შედუღების დამზადების ინდუსტრიაში ალუმინის ზრდასთან ერთად და მისი, როგორც ფოლადის შესანიშნავი ალტერნატივის მრავალი გამოყენებისთვის მიღებით, იზრდება მოთხოვნები მათთვის, ვინც მონაწილეობს ალუმინის პროექტების განვითარებაში, რათა გაეცნონ მასალების ამ ჯგუფს. ალუმინის სრულყოფილად გასაგებად, მიზანშეწონილია დავიწყოთ ალუმინის იდენტიფიკაციის/აღნიშვნის სისტემის, მრავალი ხელმისაწვდომი ალუმინის შენადნობების და მათი მახასიათებლების გაცნობით.

ალუმინის შენადნობის ტემპერატურისა და აღნიშვნის სისტემა- ჩრდილოეთ ამერიკაში ალუმინის ასოციაცია პასუხისმგებელია ალუმინის შენადნობების გამოყოფასა და რეგისტრაციაზე. ამჟამად ალუმინის ასოციაციაში რეგისტრირებულია 400-ზე მეტი დამუშავებული ალუმინის და დამუშავებული ალუმინის შენადნობები და 200-ზე მეტი ალუმინის შენადნობები ჩამოსხმისა და ინგოტების სახით. შენადნობის ქიმიური შემადგენლობის ლიმიტები ყველა ამ რეგისტრირებული შენადნობისთვის მოცემულია ალუმინის ასოციაციისჩაის წიგნისათაურით „შენადნობების საერთაშორისო აღნიშვნები და ქიმიური შემადგენლობის ლიმიტები დაფქული ალუმინის და დამუშავებული ალუმინის შენადნობებისთვის“ და მათშივარდისფერი წიგნისახელწოდებით „აღნიშვნები და ქიმიური შემადგენლობის ლიმიტები ალუმინის შენადნობებისთვის ჩამოსხმისა და ინგოტის სახით. ეს პუბლიკაციები შეიძლება იყოს ძალიან სასარგებლო შედუღების ინჟინრისთვის შედუღების პროცედურების შემუშავებისას და როდესაც მნიშვნელოვანია ქიმიის გათვალისწინება და მისი კავშირი ბზარების მგრძნობელობასთან.

ალუმინის შენადნობები შეიძლება დაიყოს რამდენიმე ჯგუფად, კონკრეტული მასალის მახასიათებლების საფუძველზე, როგორიცაა თერმულ და მექანიკურ მკურნალობაზე რეაგირების უნარი და ალუმინის შენადნობის დამატებული პირველადი შენადნობის ელემენტი. როდესაც განვიხილავთ ნუმერაციის/იდენტიფიკაციის სისტემას, რომელიც გამოიყენება ალუმინის შენადნობებისთვის, გამოვლენილია ზემოაღნიშნული მახასიათებლები. დამუშავებულ და ჩამოსხმულ ალუმინს აქვს იდენტიფიკაციის სხვადასხვა სისტემა. დამუშავებული სისტემა არის 4 ციფრიანი სისტემა, ხოლო ჩამოსხმის 3-ციფრიანი და 1-ციფრიანი ადგილის სისტემა.

დამუშავებული შენადნობის აღნიშვნის სისტემა- პირველ რიგში განვიხილავთ ალუმინის შენადნობის 4-ციფრიან საიდენტიფიკაციო სისტემას. პირველი ციფრი (Xxxx) მიუთითებს ძირითად შენადნობის ელემენტს, რომელიც დაემატა ალუმინის შენადნობას და ხშირად გამოიყენება ალუმინის შენადნობის სერიის აღსაწერად, ანუ 1000 სერია, 2000 სერია, 3000 სერია, 8000-მდე სერია (იხ. ცხრილი 1).

მეორე ერთნიშნა (xXxx), თუ განსხვავდება 0-დან, მიუთითებს კონკრეტული შენადნობის მოდიფიკაციაზე და მესამე და მეოთხე ციფრებზე (xxXX) არის თვითნებური რიცხვები, რომლებიც მოცემულია სერიაში კონკრეტული შენადნობის იდენტიფიცირებისთვის. მაგალითი: შენადნობში 5183, რიცხვი 5 მიუთითებს, რომ ის არის მაგნიუმის შენადნობის სერიიდან, 1 მიუთითებს, რომ ეს არის 1.^stორიგინალური შენადნობის 5083 მოდიფიკაცია და 83 განსაზღვრავს მას 5xxx სერიაში.

ამ შენადნობის ნუმერაციის სისტემის ერთადერთი გამონაკლისი არის 1xxx სერიის ალუმინის შენადნობები (სუფთა ალუმინი), ამ შემთხვევაში, ბოლო 2 ციფრი უზრუნველყოფს ალუმინის მინიმალურ პროცენტს 99%-ზე ზემოთ, ანუ შენადნობი 13.(50)(99.50% მინიმალური ალუმინი).

დამუშავებული ალუმინის შენადნობის დასახელების სისტემა

ცხრილი 1

ჩამოსხმული შენადნობის აღნიშვნა- თუჯის შენადნობის აღნიშვნის სისტემა დაფუძნებულია 3 ციფრულ პლუს ათობითი აღნიშვნაზე xxx.x (ანუ 356.0). პირველი ციფრი (Xxx.x) მიუთითებს ძირითად შენადნობის ელემენტს, რომელიც დაემატა ალუმინის შენადნობას (იხ. ცხრილი 2).

ჩამოსხმული ალუმინის შენადნობის დასახელების სისტემა

ცხრილი 2

მეორე და მესამე ციფრი (xXX.x) არის თვითნებური რიცხვები, რომლებიც მოცემულია სერიაში კონკრეტული შენადნობის იდენტიფიცირებისთვის. ათწილადის შემდეგ რიცხვი მიუთითებს, არის თუ არა შენადნობი ჩამოსხმა (.0) თუ ინგოტი (.1 ან .2). დიდი ასო პრეფიქსი მიუთითებს კონკრეტულ შენადნობის ცვლილებაზე.
მაგალითი: შენადნობი – A356.0 კაპიტალი A (Axxx.x) მიუთითებს შენადნობის 356.0 მოდიფიკაციაზე. ნომერი 3 (A3xx.x) მიუთითებს, რომ არის სილიციუმის პლუს სპილენძის და/ან მაგნიუმის სერია. 56 in (Ax56.0) განსაზღვრავს შენადნობას 3xx.x სერიის ფარგლებში და .0 (Axxx.0) მიუთითებს, რომ ეს არის საბოლოო ფორმის ჩამოსხმა და არა ინგოტი.

ალუმინის ტემპერატურის აღნიშვნის სისტემა -თუ განვიხილავთ ალუმინის შენადნობების სხვადასხვა სერიას, დავინახავთ, რომ მნიშვნელოვანი განსხვავებებია მათ მახასიათებლებში და შესაბამისად გამოყენებაში. საიდენტიფიკაციო სისტემის გააზრების შემდეგ პირველი პუნქტი, რომელიც უნდა აღიაროთ, არის ის, რომ ზემოთ ნახსენებ სერიებში არსებობს ალუმინის ორი განსხვავებული ტიპი. ეს არის სითბოს დამუშავებადი ალუმინის შენადნობები (ისინი, რომლებსაც შეუძლიათ სიძლიერის მოპოვება სითბოს დამატებით) და სითბოს დამუშავებადი ალუმინის შენადნობები. ეს განსხვავება განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ამ ორი ტიპის მასალებზე რკალის შედუღების ზემოქმედების განხილვისას.

1xxx, 3xxx და 5xxx სერიის დამუშავებული ალუმინის შენადნობები არ არის სითბოს დამუშავება და მხოლოდ ძაბვის გამაგრებაა. 2xxx, 6xxx და 7xxx სერიის დამუშავებული ალუმინის შენადნობები თერმოდამუშავებულია და 4xxx სერია შედგება როგორც სითბოს დამუშავებადი, ასევე თერმოდამუშავებული შენადნობებისაგან. 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x და 7xx.x სერიის ჩამოსხმული შენადნობები სითბოს დამუშავებაა. დაძაბულობის გამკვრივება ჩვეულებრივ არ გამოიყენება ჩამოსხმის დროს.

სითბოს დამუშავებადი შენადნობები იძენს ოპტიმალურ მექანიკურ თვისებებს თერმული დამუშავების პროცესის მეშვეობით, ყველაზე გავრცელებული თერმული დამუშავება არის ხსნარის თერმული დამუშავება და ხელოვნური დაბერება. ხსნარის თერმული დამუშავება არის შენადნობის გაცხელების პროცესი ამაღლებულ ტემპერატურამდე (დაახლოებით 990 გრადუსი F), რათა შენადნობი ელემენტები ან ნაერთები მოათავსონ ხსნარში. ამას მოჰყვება ჩაქრობა, ჩვეულებრივ წყალში, ოთახის ტემპერატურაზე ზეგაჯერებული ხსნარის მისაღებად. ხსნარის თერმული დამუშავება ჩვეულებრივ მოჰყვება დაბერებას. დაბერება არის ელემენტების ან ნაერთების ნაწილის დალექვა ზეგაჯერებული ხსნარიდან სასურველი თვისებების მისაღებად.

სითბოს დამუშავების გარეშე შენადნობები იძენენ თავიანთ ოპტიმალურ მექანიკურ თვისებებს დაძაბვის გამკვრივების გზით. დაძაბულობის გამკვრივება არის სიძლიერის გაზრდის მეთოდი ცივი მუშაობის გამოყენებით.T6, 6063-T4, 5052-H32, 5083-H112.

ძირითადი ტემპერული აღნიშვნები

ცხრილი 3

ძირითადი ტემპერამენტის აღნიშვნის გარდა, არსებობს ორი ქვედანაყოფის კატეგორია, ერთი მიმართავს "H" ტემპერამენტს - დაძაბულობის გამკვრივება და მეორე მიმართავს "T" ტემპერამენტს - თერმულად დამუშავებული აღნიშვნას.

H Temper-ის ქვედანაყოფები – Strain Hardened

პირველი ციფრი H-ის შემდეგ მიუთითებს ძირითად ოპერაციას:
H1- მხოლოდ გამაგრებული დაძაბვა.
H2– დაძაბვა გამაგრებული და ნაწილობრივ ანეილი.
H3– დაძაბვა გამაგრებული და სტაბილიზირებულია.
H4- დაძაბვა გამაგრებული და ლაქირებული ან მოხატული.

H-ის შემდეგ მეორე ციფრი მიუთითებს დაძაბულობის გამკვრივების ხარისხს:
HX2– მეოთხედი მყარი HX4- ნახევრად მყარი HX6– სამი მეოთხედი მძიმე
HX8- სრული მყარი HX9- ზედმეტი მძიმე

T Temper-ის ქვედანაყოფები - თერმულად დამუშავებული

T1- ბუნებრივად დაძველებულია გაციების შემდეგ, ამაღლებული ტემპერატურის ფორმირების პროცესის შედეგად, როგორიცაა ექსტრუდიცია.
T2- სიცივე მუშაობდა გაციების შემდეგ ამაღლებული ტემპერატურის ფორმირების პროცესიდან და შემდეგ ბუნებრივად დაძველდა.
T3- თბილად დამუშავებული, ცივად დამუშავებული და ბუნებრივად დაძველებული ხსნარი.
T4- ხსნარი თერმულად დამუშავებული და ბუნებრივად დაძველებული.
T5- ხელოვნურად დაძველებული გაციების შემდეგ ამაღლებული ტემპერატურის ფორმირების პროცესის შედეგად.
T6- ხსნარი სითბოს დამუშავებული და ხელოვნურად დაძველებული.
T7- ხსნარი თერმულად დამუშავებული და სტაბილიზირებული (დაბერებული).
T8- ხსნარი სითბოს დამუშავებული, ცივი დამუშავებული და ხელოვნურად დაძველებული.
T9- ხსნარი თერმულად დამუშავებული, ხელოვნურად დაძველებული და ცივი დამუშავებული.
T10- სიცივე მუშაობდა გაციების შემდეგ ამაღლებული ტემპერატურის ფორმირების პროცესიდან და შემდეგ ხელოვნურად დაძველდა.

დამატებითი ციფრები მიუთითებს სტრესის შემსუბუქებაზე.
მაგალითები:
TX51ან TXX51– სტრესი თავისუფლდება დაჭიმვით.
TX52ან TXX52- სტრესი თავისუფლდება შეკუმშვით.

ალუმინის შენადნობები და მათი მახასიათებლები- თუ განვიხილავთ დამუშავებული ალუმინის შენადნობების შვიდ სერიას, ჩვენ დავაფასებთ მათ განსხვავებებს და გავიგებთ მათ გამოყენებასა და მახასიათებლებს.

1xxx სერიის შენადნობები– (თერმულად დამუშავებული – საბოლოო დაჭიმვის სიძლიერით 10-დან 27 ksi-მდე) ამ სერიას ხშირად მოიხსენიებენ, როგორც სუფთა ალუმინის სერიას, რადგან მას სჭირდება მინიმუმ 99.0% ალუმინი. ისინი შესადუღებელია. თუმცა, მათი დნობის ვიწრო დიაპაზონის გამო, ისინი საჭიროებენ გარკვეულ მოსაზრებებს შედუღების მისაღები პროცედურების შესაქმნელად. როდესაც განიხილება დამზადებისთვის, ეს შენადნობები ძირითადად შეირჩევა მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობისთვის, როგორიცაა სპეციალიზებული ქიმიური ავზები და მილსადენები, ან მათი შესანიშნავი ელექტროგამტარობისთვის, როგორც ავტობუსის ზოლების გამოყენებაში. ამ შენადნობებს აქვთ შედარებით ცუდი მექანიკური თვისებები და იშვიათად განიხილება ზოგადი სტრუქტურული გამოყენებისთვის. ეს ბაზის შენადნობები ხშირად შედუღებულია შესატყვისი შემავსებლის მასალით ან 4xxx შემავსებლის შენადნობებით, რაც დამოკიდებულია განაცხადისა და შესრულების მოთხოვნებზე.

2xxx სერიის შენადნობები– (სითბოს დამუშავება – საბოლოო დაჭიმვის სიძლიერით 27-დან 62 ksi-მდე) ეს არის ალუმინის/სპილენძის შენადნობები (სპილენძის დანამატები მერყეობს 0,7-დან 6,8%-მდე) და არის მაღალი სიმტკიცის, მაღალი ხარისხის შენადნობები, რომლებიც ხშირად გამოიყენება აერონავტიკაში და თვითმფრინავებში. მათ აქვთ შესანიშნავი ძალა ტემპერატურის ფართო დიაპაზონში. ამ შენადნობებიდან ზოგიერთი რკალით შედუღების პროცესების მიხედვით ითვლება შეუდუღებლად, რადგან ისინი მიდრეკილნი არიან ცხელი დაბზარვისა და სტრესული კოროზიით გატეხვის მიმართ; თუმცა, სხვები შედუღებულია რკალით ძალიან წარმატებით შედუღების სწორი პროცედურების საშუალებით. ეს საბაზისო მასალები ხშირად შედუღებულია მაღალი სიმტკიცის 2xxx სერიის შემავსებლის შენადნობებით, რომლებიც შექმნილია მათი მუშაობის შესატყვისად, მაგრამ ზოგჯერ შეიძლება შედუღება 4xxx სერიის შემავსებლებით, რომლებიც შეიცავს სილიკონს ან სილიკონს და სპილენძს, ეს დამოკიდებულია განაცხადისა და მომსახურების მოთხოვნებზე.

3xxx სერიის შენადნობები- (თერმულად დამუშავებული - საბოლოო ჭიმვის სიძლიერით 16-დან 41 ksi-მდე) ეს არის ალუმინის/მანგანუმის შენადნობები (მანგანუმის დანამატები მერყეობს 0,05-დან 1,8%-მდე და არის ზომიერი სიმტკიცე, აქვთ კარგი კოროზიის წინააღმდეგობა, კარგი ფორმირებადობა და შესაფერისია. ამაღლებულ ტემპერატურაზე გამოსაყენებლად. მათი ერთ-ერთი პირველი გამოყენება იყო ქოთნები და ტაფები და ისინი დღეს მთავარი კომპონენტია მანქანებსა და ელექტროსადგურებში სითბოს გადამცვლელებისთვის. თუმცა, მათი ზომიერი სიძლიერე ხშირად გამორიცხავს მათ განხილვას სტრუქტურული აპლიკაციებისთვის. ეს საბაზისო შენადნობები შედუღებულია 1xxx, 4xxx და 5xxx სერიის შემავსებლის შენადნობებით, რაც დამოკიდებულია მათ სპეციფიკურ ქიმიაზე და გამოყენებისა და მომსახურების კონკრეტულ მოთხოვნებზე.

4xxx სერიის შენადნობები– (თერმით დამუშავებული და თერმოდამუშავებული არა – საბოლოო დაჭიმვის სიძლიერით 25-დან 55 ksi-მდე) ეს არის ალუმინის/სილიკონის შენადნობები (სილიციუმის დანამატები მერყეობს 0,6-დან 21,5%-მდე) და არის ერთადერთი სერია, რომელიც შეიცავს როგორც სითბოს დამუშავებას, ასევე არა- სითბოს დამუშავებადი შენადნობები. სილიციუმი, როდესაც ემატება ალუმინს, ამცირებს მის დნობის წერტილს და აუმჯობესებს მის სითხეს დნობისას. ეს მახასიათებლები სასურველია შემავსებლის მასალებისთვის, რომლებიც გამოიყენება როგორც შედუღების, ასევე შედუღებისთვის. შესაბამისად, შენადნობების ეს სერია ძირითადად გვხვდება შემავსებლის მასალად. სილიციუმი, ალუმინის დამოუკიდებლად, არ არის სითბოს დამუშავება; თუმცა, ამ სილიციუმის შენადნობების რიგი შექმნილია მაგნიუმის ან სპილენძის დანამატებისთვის, რაც მათ აძლევს შესაძლებლობას დადებითი რეაგირება მოახდინოს ხსნარის სითბოს დამუშავებაზე. როგორც წესი, ეს სითბოს დამუშავებადი შემავსებლის შენადნობები გამოიყენება მხოლოდ მაშინ, როდესაც შედუღებული კომპონენტი უნდა დაექვემდებაროს შედუღების შემდგომ თერმულ დამუშავებას.

5xxx სერიის შენადნობები– (თერმულად დამუშავებული – საბოლოო დაჭიმვის სიძლიერით 18-დან 51 ksi-მდე) ეს არის ალუმინის/მაგნიუმის შენადნობები (მაგნიუმის დანამატები მერყეობს 0.2-დან 6.2%-მდე) და აქვთ ყველაზე მაღალი სიმტკიცე თბოგადამუშავებული შენადნობებისგან. გარდა ამისა, ეს შენადნობის სერია ადვილად შედუღებადია და ამ მიზეზების გამო ისინი გამოიყენება მრავალფეროვან აპლიკაციებში, როგორიცაა გემთმშენებლობა, ტრანსპორტირება, წნევის ჭურჭელი, ხიდები და შენობები. მაგნიუმის ბაზის შენადნობები ხშირად შედუღებულია შემავსებლის შენადნობებით, რომლებიც შეირჩევა საბაზისო მასალის მაგნიუმის შემცველობის და შედუღებული კომპონენტის გამოყენებისა და მომსახურების პირობების გათვალისწინებით. ამ სერიის შენადნობები 3.0%-ზე მეტი მაგნიუმის შემცველობით არ არის რეკომენდებული 150 გრადუს F-ზე მაღალი ტემპერატურის მომსახურებისთვის მათი სენსიბილიზაციის პოტენციალისა და შემდგომი მგრძნობელობის გამო სტრესული კოროზიის ბზარების მიმართ. საბაზისო შენადნობები დაახლოებით 2,5%-ზე ნაკლები მაგნიუმის შემცველობით, ხშირად წარმატებით შედუღდება 5xxx ან 4xxx სერიის შემავსებლის შენადნობებით. საბაზისო შენადნობი 5052 ზოგადად აღიარებულია, როგორც მაგნიუმის მაქსიმალური შემცველობის ძირითადი შენადნობი, რომელიც შეიძლება შედუღდეს 4xxx სერიის შემავსებლის შენადნობით. ევტექტიკურ დნობასთან დაკავშირებული პრობლემების და მასთან დაკავშირებული ცუდი შედუღების მექანიკური თვისებების გამო, არ არის რეკომენდირებული ამ შენადნობის სერიის მასალების შედუღება, რომელიც შეიცავს მაგნიუმს უფრო მეტ რაოდენობას 4xxx სერიის შემავსებლებით. უფრო მაღალი მაგნიუმის ბაზის მასალები შედუღებულია მხოლოდ 5xxx შემავსებლის შენადნობებით, რომლებიც ზოგადად ემთხვევა საბაზისო შენადნობის შემადგენლობას.

6XXX სერიის შენადნობები– (თერმით დამუშავებული – საბოლოო ჭიმვის სიძლიერით 18-დან 58 ksi-მდე) ეს არის ალუმინის/მაგნიუმ-სილიკონის შენადნობები (მაგნიუმი და სილიციუმის დანამატები დაახლოებით 1.0%) და ფართოდ გვხვდება შედუღების წარმოების ინდუსტრიაში, ძირითადად გამოიყენება სახით. ექსტრუზიები და ჩართულია მრავალ სტრუქტურულ კომპონენტში. მაგნიუმის და სილიციუმის დამატება ალუმინში წარმოქმნის მაგნიუმ-სილიციდის ნაერთს, რომელიც უზრუნველყოფს ამ მასალის უნარს გახდეს ხსნარის სითბოს დამუშავება გაუმჯობესებული სიმტკიცისთვის. ეს შენადნობები ბუნებრივად მგრძნობიარეა გამაგრების ბზარებზე და ამ მიზეზით, ისინი არ უნდა იყოს შედუღებული ავტოგენურად (შემავსებლის მასალის გარეშე). რკალით შედუღების პროცესში ადეკვატური რაოდენობის შემავსებელი მასალის დამატება აუცილებელია საბაზისო მასალის განზავების უზრუნველსაყოფად, რითაც თავიდან აიცილებს ცხელი ბზარის პრობლემას. ისინი შედუღებულია როგორც 4xxx, ასევე 5xxx შემავსებლის მასალებით, რაც დამოკიდებულია განაცხადისა და მომსახურების მოთხოვნებზე.

7XXX სერიის შენადნობები– (სითბოს დამუშავება – საბოლოო დაჭიმვის სიძლიერით 32-დან 88 ksi-მდე) ეს არის ალუმინის/თუთიის შენადნობები (თუთიის დანამატები მერყეობს 0,8-დან 12,0%-მდე) და მოიცავს ყველაზე მაღალი სიმტკიცის ალუმინის შენადნობებს. ეს შენადნობები ხშირად გამოიყენება მაღალი ხარისხის აპლიკაციებში, როგორიცაა თვითმფრინავი, კოსმოსური და კონკურენტუნარიანი სპორტული აღჭურვილობა. 2xxx სერიის შენადნობების მსგავსად, ამ სერიაში შედის შენადნობები, რომლებიც განიხილება რკალით შედუღებისთვის შეუფერებელ კანდიდატებად და სხვა, რომლებიც ხშირად რკალით შედუღებულია წარმატებით. ამ სერიის ჩვეულებრივ შედუღებული შენადნობები, როგორიცაა 7005, ძირითადად შედუღებულია 5xxx სერიის შემავსებლის შენადნობებით.

რეზიუმე- დღევანდელი ალუმინის შენადნობები, მათ სხვადასხვა ხასიათთან ერთად, მოიცავს წარმოების მასალების ფართო და მრავალმხრივ ასორტიმენტს. პროდუქტის ოპტიმალური დიზაინისა და შედუღების პროცედურის წარმატებული განვითარებისთვის მნიშვნელოვანია გვესმოდეს განსხვავებები მრავალ ხელმისაწვდომ შენადნობსა და მათ სხვადასხვა შესრულებისა და შედუღების მახასიათებლებს შორის. ამ სხვადასხვა შენადნობებისთვის რკალის შედუღების პროცედურების შემუშავებისას მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული კონკრეტული შენადნობის შედუღება. ხშირად ამბობენ, რომ ალუმინის რკალის შედუღება არ არის რთული, „უბრალოდ განსხვავებულია“. მე მჯერა, რომ ამ განსხვავებების გაგების მნიშვნელოვანი ნაწილია სხვადასხვა შენადნობების, მათი მახასიათებლებისა და მათი იდენტიფიკაციის სისტემის გაცნობა.