هل تساءلت يوماً ما الذي يجعل أجزاء محرك سيارتك متينة وفعالة للغاية؟ يكشف هذا المقال النقاب عن الأسرار الكامنة وراء سبائك الألومنيوم المصبوبة، الأبطال المجهولين في هندسة السيارات. تعرّف على كيفية تشكيل هذه السبائك، بخصائصها وتصنيفاتها الفريدة، لمستقبل صناعة السيارات وأدائها. استعد لاستكشاف العالم الرائع لسبائك الألومنيوم!
سبائك الألومنيوم التي يمكن الحصول على أجزاء منها مباشرةً من خلال عمليات صب المعادن، مصبوبات سبائك الألومنيوم. يكون محتوى عناصر السبائك في هذه السبائك أعلى عمومًا من محتوى سبائك الألومنيوم المشغولة المقابلة.
تحتوي سبائك الألومنيوم المصبوبة على نفس نظام السبائك مثل سبائك الألومنيوم المطاوع، مع نفس آليات التقوية (باستثناء تصلب الإجهاد). ويكمن الاختلاف الرئيسي بينهما في: الحد الأقصى لمحتوى عنصر السيليكون السبيكي في سبائك الألومنيوم المصبوب يفوق ذلك الموجود في معظم سبائك الألومنيوم المشغول.
بالإضافة إلى احتوائها على عناصر تقوية، يجب أن تحتوي سبائك الألومنيوم المصبوبة أيضًا على كمية كافية من العناصر سهلة الانصهار (عادةً السيليكون) لإعطاء السبيكة سيولة كبيرة، مما يسهل ملء فجوات الانكماش أثناء الصب. تُستخدم سبائك الألومنيوم المصبوبة على نطاق واسع في السيارات، مثل رؤوس أسطوانات المحرك، ومشعبات السحب، والمكابس، والمحاور، وأغطية مقود التوجيه الآلي.
مقسمة إلى أربع فئات بناءً على العناصر الرئيسية بخلاف الألومنيوم في التركيب: السيليكون والنحاس والمغنيسيوم والزنك.
1. سبائك الألومنيوم والسيليكون
تشتهر سبائك الألومنيوم والسيليكون، والمعروفة أيضًا باسم "السيلومين" أو "سبائك الألومنيوم فائق الانصهار"، بخصائص الصب الاستثنائية ومقاومة التآكل وانخفاض معامل التمدد الحراري. وتمثل هذه السبائك، التي تحتوي على 10% إلى 25% سيليكون، الفئة الأكثر تنوعًا واستخدامًا على نطاق واسع في سبائك الألومنيوم المصبوب.
يؤثر محتوى السيليكون بشكل كبير على خصائص السبيكة. وتوفر التركيبات سهلة الانصهار (حوالي 12.6% Si) سيولة وخصائص صب مثالية، بينما توفر التركيبات فائقة الانصهار (>12.6% Si) مقاومة تآكل معززة وتمدد حراري منخفض. وتنتج إضافة 0.2% إلى 0.6% من المغنيسيوم سبائك Al-Si-Mg، التي تستجيب جيدًا للمعالجة الحرارية، مما يحسن القوة والصلابة من خلال تصلب الترسيب.
تُستخدم هذه السبائك على نطاق واسع في المكونات الهيكلية مثل كتل المحركات، ورؤوس الأسطوانات، وعلب ناقل الحركة، والمسبوكات المعقدة رقيقة الجدران. يمكن أن تؤدي إضافة النحاس (عادةً 1-4%) والمغنيسيوم إلى تعزيز الخواص الميكانيكية ومقاومة الحرارة وقابلية التشغيل الآلي. وهذا ما يجعل سبائك Al-Si-Cu-Mg مناسبة بشكل خاص لمكونات السيارات عالية الأداء مثل المكابس، حيث يكون الاستقرار الحراري ومقاومة التآكل أمرًا بالغ الأهمية.
تشمل التطورات الأخيرة في سبائك Al-Si ما يلي:
2. سبائك الألومنيوم والنحاس
تُظهر سبائك الألومنيوم والنحاس التي تحتوي على 4.51 تيرابايت إلى 5.31 تيرابايت إلى 5.31 تيرابايت من النحاس خصائص تقوية مثالية. يمكن للإضافة الاستراتيجية للمنجنيز والتيتانيوم أن تعزز بشكل كبير من درجة حرارة الغرفة والقوة في درجات الحرارة العالية، بالإضافة إلى تحسين أداء الصب. تحقق هذه السبائك عادةً قوة شد نهائية تتراوح بين 300 و350 ميجا باسكال بعد المعالجة الحرارية. ويؤدي وجود النحاس إلى تعزيز تكوين رواسب Al2Cu أثناء التصلب العمري، مما يساهم في الخواص الميكانيكية الفائقة للسبائك.
تُستخدم هذه السبائك في المقام الأول في إنتاج المسبوكات الرملية المصممة لتحمل الأحمال الديناميكية والثابتة الكبيرة مع الحفاظ على أشكال هندسية غير معقدة نسبيًا. وتشمل الاستخدامات الشائعة مكونات محركات الطائرات، وأغطية ناقل الحركة في السيارات، والأجزاء الهيكلية في الصناعات الفضائية. كما أن نسبة القوة إلى الوزن الممتازة والقدرة الجيدة على التشغيل الآلي تجعل هذه السبائك مناسبة بشكل خاص للمكونات التي تتطلب موثوقية عالية في ظل الظروف الصعبة.
وتجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من أن هذه السبائك توفر قوة استثنائية، إلا أنها قد تُظهر مقاومة منخفضة للتآكل مقارنةً بسبائك الألومنيوم الأخرى بسبب ارتفاع محتوى النحاس. لذلك، غالبًا ما يتم استخدام المعالجات السطحية المناسبة أو الطلاءات الواقية للتخفيف من هذا القيد في البيئات المسببة للتآكل.
3. سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم
توفر سبيكة الألومنيوم والمغنيسيوم (Al-Mg) المسبوكة بمحتوى 12% من المغنيسيوم توازنًا مثاليًا بين الكثافة المنخفضة (2.55 جم/سم مكعب) والقوة العالية (حتى 355 ميجا باسكال)، مما يجعلها واحدة من أكثر المواد الإنشائية خفيفة الوزن كفاءة. تزيد هذه التركيبة من تأثير تقوية المحلول الصلب للمغنيسيوم في الألومنيوم. تُظهر السبيكة مقاومة ممتازة للتآكل في البيئات الجوية والبحرية على حد سواء بسبب تكوين طبقة أكسيد واقية مستقرة. كما أن خواصها الميكانيكية الشاملة، بما في ذلك الليونة الجيدة ومقاومة التعب، إلى جانب قابلية التشغيل الآلي المواتية في درجة حرارة الغرفة، تجعلها متعددة الاستخدامات للغاية في مختلف التطبيقات.
في صناعة الطيران، تُستخدم هذه السبيكة المصنوعة من الألومنيوم والماغنسيوم في المكونات الهامة مثل أغلفة الرادار وأغلفة محركات الطائرات وشفرات المراوح، حيث يكون تقليل الوزن والقوة أمرًا بالغ الأهمية. كما أن نسبة قوتها العالية إلى الوزن تجعلها مناسبة لمكونات معدات الهبوط. وفي القطاع البحري، يُفضّل استخدامه في المراوح والأجزاء الهيكلية نظراً لمقاومته للتآكل في مياه البحر. وبالإضافة إلى ذلك، فإن المظهر الجمالي للسبائك ومقاومتها للتآكل يجعلها خياراً ممتازاً للتطبيقات المعمارية والزخرفية، بما في ذلك الواجهات وعناصر التصميم الداخلي.
يمكن تعزيز خصائص السبيكة من خلال عمليات المعالجة الحرارية وعمليات التصلب بالعمل، مما يسمح بتخصيص الخصائص الميكانيكية لتلبية متطلبات تطبيقات محددة. كما أتاحت التطورات الحديثة في مجال التصنيع الإضافي إمكانيات جديدة للأشكال الهندسية المعقدة والأجزاء المخصصة باستخدام هذه السبيكة، مما يوسع من إمكاناتها في مختلف القطاعات عالية الأداء.
4. سبائك الألومنيوم والزنك
لتعزيز الخواص الميكانيكية، كثيرًا ما يتم خلط السيليكون والمغنيسيوم مع الألومنيوم والزنك، مما ينتج عنه مركب يُعرف باسم "سيلومين الزنك" أو سبيكة الزنك والزنك والزنك والزنك والمغنيسيوم. تُظهر هذه السبيكة خاصية التبريد الذاتي الفريدة من نوعها في ظروف الصب، مما يلغي الحاجة إلى المعالجة الحرارية الفورية بعد الصب. تُظهر المكونات المصبوبة قوة جيدة، والتي يمكن تحسينها أكثر من خلال عمليات المعالجة الحرارية المعدلة مثل المعالجة بالمحلول والتعتيق.
وتتمثل إحدى المزايا الرئيسية لسيلومين الزنك في ثبات أبعاده بعد خضوعه للمعالجة الحرارية للتثبيت. وتتضمن هذه المعالجة دورات تسخين وتبريد خاضعة للتحكم لتخفيف الضغوط الداخلية وتقليل الالتواء أو التشويه بمرور الوقت. تجعل دقة الأبعاد الناتجة وثباتها هذه السبيكة مناسبة بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب دقة عالية، مثل:
إن الجمع بين قابلية الصب الجيدة، وخصائص التبريد الذاتي، وثبات الأبعاد بعد المعالجة الحرارية يجعل سبائك الألومنيوم والزنك مع إضافات السيليكون والمغنيسيوم خيارًا متعدد الاستخدامات للمواد في مختلف التطبيقات الصناعية حيث تكون القوة والدقة والموثوقية طويلة الأجل ضرورية.
تتألف رموز السبائك من أحرف بينيين الصينية "ZL" التي تمثل الألومنيوم المصبوب، متبوعة بثلاثة أرقام عربية.
يشير الرقم الأول بعد حرف "ZL" إلى سلسلة السبائك، حيث تشير الأرقام 1 و2 و3 و4 على التوالي إلى سلسلة سبائك الألومنيوم والسيليكون والألومنيوم والنحاس والألومنيوم والمغنيسيوم والألومنيوم والزنك.
يشير الرقمان الثاني والثالث بعد "ZL" إلى رقم تسلسل السبيكة.
يُشار إلى السبائك عالية الجودة بحرف "A" بعد رمزها.
| أنواع السبائك | نظام Al-Si | نظام Al-Cu | نظام المغنيسيوم المغنيسيوم | نظام الزنك |
| تسميات السبائك | ZL1XX | ZL2XX | ZL3XX | ZL4XX |
| الكود | العنوان | الكود | العنوان |
| S | الصب بالرمل | K | صب القوالب القشرية |
| J | الصب بالقالب | Y | صب القوالب بالضغط |
| R | الصب الاستثماري | B | المعالجة الحرارية |
من أجل الحصول على مصبوبات دقيقة عالية الجودة من مختلف الأشكال والمواصفات، فإن سبائك الألومنيوم المستخدمة في الصب تتميز عمومًا بالخصائص التالية
1. سيولة جيدة لملء الأخاديد والشقوق الضيقة
2. درجة انصهار أقل من المعادن العامة، ولكن يمكنها تلبية متطلبات معظم الحالات
3. الموصلية الحرارية الجيدة، يمكن نقل حرارة الألومنيوم المصهور بسرعة إلى القالب، مما يؤدي إلى دورة صب أقصر
4. يمكن التحكم في الهيدروجين والغازات الضارة الأخرى في الذوبان بفعالية من خلال المعالجة
5. عند صب سبائك الألومنيوم، لا يوجد ميل للتشقق والتمزق على الساخن عند الصب
6. ثبات كيميائي جيد، مقاومة قوية للتآكل
7. ليست عرضة للعيوب السطحية، وتتمتع المسبوكات بنعومة السطح ولمعانه الجيد، ويسهل معالجتها سطحياً
8. إن قابلية معالجة سبائك الألومنيوم المصبوبة جيدة، ويمكن تشكيلها باستخدام قوالب الصب بالقالب والقالب الدائم والقوالب الرملية الخضراء والقوالب الرملية الجافة وقوالب الصب بالرغوة المفقودة بالجبس ويمكن تشكيلها أيضاً باستخدام الصب بالتفريغ الهوائي، والصب بالضغط المنخفض والضغط العالي، والصب بالضغط، والصب بالضغط، والصب شبه الصلب، والصب بالطرد المركزي، وما إلى ذلك، لإنتاج مصبوبات مختلفة الاستخدامات والأصناف والمواصفات والأداء.
| رمز حالة المعالجة الحرارية | فئات حالة المعالجة الحرارية | الخصائص |
| F | الحالة كما هي مصبوبة | -- |
| T1 | الشيخوخة الاصطناعية | بالنسبة للقوالب الرملية الرطبة، والقوالب المعدنية، وخاصةً الأجزاء المصبوبة بالقالب، تلاحظ تأثيرات المحلول الصلب الجزئي بسبب سرعة التبريد السريع. يمكن أن تزيد معالجة التقادم من القوة والصلابةوتحسين قابلية التشغيل الآلي. |
| T2 | التلدين | التخلص من الإجهاد المتولد في عملية الصب لتعزيز ثبات الأبعاد وتحسين مرونة السبيكة. |
| T4 | المعالجة الحرارية بالمحلول مع التقادم الطبيعي | من خلال تطبيق التقوية بالمحلول من خلال التسخين والعزل والتبريد السريع، يمكننا تعزيز الخواص الميكانيكية للسبائك، وخاصةً تحسين ليونة السبيكة ومقاومتها للتآكل في ظروف درجة حرارة الغرفة. |
| T5 | المعالجة الحرارية بالمحلول مع التقادم الاصطناعي الجزئي | بعد المعالجة بالمحلول، يتم إجراء عملية تقادم اصطناعية غير مكتملة تتم في درجات حرارة أقل أو على فترات أقصر. والهدف من ذلك هو زيادة تعزيز قوة وصلابة السبيكة. |
| T6 | المعالجة الحرارية بالمحلول مع الشيخوخة الاصطناعية الكاملة | يمكن تحقيق أعلى قوة شد، وإن كان ذلك على حساب انخفاض الليونة. تتم الشيخوخة في درجات حرارة مرتفعة أو على مدى فترة زمنية طويلة. |
| T7 | المعالجة الحرارية بالمحلول مع معالجة التثبيت | تعزيز الاستقرار الهيكلي وثبات الأبعاد للمسبوكات، وكذلك مقاومة السبيكة للتآكل. تُستخدم في المقام الأول للمكونات التي تعمل في درجات حرارة مرتفعة، حيث يمكن أن تقترب درجة حرارة معالجة التثبيت من درجة حرارة التشغيل للمسبوكات. |
| T8 | المعالجة الحرارية بالمحلول مع معالجة التليين | بعد المعالجة بالمحلول، يتم الحصول على أجزاء الصب ذات اللدونة العالية والثبات الممتاز في الأبعاد باستخدام درجات حرارة أعلى من معالجة التثبيت. |
| T9 | المعالجة بالدورة الباردة والساخنة | القضاء التام على الإجهاد الداخلي في المسبوكات وتثبيت الأبعاد. تستخدم للمسبوكات عالية الدقة. |
يُعرف ZL101 بتركيبته البسيطة، وسهولة صهره وصبه، وأداء الصب الجيد، وضيق الهواء الجيد، وأداء معالجة اللحام والقطع الجيد نسبيًا، ولكن خواصه الميكانيكية ليست عالية.
وهي مناسبة لصب الأجزاء المختلفة ذات الجدران الرقيقة والمساحات الكبيرة, الأشكال المعقدةومتطلبات القوة المنخفضة، مثل علب المضخات، وعلب التروس، وأغلفة (إطارات) الأدوات، وأجزاء الأجهزة المنزلية. يتم إنتاجه بشكل أساسي عن طريق الصب بالرمل والصب المعدني.
تؤدي إضافة كمية صغيرة من Ti إلى ZL101 إلى صقل الحبيبات وتقوية بنية السبيكة، مما ينتج عنه خصائص شاملة أعلى من تلك الموجودة في ZL101 وZL102، بالإضافة إلى مقاومة جيدة للتآكل.
يمكن استخدامه كمسبوكات عالية الجودة للمكونات الهيكلية الحاملة العامة في الهندسة، بالإضافة إلى المكونات الهيكلية المختلفة في الدراجات النارية والسيارات والأجهزة المنزلية ومنتجات الأدوات. ويأتي استخدامه حالياً في المرتبة الثانية بعد ZL102. يشيع استخدام الصب بالرمل والصب المعدني في الإنتاج.
تتمثل الخاصية الرئيسية لهذه السبيكة في السيولة الجيدة، مع خصائص أخرى مشابهة لـ ZL101، ولكن مع إحكام أفضل للهواء من ZL101.
يمكن استخدامه لصب العديد من القوالب المصبوبة ذات الجدران الرقيقة المعقدة والأجزاء المعدنية أو الأجزاء المصبوبة بالرمل ذات الجدران الرقيقة منخفضة القوة وذات المساحة الكبيرة والمعقدة الشكل. وسواء كانت مصبوبة بالقالب أو مصبوبة معدنية/رملية، فهي سبائك الألومنيوم الأكثر استخدامًا في المنتجات المدنية.
نظرًا للعدد الكبير من بلورات العمل وإضافة المنغنيز الذي يقاوم التأثيرات الضارة للحديد المخلوط في المادة، تتمتع هذه السبيكة بأداء صب جيد، وضيق هواء ممتاز، ومقاومة ممتازة للتآكل، وأداء جيد نسبيًا في اللحام ومعالجة القطع.
ومع ذلك، فإن مقاومته للحرارة ضعيفة.
وهي مناسبة لإنتاج الأجزاء الهيكلية الديناميكية الديناميكية كبيرة الحجم والمعقدة الشكل ذات الأحمال الكبيرة، مثل أغطية الشاحن التوربيني، ورؤوس الأسطوانات، وبطانات الأسطوانات، وأجزاء أخرى. يتم إنتاجه بشكل أساسي عن طريق الصب بالقالب، ولكن يشيع أيضًا استخدام الصب بالرمل والصب المعدني.
نظرًا لإضافة النحاس وانخفاض محتوى Si، فإن أداء هذه السبيكة في الصب واللحام أسوأ من ZL104 بسبب إضافة النحاس وانخفاض محتوى Si، ولكن أداءها في درجة حرارة الغرفة ودرجة الحرارة العالية وأداء معالجة القطع أفضل من ZL104، مع مرونة أقل قليلاً ومقاومة تآكل أقل.
وهو مناسب للاستخدام كمكونات هيكلية ديناميكية ديناميكية معقدة الشكل وكبيرة الحجم وشديدة التحميل مثل أغطية الشاحن التوربيني، ورؤوس الأسطوانات، وبطانات الأسطوانات، وأجزاء أخرى.
يقلل ZL105A من محتوى عنصر الشوائب Fe في ZL105 ويزيد من قوة السبيكة، مما يؤدي إلى خواص ميكانيكية أفضل من ZL105. تُستخدم المسبوكات عالية الجودة بشكل شائع في الإنتاج.
تعمل إضافة كمية صغيرة من Ti وMn، بالإضافة إلى زيادة محتوى Si، على تحسين أداء هذه السبيكة في الصب ودرجات الحرارة العالية، مما يجعلها أفضل من ZL105 من حيث إحكام الهواء ومقاومة التآكل.
يمكن استخدامه كمكونات هيكلية للأحمال العامة والأجزاء التي تتطلب إحكامًا جيدًا للهواء والعمل في درجات حرارة أعلى. ويستخدم الصب بالرمل والصب المعدني بشكل رئيسي للإنتاج.
يتميز ZL107 بأداء ممتاز في الصب وضيق الهواء، وخصائص ميكانيكية جيدة، وأداء متوسط في معالجة اللحام والقطع، ومقاومة تآكل أقل قليلاً.
وهو مناسب لإنتاج مكونات هيكلية تتحمل الديناميكية العامة أو الأحمال الثابتة والأجزاء التي تتطلب إحكام إغلاق الهواء. يشيع استخدام الصب بالرمل في الإنتاج.
نظرًا لاحتوائه على نسبة عالية من سيليكون وإضافة المغنيسيوم والنحاس والمنغنيز، يتميز ZL108 بأداء صب ممتاز، ومعامل تمدد حراري صغير، ومقاومة جيدة للتآكل، وقوة عالية، ومقاومة جيدة للحرارة. ومع ذلك، فإن مقاومته للتآكل أقل قليلاً.
إنه مناسب لإنتاج المكابس لمحركات الاحتراق الداخلي والأجزاء الأخرى التي تتطلب مقاومة التآكل، وكذلك الأجزاء التي تتطلب أبعادًا وحجمًا ثابتًا. يتم إنتاجه بشكل أساسي عن طريق الصب بالقالب والصب المعدني، ولكن يمكن أيضًا استخدام الصب بالرمل.
هذه سبيكة معقدة من Al-Si-Cu-Mg-Ni، مع زيادة محتوى Si وإضافة Ni لتوفير أداء ممتاز في الصب وضيق الهواء، بالإضافة إلى قوة في درجات الحرارة العالية ومقاومة تآكل محسنة ومقاومة للتآكل. كما تم تقليل معامل التمدد الخطي والكثافة بشكل كبير.
وهي مناسبة لإنتاج المكابس لمحركات الاحتراق الداخلي والأجزاء التي تتطلب مقاومة للتآكل وأبعاد وحجم ثابتين. ويستخدم الصب المعدني والصب بالرمل بشكل رئيسي للإنتاج.
سبيكة ZL111 عبارة عن سبيكة معقدة مع إضافة المنغنيز والقصدير (Ti)، مما يوفر أداءً ممتازًا في الصب، ومقاومة جيدة للتآكل، ومقاومة جيدة للتآكل، وضيق هواء، وقوة عالية. أداء معالجة اللحام والقطع متوسط.
إنها مناسبة لصب المكونات الهيكلية الديناميكية الديناميكية المعقدة الشكل والمحمّلة بشدة (مثل مكونات محركات الطائرات ومضخات المياه ومضخات الزيت والمضخات الدافعة وغيرها) والأجزاء التي تتطلب إحكامًا جيدًا للهواء وتعمل في درجات حرارة أعلى. يتم استخدام الصب المعدني والصب بالرمل بشكل أساسي للإنتاج، ولكن يمكن أيضًا استخدام الصب بالقالب.
سبيكة ZL114A عبارة عن سبيكة معقدة مع إضافة المنغنيز والقصدير Ti، مما يوفر أداءً ممتازًا في الصب، ومقاومة جيدة للتآكل، ومقاومة جيدة للتآكل، وضيق هواء، وقوة عالية. أداء معالجة اللحام والقطع متوسط.
إنها مناسبة لصب المكونات الهيكلية الديناميكية الديناميكية المعقدة الشكل والمحمّلة بشدة (مثل مكونات محركات الطائرات ومضخات المياه ومضخات الزيت والمضخات الدافعة وغيرها) والأجزاء التي تتطلب إحكامًا جيدًا للهواء وتعمل في درجات حرارة أعلى. يتم استخدام الصب المعدني والصب بالرمل بشكل أساسي للإنتاج، ولكن يمكن أيضًا استخدام الصب بالقالب.
تتميز ZL115 بأداء صب جيد وخصائص ميكانيكية عالية، وتستخدم بشكل أساسي كمكونات هيكلية هندسية للخدمة الشاقة وأجزاء أخرى مثل أغطية الصمامات والمضخات. ويستخدم الصب بالرمل والصب المعدني بشكل رئيسي في الإنتاج.
سبيكة ZL116 هي سبيكة معقدة من Al-Cu-Mg مع إزالة الزنك وSb من ZL115 وإضافة العناصر النزرة Ti وB. يتم تنقية حبيبات السبيكة وتقليل التأثيرات الضارة لشوائب الحديد، مما يوفر أداءً جيدًا في الصب وضيق الهواء بالإضافة إلى خواص ميكانيكية عالية.
إنه مناسب لصب المكونات الهيكلية الديناميكية التي تتحمل الأحمال الكبيرة، مثل الأجزاء الموجودة على الطائرات والصواريخ، والأجزاء المختلفة ذات الخصائص الشاملة الجيدة في المنتجات المدنية. يُستخدم الصب بالرمل والصب المعدني بشكل أساسي في الإنتاج.
إن ZL117 عبارة عن سبيكة معقدة من Al-Cu-Mg من النحاس-الملغ مع بنية فائقة الانصهار ومحتوى عالٍ من Si يبلغ 19-22%، مع إضافة عنصر التتبع Mn وعنصر الأرض النادرة RE. تتميز بأداء صب ممتاز، وقوة جيدة في درجة حرارة الغرفة ودرجة الحرارة العالية، ومعامل تمدد حراري منخفض، وهي مادة مقاومة للتآكل عالية المستوى تتكون من العديد من جسيمات سيان الأولية الصلبة الموزعة على مصفوفة ناعمة.
إنها مناسبة لصب المكابس لمحركات الاحتراق الداخلي، ووسادات الفرامل، وغيرها من الأجزاء المقاومة للتآكل ذات الأبعاد والحجم المستقر، وكذلك المكونات الهيكلية عالية القوة. يستخدم الصب المعدني بشكل أساسي للإنتاج، ولكن يمكن أيضًا استخدام الصب بالرمل.
وبالإضافة إلى ذلك، طورت شركة صناعة الطيران الصينية أيضًا ثلاث سبائك من الألومنيوم والسيليكون (ZL112Y وZL113Y وZL117Y). إن ZL112Y و ZL113Y هما سبائك الألومنيوم-السيليكون-النحاس المصبوبة، وكلاهما يتميزان بأداء صب جيد وضيق هواء وخصائص ميكانيكية عالية، ومناسبة لصب الأجزاء التي تتطلب قوة عالية ودرجات حرارة عمل عالية وضيق هواء جيد، بالإضافة إلى الأجزاء الأخرى المقاومة للتآكل مثل المكابس ذات الأبعاد والحجم الثابتة والأداء الجيد في نقل الحرارة.
يُستخدم الصب بالقالب بشكل أساسي للإنتاج، ولكن يمكن أيضًا استخدام الصب بالرمل والصب المعدني. على عكس ZL108، يتم تقليل محتوى سيليون، وزيادة محتوى النحاس الذي يعزز تقوية المحلول الصلب وتصلب الترسيب، مما يؤدي إلى أداء أفضل في درجة حرارة الغرفة ودرجة الحرارة العالية مقارنةً ب ZL108.
يتميز ZL201 بخصائص ميكانيكية جيدة في درجة حرارة الغرفة ودرجات الحرارة المرتفعة، واللدونة المعتدلة، وأداء متوسط في معالجة اللحام والقطع، وسيولة ضعيفة مع ميل نحو التشقق الساخن، ومقاومة ضعيفة للتآكل.
إنه مناسب لصب المكونات الهيكلية التي تعمل في درجات حرارة عالية نسبيًا (200-300 ℃) أو الأجزاء التي تتحمل أحمال ديناميكية أو ثابتة كبيرة في درجة حرارة الغرفة، وكذلك الأجزاء التي تعمل في درجات حرارة منخفضة (-70 ℃). يستخدم الصب بالرمل بشكل أساسي للإنتاج.
يقلل ZL201A بشكل كبير من محتوى الشوائب Fe و Si مقارنةً ب ZL201، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الغرفة والخصائص الميكانيكية في درجات الحرارة العالية. يتميز بأداء قطع ولحام جيد ولكن أداء الصب ضعيف.
يمكن استخدامه للأجزاء التي تعمل عند 300 درجة مئوية أو تتحمل أحمال ديناميكية أو ثابتة كبيرة في درجة حرارة الغرفة. يستخدم الصب بالرمل بشكل أساسي للإنتاج.
يتمتع ZL202 بأداء صب جيد نسبيًا وقوة وصلابة ومقاومة للتآكل في درجات الحرارة العالية ولكن مقاومته للتآكل ضعيفة.
وهي مناسبة لصب الأجزاء التي تعمل عند درجة حرارة 250 درجة مئوية وتتحمل أحمالاً صغيرة، مثل رؤوس الأسطوانات. يُستخدم الصب بالرمل والصب المعدني بشكل أساسي للإنتاج.
يحتوي ZL203 على محتوى أقل من سيليكون الذهب مما يؤدي إلى سيولة أقل قليلًا، وميل أكبر نحو التشقق الساخن، ومقاومة تآكل أقل. ومع ذلك، فإنه يتمتع بقوة جيدة في درجات الحرارة العالية وأداء جيد في اللحام ومعالجة القطع.
إنه مناسب لصب الأجزاء التي تعمل عند درجة حرارة أقل من 250 درجة مئوية وتتحمل أحمالاً صغيرة أو الأجزاء التي تتحمل أحمالاً كبيرة في درجة حرارة الغرفة، مثل أجزاء الأدوات وأجسام علبة المرافق. يتم استخدام الصب بالرمل والصب بالضغط المنخفض بشكل أساسي للإنتاج.
سبيكة ZL204A هي سبيكة من النحاس المصبوب عالية النقاء وعالية القوة، وتتميز باللدونة الجيدة وأداء معالجة اللحام والقطع، ولكن أداء الصب ضعيف.
وهي مناسبة لصب المكونات الهيكلية التي تتحمل أحمالاً كبيرة، مثل قواعد الدعم وأذرع الدعم. يُستخدم الصب بالرمل والصب بالضغط المنخفض بشكل أساسي للإنتاج.
ZL205A هي أقوى سبائك الألومنيوم المستخدمة حاليًا في العالم. وتتميز باللدونة الجيدة ومقاومة التآكل، وأداء ممتاز في القطع واللحام، ولكن أداءها في الصب ضعيف.
وهي مناسبة لصب المكونات الهيكلية التي تتحمل أحمالاً كبيرة وبعض الأجزاء ذات متطلبات إحكام منخفضة. يمكن استخدام الصب بالرمل والصب بالضغط المنخفض والصب المعدني.
يتميز ZL207 بقوة عالية جدًا في درجات الحرارة العالية مع أداء صب متوسط، وأداء معالجة اللحام والقطع، وقوة منخفضة في درجة حرارة الغرفة.
إنه مناسب لصب المكونات الهيكلية المختلفة التي تعمل تحت 400 ℃، مثل أغلفة الصمامات في محركات الطائرات وبعض المكونات المقاومة للحرارة في صناعة البترول. يُستخدم الصب بالرمل والصب بالضغط المنخفض بشكل أساسي للإنتاج.
تتميز ZL209 بقوة شد أعلى ونقطة خضوع وقوة في درجات الحرارة العالية من ZL201A مع أداء جيد في معالجة اللحام والقطع، ولكن أداء الصب والاستطالة ضعيف.
وهو مناسب لصب مختلف المكونات المقاومة للتآكل التي تعمل في درجات حرارة أعلى، مثل الأجزاء الموجودة في محركات الاحتراق الداخلي. ويستخدم الصب بالرمل بشكل أساسي للإنتاج.
إن ZL301 هي أكثر سبائك الألومنيوم مقاومة للتآكل المتوفرة حاليًا مع أداء جيد في معالجة القطع، وأداء لحام جيد نسبيًا، وقوة عالية، وأداء أنودة جيد، ولكن معقد عملية الصبوالتشغيل المرهق، وسهولة إنتاج عيوب مثل الرخاوة والتشقق الساخن.
إنه مناسب لصب الأجزاء المختلفة ذات الأحمال الكبيرة في الوسائط المسببة للتآكل مثل مياه البحر التي تعمل عند درجة حرارة 150 ℃، مثل المكونات المختلفة في السفن البحرية وأغطية المضخات والمضخات والدافعات والإطارات في صناعة البترول. يستخدم صب الرمل بشكل أساسي في الإنتاج.
يتميز ZL303 بقوة أفضل من ZL301 في درجات الحرارة العالية، ومقاومة جيدة للتآكل (أسوأ قليلاً من ZL301)، وأداء معالجة قطع ممتاز، وأداء لحام جيد، وأداء صب أفضل من ZL301، ولا يمكن معالجته بالحرارة، مما يؤدي إلى خصائص ميكانيكية أقل بكثير من ZL301.
وهي مناسبة لصب أجزاء مثل محركات الطائرات، والصواريخ، ومحركات الاحتراق الداخلي، والمضخات الكيميائية، ومضخات النفط، وأغطية مضخات الغاز البتروكيميائية، والدوّارات، والشفرات التي تتحمل أحمالاً متوسطة في الوسائط المسببة للتآكل مثل مياه البحر، والصناعات الكيميائية، والغاز. الصب بالضغط والصب بالرمل تستخدم بشكل رئيسي.
يتميز ZL305 بأداء صب أفضل وأنسجة أكثر ثباتًا بعد التقادم الطبيعي من ZL301 و ZL303 بسبب إضافة الزنك وتقليل محتوى المغنيسيوم. الميل إلى تشكيل الرخاوة والتشقق الساخن قليل بسبب إضافة العناصر النزرة Ti وBe، مما ينتج عنه خصائص شاملة جيدة ومقاومة قوية للتآكل الإجهادي.
ومع ذلك، فإن خواصه الميكانيكية في درجات الحرارة العالية ضعيفة. وهو مناسب لصب الأجزاء التي تتحمل أحمالًا كبيرة وتعمل في الوسائط المسببة للتآكل مثل مياه البحر والمواد الكيميائية والغازات التي تقل درجة حرارتها عن 100 درجة مئوية، مثل الطائرات ومحركات الاحتراق الداخلي والمضخات الكيميائية ومضخات النفط وأغطية مضخات الغاز البتروكيماوية والدوارات والشفرات. يستخدم صب الرمل بشكل أساسي للإنتاج.
يتميز ZL401 بأداء صب ممتاز، وميل ضئيل نحو الانكماش والتشقق الساخن، وخصائص ميكانيكية عالية، وأداء جيد في معالجة اللحام والقطع، ولكن ثقل نوعي مرتفع، ومرونة منخفضة، ومقاومة ضعيفة للتآكل.
تُستخدم بشكل أساسي في الصب بالضغط وصب القوالب والقوالب والمكونات الهيكلية في الطائرات ومحركات الاحتراق الداخلي والمركبات وغيرها من المنتجات التي تعمل في درجات حرارة لا تتجاوز 200 درجة مئوية وتتحمل أحمالاً متوسطة. يمكن استخدام الصب بالضغط والصب بالرمل والصب المعدني.
| سلسلة السبائك | البلد | درجة السبيكة | WB/% | المواصفات القياسية | ||||
| سي | النحاس | المغنيسيوم | في | آل | ||||
| سلسلة AI-Si | الصين | YL102 | 10.0-13.0 | <0.6 | <0.05 | <1.2 | البدل | GB/T15115115-94 |
| اليابان | ADC1 | 11.0-13.0 | <1.0 | <0.30 | <1.2 | JISH5302-82 | ||
| أمريكا | 413 | 11.0-13.0 | <1.0 | <0.35 | <2.0 | ASTMB85-82 | ||
| روسيا | AJ12 | 10.0-13.0 | <0.6 | <0.10 | <1.5 | TOCT2685-82 | ||
| ألمانيا | السيل2 | 11.0-13.5 | <0.10 | <0.05 | <1.0 | DIN1725 | ||
| سلسلة AI-Si-Mg | الصين | YL104 | 8.0-10.5 | <0.30 | 0.17-0.30 | <1.0 | البدل | GB/T15115115-94 |
| اليابان | ADC3 | 9.0-10.0 | <0.60 | 0.40-0.60 | <1.3 | JISH5302-82 | ||
| أمريكا | 360 | 9.0-10.0 | <0.60 | 0.40-0.60 | <2.0 | ASTMB85-82 | ||
| روسيا | ايه جيه إل 4 | 8.0-10.5 | <0.10 | 0.17-0.30 | <1.0 | TOCT2685-82 | ||
| ألمانيا | AlSil0Mg | 9.0-11.0 | <0.10 | 0.20-0.50 | <1.0 | DIN1725 | ||
| سلسلة AI-Si-Cuseries | الصين | YL112 | 7.5-9.5 | 3.0-4.0 | <0.30 | <1.2 | البدل | GB/T15115115-94 |
| YL113 | 9.6-12.0 | 1.5-3.5 | <0.30 | <1.2 | ||||
| اليابان | ADC10 | 7.5-9.5 | 2.0-4.0 | <0.30 | <1.3 | JISH5302-82 | ||
| ADC12 | 9.6-12.0 | 1.5-3.5 | <0.30 | <1.3 | ||||
| أمريكا | 380 | 7.5-9.5 | 3.0-4.0 | <0.10 | <1.3 | ASTMB85-82 | ||
| 383 | 9.5-11.5 | 2.0-3.0 | <0.10 | <1.3 | ||||
| روسيا | ايه جيه آي 6 | 4.5-6.0 | 2.0-3.0 | <0.10 | <1.5 | TOCT2685-82 | ||
| ألمانيا | AlSi8Cu3 | 7.5-9.5 | 2.0-3.5 | <0.30 | <1.3 | DIN1725 | ||
| سلسلة AI-Mg | الصين | YL302 | 0.80-1.30 | <0.10 | 4.5-5.5 | <1.2 | البدل | GB/T15115115-94 |
| اليابان | ADC5 | <0.30 | <0.20 | 4.0-8.5 | <1.8 | JISH5302-82 | ||
| أمريكا | 518 | <0.35 | <0.25 | 7.5-8.5 | <1.8 | ASTMB85-82 | ||
| روسيا | الملغ9 | <0.50 | <0.05 | 7.0-10.0 | <1.0 | DIN1725 | ||
(GB/T 1173-2013)
| درجة السبيكة | رمز السبيكة | طريقة الصب | حالة السبيكة | مقاومة الشد Rm/MPa | نسبة الاستطالة A/% | صلابة برينل HBW. |
| ≥ | ||||||
| ZAlSi7Mg | ZLl01 | س 、 ر 、 ي 、 ك | F | 155 | 2 | 50 |
| س 、 ر 、 ي 、 ك | T2 | 135 | 2 | 45 | ||
| جيه بي | T4 | 185 | 4 | 50 | ||
| س 、ر 、ك | T4 | 175 | 4 | 50 | ||
| ي 、JB | T5 | 205 | 2 | 60 | ||
| س 、ر 、ك | T5 | 195 | 2 | 60 | ||
| SB 、RB 、KB | T5 | 195 | 2 | 60 | ||
| SB 、RB 、KB | T6 | 225 | 1 | 70 | ||
| SB 、RB 、KB | T7 | 195 | 2 | 60 | ||
| SB 、RB 、KB | T8 | 155 | 3 | 55 | ||
| ZAlSi7MgA | ZL101A | س 、ر 、ك | T4 | 195 | 5 | 60 |
| ي 、JB | T4 | 225 | 5 | 60 | ||
| س 、ر 、ك | T5 | 235 | 4 | 70 | ||
| SB 、RB 、KB | T5 | 235 | 4 | 70 | ||
| JB 、J | T5 | 265 | 4 | |||
| SB 、RB 、KB | T6 | 275 | 2 | 80 | ||
| JB 、J | T6 | 295 | 3 | 80 | ||
| ZAlSi12 | ZL102 | SB 、JB 、RB 、RB 、KB | F | 145 | 4 | 50 |
| J | F | 155 | 2 | 50 | ||
| SB 、JB 、RB 、RB 、KB | T2 | 135 | 4 | 50 | ||
| J | T2 | 145 | 3 | 50 | ||
| ZAlSi9Mg | ZL104 | س 、 ر 、 ي 、 ك | F | 150 | 2 | 50 |
| J | T1 | 200 | 65 | |||
| SB 、RB 、KB | T1 | 230 | 2 | 70 | ||
| ي 、JB | T6 | 240 | 2 | 70 | ||
| ZAlSi5Cu1Mg | ZL105 | س 、 ي 、 ر 、 ك | T1 | 155 | 65 | |
| س 、ر 、ك | T5 | 215 | 1 | 70 | ||
| J | T5 | 235 | 70 | |||
| س 、ر 、ك | T6 | 225 | 70 | |||
| س 、 ي 、 ر 、 ك | T7 | 175 | 1 | 65 | ||
| ZAlSi5Cu1MgA | ZL105A | ب 、ر 、ك | T5 | 275 | 1 | 80 |
| ي 、JB | T5 | 295 | 2 | 80 | ||
(GB/T 1173-2013)
| نوع السبيكة | درجة السبيكة | رمز السبيكة | طريقة الصب | حالة السبيكة | مقاومة الشد Rm/MPa | نسبة الاستطالة A/% | صلابة برينل HBW. |
| ≥ | |||||||
| سبيكة النحاس النحاسية | ZAlCu5Mg | ZL201 | ق 、 ي 、 ر 、 ك | T4 | 295 | 8 | 70 |
| ق 、 ي 、 ر 、 ك | T5 | 335 | 4 | 90 | |||
| S | T7 | 315 | 2 | 80 | |||
| ZAlCu5MgA | ZL201A | ق 、 ي 、 ر 、 ك | T5 | 390 | 8 | 100 | |
| زالكول0 | ZL202 | س 、ج | F | 104 | - | 50 | |
| س 、ج | T6 | 163 | - | 100 | |||
| ZAlCu4 | ZL203 | س 、ر 、ك | T4 | 195 | 6 | 60 | |
| J | T4 | 205 | 6 | 60 | |||
| س 、ر 、ك | T5 | 215 | 3 | 70 | |||
| J | T5 | 225 | 3 | 70 | |||
| ZAlCu5MnCdA | ZL204A | S | T5 | 440 | 4 | 100 | |
| ZAlCu5MnCdVA | ZL205A | S | T5 | 440 | 7 | 100 | |
| S | T6 | 470 | 3 | 120 | |||
| S | T7 | 460 | 2 | 110 | |||
| ZAlR5Cu3Si2 | ZL207 | S | T1 | 165 | - | 75 | |
| J | T1 | 175 | - | 75 | |||
| سبيكة المغنيسيوم | زالمجل0 | ZL301 | س 、ج 、 ر | T4 | 280 | 9 | 60 |
| ZAlMg5Si | ZL303 | ق 、 ي 、 ر 、 ك | F | 143 | 1 | 55 | |
| ZAlMg8Znl | ZL305 | S | T4 | 290 | 8 | 90 | |
| سبيكة الزنك | ZAlZn11Si7 | ZL401 | س 、ر 、ك | T1 | 195 | 2 | 80 |
| J | T1 | 245 | 90 | ||||
| ZAlZn6Mg | ZL402 | J | T1 | 235 | 4 | 70 | |
| S | T1 | 220 | 4 | 65 | |||
خصائص العيب:
تتوزع شوائب خبث الأكسدة في الغالب على السطح العلوي للمسبوكات، في الزوايا حيث لا يتم تهوية القالب. يكون الكسر في الغالب رمادي-أبيض أو أصفر، ويتم العثور عليه من خلال الفحص بالأشعة السينية أو أثناء التشغيل الآلي، ويمكن العثور عليه أيضًا أثناء الغسيل القلوي أو الغسيل الحمضي أو الأنودة.
الأسباب:
خصائص العيب:
تكون المسام داخل جدار الصب بشكل عام مستديرة أو بيضاوية، ذات سطح أملس، وعادةً ما تكون ذات قشرة أكسيد لامعة، وأحيانًا صفراء مثل الزيت. يمكن العثور على المسام والفقاعات السطحية من خلال السفع الرملي، ويمكن العثور على المسام والفقاعات الداخلية من خلال الأشعة السينية أو المعالجة الآلية، وتظهر باللون الأسود على فيلم الأشعة السينية.
الأسباب:
خصائص العيب:
تحدث مسامية الانكماش في مصبوبات الألومنيوم عمومًا بالقرب من البوابة الداخلية، وعند جذر الناهض حيث يكون المقطع أكثر سمكًا، وعند تقاطع الجدران السميكة والرقيقة، وفي المناطق ذات الجدران الكبيرة الرقيقة. يظهر سطح الكسر باللون الرمادي أو الأصفر الفاتح في حالة الصب ويتحول إلى الرمادي الفاتح أو الأصفر الفاتح أو الرمادي المائل إلى الأسود بعد المعالجة الحرارية. على أفلام الأشعة السينية، يظهر على شكل يشبه السحابة، ويمكن الكشف عن مسامية الانكماش الشديد بطرق مثل الأشعة السينية وفحص الكسر بالتكبير المنخفض الفلوري.
الأسباب:
(1) صدع الصب
يتطور على طول حدود الحبوب، وغالبًا ما يكون مصحوبًا بانفصال، وهو نوع من التشققات التي تتشكل في درجات الحرارة المرتفعة. يميل إلى الظهور في السبائك ذات الانكماش الحجمي الكبير وفي المسبوكات ذات الأشكال الأكثر تعقيدًا.
(2) صدع المعالجة الحرارية
ناتجة عن ارتفاع درجة الحرارة أو الاحتراق أثناء المعالجة الحرارية، وغالباً ما تظهر على شكل شقوق عابرة للحبيبات. تحدث عادةً في السبائك التي تولد إجهادًا ولها معامل تمدد حراري مرتفع أثناء التبريد السريع للغاية، أو عند وجود عيوب معدنية أخرى.
الأسباب:
(1) تنظيف سطح الفراق، وتنظيف تجويف القالب، وتنظيف قضيب القاذف؛ وتحسين الطلاء، وتحسين عملية الرش؛ وزيادة قوة التثبيت، وزيادة كمية المعدن المصبوب. يمكن تنفيذ هذه التدابير من خلال عمليات بسيطة.
(2) ضبط معلمات العملية، وقوة الحقن، وسرعة الحقن، ووقت التعبئة، ووقت فتح القالب، ودرجة حرارة الصب، ودرجة حرارة القالب، إلخ.
(3) تغيير المواد، واختيار سبائك سبائك الألومنيوم عالية الجودة، وتغيير نسبة المواد الجديدة إلى المواد المعاد تدويرها، وتحسين عملية الصهر.
(4) تعديل القالب، وتعديل نظام الصب، وإضافة بوابات داخلية، وإضافة أخاديد التدفق الزائد، وأخاديد العادم، وما إلى ذلك.
على سبيل المثال، تشمل أسباب توليد الوميض في مصبوبات القوالب ما يلي:
(1) دور التكرير للأتربة النادرة في سبائك الألومنيوم (يمكن للعناصر الأرضية النادرة تحسين مورفولوجية الشوائب وتنقية حدود الحبوب).
(2) التأثير التكريري للأتربة النادرة على سبائك الألومنيوم (تثبيط نمو البلورات العمودية والشجيرية عمدًا لتعزيز تكوين بلورات متساوية الشكل ناعمة، وتسمى هذه العملية معالجة صقل الحبيبات).
(3) تأثير التعديل للأتربة النادرة على سبائك الألومنيوم والسيليكون (في صب سبائك الألومنيوم والسيليكون، تنمو مرحلة Si إلى مراحل هشة متكتلة أو هشة في الظروف الطبيعية، مما يؤدي إلى انقسام المصفوفة بشدة، مما يقلل من قوة السبيكة واللدونة، وبالتالي يجب تغييرها إلى شكل مواتٍ. تعمل المعالجة بالتعديل على تحويل سيليكون سهل الانصهار من سيليكون متقشر خشن إلى ليفي أو صفائحي ناعم، وبالتالي تحسين أداء السبيكة.
بصفتي مؤسس شركة MachineMFG، فقد كرّستُ أكثر من عقد من حياتي المهنية في مجال تصنيع المعادن. وقد أتاحت لي خبرتي الواسعة أن أصبح خبيرًا في مجالات تصنيع الصفائح المعدنية، والتصنيع الآلي، والهندسة الميكانيكية، وأدوات الماكينات للمعادن. أفكر وأقرأ وأكتب باستمرار في هذه المواضيع، وأسعى باستمرار للبقاء في طليعة مجال عملي. فلتكن معرفتي وخبرتي مصدر قوة لعملك.
AR 
EN 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO