌ها قابلیت ماشین‌کاری پایینی دارند.روانکاری.نکته مهم دیگر اینکه وقتی دقت‌های ابعادی بالایی مد نظر باشد علاوه بر اینکه خوب باید براده‌ها را دور کند و از چسبیدن آن به ابزار جلوگیری کند، کار مهم دیگری در این شرایط انجام داده که اجازه نمی‌دهد قطعاً خیلی داغ شود. قطعه داغ برای آلومینیوم خیلی خطرناک است چرا که داغ شدن همراه انبساط زیاد و از بین رفتن دقت‌های خاص ابعادی می‌شود بنابراین باید به میزان زیادی روانکار استفاده کرده تا خوب قطعه را سرد نگه دارد. به همین دلیل باید روان‌کاری استفاده شود تا آلیاژ به آن حساس نباشد، خوردگی درونش ایجاد نشود. بعضی از آلیاژها مثل ۲۰۰۸ حساس‌ترند. و حال نکات دیگری باید در نظر گرفته شود: اینکه برای محیط زیست مشکلی نداشته باشد، در آن قارچ هم رشد نکند.موضوع دیگری که در ماشین‌کاری آلومینیوم خیلی مهم بوده این است که وقتی که قطعه آلومینیومی داغ می‌شود ممکن است که بخاراتی ایجاد شود که شامل اکسید آلومینیوم و ذرات فلزی‌اند که بسیار خطرناک‌اند. از دیگر کاربردهای روانکار این است که از تشکیل این بخارات که برای سلامتی مضر هستند، جلوگیری کند.صنعت.در صنایع مختلف آلومینیوم ماشین‌کاری می‌شود اما در نیروهای ماشین‌کاری و سرعت‌های ماشین‌کاری تفاوتی با همدیگر دارند.