کاربرد آلیاژ آلومینیوم در خودروسازی

دلیل استفاده از ورق آلومینیوم در خودروسازی، ترکیب وزن سبک و استحکام بالا است.. استحکام آلیاژ آلومینیوم کمتر از فولاد است, اما چگالی آلیاژ آلومینیوم حدود 2.7 گرم بر سانتی متر مکعب است, که در مورد 1/3 از فولاد (چگالی فولاد 7.85 گرم بر سانتی متر مکعب است). مشخصات ضخیم تر می تواند کمبود استحکام را جبران کند .

کاربرد آلیاژ آلومینیوم در خودروسازی

مواد ورق آلومینیوم همیشه یک آلیاژ است, و آلیاژهای آلومینیوم بر اساس ترکیب آلیاژشان طبقه بندی می شوند, با یک عدد چهار رقمی مشخص می شود (به جدول زیر مراجعه کنید). اولین عدد در طبقه بندی آلیاژ گروه را مشخص می کند (یعنی. عناصر آلیاژی اصلی) و اعداد دیگر آلیاژ خاص را مشخص می کنند. این آلیاژ معمولاً با کد حالت مواد دنبال می شود, مشخص کردن عملیات ترمومکانیکی در حین تولید (O برای مواد معتدل, H برای مواد کار سخت شده, T برای مواد عملیات حرارتی شده).

تفاوت مهم دیگر بین آلیاژهای آلومینیوم حساسیت آنها به عملیات حرارتی است. آلیاژهای قابل عملیات حرارتی حاوی عناصری مانند منیزیم هستند, سیلیکون, فلز مس, و روی که در دماهای پایین تر به راحتی در آلومینیوم حل نمی شوند. هنگامی که این عناصر از ماتریس رسوب می کنند, آنها ذرات مواد تقویت کننده را تشکیل می دهند (مثلا, Mg2Si در آلیاژهای 6xxx), که استحکام و مقاومت در برابر خوردگی ورق آلومینیوم را افزایش می دهد.
بارش می تواند در طول عملیات حرارتی یا در دمای اتاق رخ دهد. دومی پیری طبیعی نامیده می شود. یک مقدار بهینه برای سخت شدن بارش وجود دارد; اگر عملیات حرارتی بیش از حد طول بکشد, استحکام مواد کاهش می یابد و مواد بیش از حد پیر می شوند.
برخی از آلیاژها, مانند 6xxx (AlMgSi) و 7xxx (AlZnMg) سن به طور مداوم برای مدت طولانی سخت می شود, که ماندگاری آنها را از نظر شکل پذیری محدود می کند.

1سری xxx از آلیاژهای آلومینیوم خالص تجاری تشکیل شده است. آنها بسیار مقاوم در برابر آب و هوا و خوردگی هستند و شکل پذیری خوبی دارند (و جوش پذیری), اما استحکام پایین آنها باعث می شود که برای کاربردهای بدنه و شاسی نامناسب باشند. آنها را می توان برای اجزای دیگر مانند بازتابنده نور استفاده کرد.

3آلیاژهای سری xxx با حفظ شکل پذیری بالا، قوی تر هستند (و جوش پذیری) با هزینه کم. سطوح مقاومت آنها معمولاً برای کاربردهای سازه ای کافی نیست, اما بسیاری از ورق های 3xxx به صورت غیر مستقیم در قالب ورق های لحیم کاری آلومینیومی استفاده می شوند (3xxx روکش 4xxx), ورق آلومینیوم برای ماشین ماده اصلی مورد استفاده برای ساخت مبدل های حرارتی برای کاربردهای خودرو است.

آلیاژهای گروه 5xxx عموماً قوی تر از آلیاژهای گروه 3xxx هستند زیرا منیزیم تقویت کننده مؤثرتری نسبت به منگنز است. (منگنز همچنین به آلیاژهای 5xxx اضافه می شود تا سختی کار را بیشتر بهبود بخشد). آلیاژهای 5xxx سخت کاری شده بسیار قوی و مناسب برای کاربردهای ساختاری هستند.
از جمله ورق های آلومینیوم آلیاژی سری 5, 5083, 5754, 5052 ورق آلومینیوم, و غیره. معمولا در خودروسازی استفاده می شود.

6آلیاژهای سری xxx را می توان پس از شکل گیری برای افزایش استحکام با رسوب Mg2Si عملیات حرارتی کرد.. دقت شکل بالا و ظاهر سطحی این آلیاژها را برای تولید پروفیل مناسب می کند. زیرا حرارت باعث کاهش قدرت می شود, هنگام جوشکاری این آلیاژها ممکن است لازم باشد اقدامات احتیاطی خاصی انجام شود.

آلیاژهای سری 7xxx می توانند در اثر بارش تا سطوح مقاومت بسیار بالا سخت شوند; در واقع بالاترین سطوح مقاومت به دست آمده در آلومینیوم. پیری طبیعی باعث افزایش استحکام این آلیاژها و کاهش شکل پذیری در طول زمان می شود.

منبع مقاله: https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/aluminium-sheet