การประยุกต์ใช้อลูมิเนียมอัลลอยด์ในการผลิตรถยนต์

เหตุผลที่ใช้วัสดุแผ่นอลูมิเนียมในการผลิตรถยนต์คือการผสมผสานระหว่างน้ำหนักเบาและความแข็งแรงสูง. ความแข็งแรงของโลหะผสมอลูมิเนียมต่ำกว่าเหล็ก, แต่ความหนาแน่นของอลูมิเนียมอัลลอยด์อยู่ที่ประมาณ 2.7g/cm³, ซึ่งเกี่ยวกับ 1/3 ของเหล็กกล้านั้น (ความหนาแน่นของเหล็กคือ 7.85g/cm³). ข้อกำหนดที่หนาขึ้นสามารถชดเชยการขาดความแข็งแรงได้ .

การประยุกต์ใช้อลูมิเนียมอัลลอยด์ในการผลิตรถยนต์

วัสดุแผ่นอลูมิเนียมเป็นโลหะผสมเสมอ, และโลหะผสมอลูมิเนียมจำแนกตามองค์ประกอบของโลหะผสม, ระบุด้วยตัวเลขสี่หลัก (ดูตารางต่อไปนี้). หมายเลขแรกในการจำแนกประเภทของโลหะผสมกำหนดกลุ่ม (เช่น. องค์ประกอบการผสมหลัก) และตัวเลขอื่น ๆ ระบุโลหะผสมเฉพาะ. โลหะผสมมักจะตามด้วยรหัสอุณหภูมิของวัสดุ, ระบุการรักษาเชิงความร้อนระหว่างการผลิต (O สำหรับวัสดุที่มีอุณหภูมิ, H สำหรับงานชุบแข็ง, T สำหรับวัสดุที่ผ่านการอบชุบด้วยความร้อน).

ความแตกต่างที่สำคัญอีกประการระหว่างโลหะผสมอลูมิเนียมคือความไวต่อการรักษาความร้อน. โลหะผสมที่ผ่านการอบชุบด้วยความร้อนมีองค์ประกอบต่างๆ เช่น แมกนีเซียม, ซิลิคอน, ทองแดง, และสังกะสีที่ไม่ละลายได้ง่ายในอะลูมิเนียมที่อุณหภูมิต่ำกว่า. เมื่อธาตุเหล่านี้ตกตะกอนจากเมทริกซ์, พวกมันก่อตัวเป็นอนุภาคของวัสดุเสริมความแข็งแรง (ตัวอย่างเช่น, Mg2Si ในโลหะผสม 6xxx), ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรงและทนทานต่อการกัดกร่อนของแผ่นอลูมิเนียม.
ฝนอาจเกิดขึ้นระหว่างการบำบัดความร้อนหรือที่อุณหภูมิห้อง. อย่างหลังนี้เรียกว่าความชราตามธรรมชาติ. มีค่าที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการชุบแข็งแบบตกตะกอน; หากการรักษาความร้อนนานเกินไป, ความแข็งแรงของวัสดุจะลดลงและวัสดุจะสึกหรอมากเกินไป.
โลหะผสมบางชนิด, เช่น 6xxx (อัลMgSi) และ 7xxx (AlZnMg) อายุแข็งตัวต่อเนื่องยาวนาน, ซึ่งจำกัดอายุการเก็บรักษาในแง่ของการขึ้นรูป.

1xxx Series ประกอบด้วยโลหะผสมอะลูมิเนียมบริสุทธิ์ในเชิงพาณิชย์. มีความทนทานต่อสภาพอากาศและการกัดกร่อนสูง และขึ้นรูปได้ดี (และเชื่อมได้), แต่ความแข็งแรงต่ำทำให้ไม่เหมาะกับการใช้งานตัวถังและแชสซี. สามารถใช้กับส่วนประกอบอื่นๆ เช่น ตัวสะท้อนแสง.

3โลหะผสม xxx Series นั้นแข็งแกร่งขึ้นในขณะที่ยังคงความสามารถในการขึ้นรูปสูง (และเชื่อมได้) ด้วยต้นทุนที่ต่ำ. โดยทั่วไประดับความแข็งแรงไม่เพียงพอสำหรับการใช้งานโครงสร้าง, แต่แผ่น 3xxx จำนวนมากใช้ทางอ้อมในรูปแบบของแผ่นประสานอลูมิเนียม (3xxx หุ้ม 4xxx), แผ่นอลูมิเนียมสำหรับรถยนต์ เป็นวัสดุหลักที่ใช้ในการผลิตเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับยานยนต์.

โดยทั่วไปแล้วโลหะผสมในกลุ่ม 5xxx นั้นแข็งแกร่งกว่าโลหะผสมในกลุ่ม 3xxx เนื่องจากแมกนีเซียมเป็นสารเสริมความแข็งแกร่งที่มีประสิทธิภาพมากกว่าแมงกานีส (แมงกานีสยังถูกเพิ่มเข้าไปในโลหะผสม 5xxx เพื่อปรับปรุงความสามารถในการชุบแข็งให้ดียิ่งขึ้น). โลหะผสม 5xxx ที่ผ่านการชุบแข็งงานมีความแข็งแรงสูงและเหมาะสำหรับงานโครงสร้าง.
ในบรรดาแผ่นอลูมิเนียมอัลลอยด์ 5 ซีรี่ส์, 5083, 5754, 5052 แผ่นอลูมิเนียม, ฯลฯ. นิยมใช้ในการผลิตรถยนต์.

6อัลลอยด์ xxx Series สามารถอบชุบด้วยความร้อนได้หลังจากการขึ้นรูปเพื่อเพิ่มความแข็งแรงโดยการตกตะกอน Mg2Si. ความแม่นยำของรูปร่างสูงและลักษณะพื้นผิวทำให้โลหะผสมเหล่านี้เหมาะสำหรับการผลิตโปรไฟล์. เพราะความร้อนจะลดความแข็งแรง, อาจต้องใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษเมื่อทำการเชื่อมโลหะผสมเหล่านี้.

โลหะผสมซีรีส์ 7xxx สามารถชุบแข็งแบบตกตะกอนจนถึงระดับความแข็งแกร่งที่สูงมากได้; ระดับความแข็งแรงสูงสุดในอะลูมิเนียม. การเสื่อมสภาพตามธรรมชาติทำให้โลหะผสมเหล่านี้มีความแข็งแรงเพิ่มขึ้นและมีความเหนียวลดลงเมื่อเวลาผ่านไป.

ที่มาบทความ: https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/aluminum-sheet