מבוא לאלומיניום
אֲלוּמִינְיוּםהוא מתכת קלה ועמידה בפני קורוזיה הידועה בזכות הרבגוניות והעוצמה שלה . היא נמצאת בשימוש נרחב בענפים שונים בגלל תכונותיו הייחודיות, כולל הצפיפות הנמוכה שלו בהשוואה למתכות אחרות .
מאפייני מפתח של אלומיניום
צפיפות נמוכה: בערך 2,700 ק"ג/מ"ק או 0 . 1 lb/in³, ורגל מעוקב של אלומיניום שוקלת 168.5 פאונד.
יחס חוזק למשקל גבוה: מציע כוח עם פחות משקל
עמידות בפני קורוזיה: התנגדות מצוינת לתנאים סביבתיים שונים
מיחזור: ניתן למחזור מאוד ללא אובדן נכסים
השוואת צפיפות למתכות נפוצות
כדי להבין טוב יותר את צפיפות האלומיניום, כדאי להשוות אותה למתכות אחרות הנפוצות:
| מַתֶכֶת | צפיפות (g/cm³) | צפיפות (ק"ג/מ"ק) |
|---|---|---|
| אֲלוּמִינְיוּם | 2.70 | 2700 |
| נְחוֹשֶׁת | 8.96 | 8960 |
| בַּרזֶל | 7.87 | 7870 |
| פְּלָדָה | 7.85 | 7850 |
| אָבָץ | 7.14 | 7140 |
| טִיטָן | 4.51 | 4510 |
| מגנזיום | 1.74 | 1740 |
גורמים המשפיעים על צפיפות האלומיניום
מספר גורמים יכולים להשפיע על צפיפות האלומיניום:
הרכב סגסוגת:אלמנטים מסגסוגת שונים (סגסוגות אלומיניום) יכולים לשנות את הצפיפות .
וריאציות טמפרטורה:הצפיפות יורדת מעט עם עליית הטמפרטורה .
רמות טוהר:טוהר גבוה יותראֲלוּמִינְיוּםנוטה להיות צפיפות קרוב יותר לערך הסטנדרטי .
תהליכי ייצור:תהליך הייצור יכול להשפיע על צפיפות מוצרי האלומיניום, במיוחד ביציקות בגלל נוכחות נקבוביות .
צפיפות סגסוגות אלומיניום
הצפיפות שלאֲלוּמִינְיוּםהוא בערך 0.1 קילוגרם/ב3[2,700 ק"ג/m3] וערכי צפיפות של סגסוגות אלומיניום אינם משתנים הרבה מכיוון שאלמנטים סגסוגת מהווים חלק קטן מהקומפוזיציה {}} רובסגסוגות אלומיניוםהם בתוך 5% מהמספר הזה . זה כשליש צפיפות הפחמן והפלדות אל חלד .
| סדרת סגסוגת | צפיפות (g/cm³) | lb/in³ | מאפיינים |
|---|---|---|---|
| 1xxx | 2.7 | 0.098 | טוהר גבוה, רך |
| 2xxx | 2.78 | 0.100 | נחושת הוספה לחוזק |
| 3xxx | 2.73 | 0.099 | מנגן הוסיף |
| 5xxx | 2.66 - 2.70 | 0.096 - 0.098 | מגנזיום הוסיף, קל מאוד |
| 6xxx | 2.7 - 2.8 | 0.097 - 0.101 | מגנזיום וסיליקון |
| 7xxx | 2.81 | 0.101 | אבץ הוסיף, חוזק גבוה |
צפיפות ויישום שלמְשׁוּתָףסגסוגות אלומיניום:
סגסוגות אלומיניום מסווגות לסדרות המבוססות על אלמנטים סגסוגת ראשוניים שלהם . לכל סדרה יש מאפיינים ויישומים מובחנים . להלן מבט מפורט עלצפיפות של סגסוגות אלומיניום נפוצות:
1000 סדרות (אלומיניום טהור מבחינה מסחרית)
| סַגסוֹגֶת | צפיפות (g/cm³) | יישומים |
|---|---|---|
| 1050 | 2.71 | ציוד כימי ועיבוד מזון |
| 1100 | 2.71 | מחליפי חום, שימושים דקורטיביים |
סדרת 2000 (סגסוגות אלומיניום-נחושת)
| סַגסוֹגֶת | צפיפות (g/cm³) | יישומים |
|---|---|---|
| 2024 | 2.78 | מבני תעופה וחלל, גלגלי משאיות |
| 2219 | 2.84 | יישומים בטמפרטורה גבוהה, תעופה וחלל |
3000 סדרות (סגסוגות אלומיניום-מנגניות)
| סַגסוֹגֶת | צפיפות (g/cm³) | יישומים |
|---|---|---|
| 3003 | 2.73 | כלי בישול, ציוד כימי |
| 3105 | 2.73 | ציפוי מגורים, בתים ניידים |
4000 סדרות (סגסוגות אלומיניום-סיליקון)
| סַגסוֹגֶת | צפיפות (g/cm³) | יישומים |
|---|---|---|
| 4032 | 2.68 | בוכנות רכב, ראשי צילינדר |
| 4047 | 2.68 | מתכת מילוי מתכת, סגסוגת חיפוי |
5000 סדרות (סגסוגות אלומיניום-מגניום)
| סַגסוֹגֶת | צפיפות (g/cm³) | יישומים |
|---|---|---|
| 5052 | 2.68 | סביבות ימיות, כלי לחץ |
| 5083 | 2.66 | בניית ספינות, יישומים ימיים |
6000 סדרות (סגסוגות אלומיניום-מגניום-סיליקון)
| סַגסוֹגֶת | צפיפות (g/cm³) | יישומים |
|---|---|---|
| 6061 | 2.70 | יישומים מבניים, גשרים |
| 6063 | 2.70 | יישומים אדריכליים, מסגרות חלונות |
7000 סדרות (סגסוגות אלומיניום-אבץ)
| סַגסוֹגֶת | צפיפות (g/cm³) | יישומים |
|---|---|---|
| 7075 | 2.81 | רכיבי תעופה וחלל, חלקים בלחץ גבוה |
| 7050 | 2.83 | מבני מטוסים, ציוד ספורט |
השפעת הטמפרטורה על צפיפות האלומיניום
שינויי טמפרטורה יכולים להשפיע על צפיפות האלומיניום . ככל שהטמפרטורה עולה, המתכת מתרחבת, מה שמוביל לירידה קלה בצפיפות . התרחבות תרמית זו היא קריטית ליישומים הכרוכים בתנודות טמפרטורה {}}}
| טמפרטורה (תואר) | צפיפות (g/cm³) |
|---|---|
| -100 | 2.73 |
| 0 | 2.70 |
| 20 | 2.70 |
| 100 | 2.69 |
| 200 | 2.68 |
| 300 | 2.67 |
תהליכי צפיפות וייצור
תהליך הייצור יכול להשפיע על הצפיפות שלמוצרי אלומיניוםבמיוחד ביציקות עקב נוכחות של נקבוביות . תהליכי ייצור נפוצים
יְצִיקָה: יצירת צורות על ידי מזיגת מתכת מותכת לתבניות
שִׁחוּל: דוחף מתכת דרך מת כדי ליצור צורות ארוכות
גִלגוּל: דליל והארכת גיליון מתכת או אפקט צלחת של ייצור על צפיפות
צפיפות יציקה: בדרך כלל 95% עד 100% מהתיאורטי עקב נקבוביות
צפיפות מחושלת: קרוב לערך הנומינלי שכן הוא עובד בכושר
יישומים של אלומיניום על בסיס צפיפות
מכיוון שלאלומיניום יש רק כשליש מצפיפות הפלדה, תכונה זו הופכת אותה למתאימה למגוון רחב של יישומים:
תעשיית התעופה האווירית
בַּקָשָׁה:מבני מטוסים, גוף המטוס וכנפיים .
תוֹעֶלֶת:מפחית משקל, שיפור יעילות הדלק ויכולת העומס .
תעשיית הרכב
בַּקָשָׁה:מסגרות רכב, חסימות מנוע וגלגלים .
תוֹעֶלֶת:משפררֶכֶבביצועים וחסכון דלק .
ענף הבנייה
בַּקָשָׁה:בניית חזיתות, מסגרות חלונות וגגות .
תוֹעֶלֶת:משלב חוזק עם משקל קל, הקלת הובלה והתקנה .
ענף האריזה
בַּקָשָׁה:פחיות משקאות, אריזת אוכל, ונייר כסף .
תוֹעֶלֶת:טבע קל משקל מפחית את עלויות ההובלה ושימוש באנרגיה .
תעשיית האלקטרוניקה
בַּקָשָׁה:כיורי חום, מארזים ומחברים .
תוֹעֶלֶת:מוליכות תרמית טובה ומשקל קל משפר את ביצועי המכשירים .
מגמות וחידושים עתידיים
לחקור כיצד התקדמות באֲלוּמִינְיוּםפיתוח טכנולוגיה וסגסוגת דוחפים את גבולות היישומים שלה .
סגסוגות מתעוררות
סגסוגות בעלות חוזק גבוה: לשימוש בסביבות תובעניות
ננו-סגסוגות: מאפיינים משופרים באמצעות ננו-טכנולוגיה
יישומים בתעשייה
אנרגיה ירוקה: פאנלים סולאריים, טורבינות רוח
אֶלֶקטרוֹנִיקָה: רכיבים קלים למכשירים ניידים