الدليل الشامل لسبائك الألومنيوم A356: الخواص والتطبيقات والأسئلة الشائعة
التاريخ:2025-04-30 الفئات:التدوين الآراء:30
هيونداي للمسبوكاتالألومنيومأكثر المواد المستخدمة على نطاق واسع هي سبيكة A356 من درجة ASTM من الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (ASTM)، والتي تعادل سبيكة ZL101A الصينية وAC4CH اليابانية وAlSi الألمانية.7Mg، فرنسا A-S7G03، روسيا A- S7G03лوبالإضافة إلى سبيكة A356، تستخدم ألمانيا سبيكة AlSi9المغنيسيوم، الألسيوم10المغنيسيوم، الألسيوم11Mg، تستخدم فرنسا أيضًا A-S11ز، أ-س12.5 . لا تتم معالجة هذه السبائك عالية السيليكون بالحرارة، وتتمتع بسيولة سائلة جيدة، وانكماش قوي في التركيب، وأداء صب جيد وعيوب صب قليلة. ومع ذلك، فإن الخواص الميكانيكية والتصنيع الآليالأداء الفني ليس جيداً مثل سبيكة A356.
التركيب الكيميائي
| رمز العنصر | نطاق التركيب (الكتلة في المائة، %) | الملاحظات (الحد الأقصى المسموح به أو المتطلبات الأخرى) |
|---|---|---|
| سي | 6.5 - 7.5 | عناصر السبائك الأولية لتحسين السيولة |
| المغنيسيوم | 0.25 - 0.45 | تعزيز القوة والاستجابة للمعالجة الحرارية |
| في | ≤ 0.20 | عناصر الشوائب، التي تحتاج إلى رقابة صارمة |
| النحاس | ≤ 0.20 | عناصر الشوائب، يقلل الفائض منها من مقاومة التآكل |
| زنك | ≤ 0.10 | عنصر النجاسة |
| من | ≤ 0.10 | عناصر الشوائب التي قد تؤثر على الخواص الميكانيكية |
| تي | ≤ 0.20 | يشيع استخدامها كمصفاة حبوب (يمكن إضافتها) |
| آل | وسادة | المعدن الأساسي |
الخاصية الميكانيكية
| معلمات الأداء | القيم النموذجية (صب الرمل) | القيم النموذجية بعد المعالجة الحرارية T6 | ملاحظة |
|---|---|---|---|
| قوة الشد (Rm) | 160 - 190 ميجا باسكال | 230 - 260 ميجا باسكال | تعمل المعالجة الحرارية على تحسين القوة بشكل كبير |
| قوة الخضوع (Rp0.2) | 80 - 110 ميجا باسكال | 170 - 200 ميجا باسكال | تضاعفت قوة الخضوع تقريبًا بعد معالجة T6 |
| الاستطالة (A50 مم، %) | 2 - 5% | 3 - 8% | تتحسن اللدونة مع تحسين المعالجة الحرارية |
| صلابة برينل (HB) | 60 - 80 هكتار | 80 - 100 HB 80 - 100 HB | ترتبط الصلابة بعملية المعالجة الحرارية |
| معامل المرونة | 70 - 75 جيجا باسكال | 70 - 75 جيجا باسكال | أقل صلة بعملية الصب |
| صلابة التصادم (تشاربي) | 4 - 8 جول/سم² | 6 - 10 جول/سم² 6 - 10 جول/سم² | تتأثر بمحتوى الشوائب وتنقية الحبوب |
الممتلكات المادية
| الممتلكات المادية | القيمة/النطاق النموذجي | ملاحظة |
|---|---|---|
| الكثافة | 2.68 جم/سم مكعب | خصائص خفيفة الوزن لتصميمات خفيفة الوزن |
| نطاق درجة الانصهار | 557 - 613°C | نطاق درجة الحرارة من خط الطور الصلب إلى خط الطور السائل |
| معامل التمدد الحراري (20-100 درجة مئوية) | 23.0 - 24.0 ميكرومتر/م-ك | يرتبط بتغير درجة الحرارة |
| التوصيل الحراري | 130 - 160 واط/(م-ك) | أداء حراري جيد |
| التوصيلية | 30 - 40% IACS 401T IACS | سبيكة معتدلة التوصيل وغير عالية التوصيل |
| السعة الحرارية النوعية (25 درجة مئوية) | 0.88 - 0.96 جول/(g-K) | يعتمد على تركيبة السبيكة ودرجة الحرارة |
| المقاومة | 4.3 - 5.5 ميكرومتر مكعب | القيمة المحسوبة لمقلوب الموصلية المناظرة |
| معامل المرونة | 70 - 75 جيجا باسكال | متوافق مع معامل المرونة في الخواص الميكانيكية |
أسماء الرتب ومعايير المحتوى العنصري للمراحل المختلفة A356
تنقسم سبيكة A356 إلى A356.2 و A356.1 و A356.0، وترد تركيباتها الكيميائية على التوالي في الجدول أدناه:
| A356 في أوقات مختلفة | A356 | سي | المغنيسيوم | تي | في | النحاس | زنك | من | المنظفات | الشوائب الأخرى | |
| كل | المجاميع | ||||||||||
| الشراء (لمؤسسة وما إلى ذلك) | A356.2 | 6.5/7.5 | 0.30/0.45 | 0.08/0.20 | ≤0.12 | ≤0.05 | ≤0.05 | ≤0.05 | ≤0.05 | ≤0.15 | |
| الذوبان | A356.1 | 6.5/7.5 | 0.30/0.45 | 0.08/0.20 | ≤0.15 | ≤0.10 | ≤0.10 | ≤0.10 | Sb = 0.1 ～ 0.20 Sr = 0.012 ～ 0.020 | ≤0.05 | ≤0.15 |
| منتج نهائي | A356.0 | 6.5/7.5 | 0.25/0.45 | 0.08/0.20 | ≤0.20 | ≤0.10 | ≤0.10 | ≤0.10 | Sb= 0.08 ～ 0.18 Sr= 0.008 ～ 0.018 | ≤0.05 | ≤0.15 |
تطبيقات سبائك الألومنيوم A356
تُعدّ سبائك الألومنيوم A356 "المادة النجمية" في مجال تصنيع السيارات، وهي مناسبة بشكل خاص لإنتاج الأجزاء المعقدة الشكل من خلال عملية الصب بالقالب. وبفضل مزيجها من الوزن الخفيف والقوة العالية ومقاومة التآكل، فهي مادة أساسية لتحسين أداء السيارة وكفاءة الطاقة.
لماذا تختار سبيكة الألومنيوم A356؟
- خفيف الوزن:: مع كثافة تبلغ 1/3 كثافة الفولاذ فقط، يمكن أن يقلل بشكل كبير من وزن الجسم ويساعد في تقليل استهلاك الوقود أو إطالة مدى السيارات الكهربائية.
- قوي ومتين: من خلال المعالجة الحرارية (على سبيل المثال عملية T6)، يمكن زيادة القوة إلى 1.5 مرة من الألومنيوم التقليدي، والتي يمكن أن تتعامل بسهولة مع سيناريوهات الأحمال العالية مثل حوامل المحرك ومحاور العجلات.
- الصب الدقيققابلية تدفق ممتازة لصب الهياكل المعقدة بالقالب (مثل الأجزاء رقيقة الجدران والأشكال المنحنية)، مما يقلل من تكاليف المعالجة اللاحقة.
- آمنة وموثوقة:: يضمن محتوى الشوائب الخاضع للرقابة الصارمة (مثل الحديد والنحاس) مقاومة التآكل والإجهاد في الاستخدام طويل الأجل، مما يطيل عمر الأجزاء.
التطبيق النموذجي
- مركبة موفرة للوقود:: كتلة المحرك، ومبيت علبة التروس، ودعامات الهيكل.
- سيارة كهربائية:: مبيت حزمة البطارية، وحوامل المحرك، وهيكل الهيكل خفيف الوزن.
- المنطقة العامة:: المكونات عالية المتطلبات مثل حوامل الطائرات والمضخات الصناعية والصمامات.
كمهندسين، نضمن أن كل قطعة A356 تلبي التوازن الأمثل للسلامة والمتانة والتكلفة مع خفة الوزن من خلال تحسين عمليات الصب ومعاملات المعالجة الحرارية.
1 - ما الفرق بين سبيكة الألومنيوم A356 وسبائك الألومنيوم الأخرى عالية السيليكون مثل AlSi9Mg؟
زادت سبائك الألومنيوم A356 من قوة سبائك الألومنيوم A356 بشكل كبير من خلال المعالجة الحرارية (مثل عملية T6) وهي مناسبة للمكونات ذات الأحمال العالية (مثل محاور العجلات وحوامل المحرك). في حين تتمتع سبائك AlSi9Mg وAlSi10Mg وغيرها من السبائك بأداء صب ممتاز (سيولة جيدة، عيوب قليلة)، ولكن الخواص الميكانيكية والقدرة على التشغيل الآلي تكون أضعف عندما لا تتم معالجتها حرارياً، مما يجعلها مناسبة للأجزاء ذات الأشكال المعقدة ولكن بمتطلبات قوة أقل.
2- لماذا تتطلب سبائك الألومنيوم A356 معالجة حرارية؟
تعمل المعالجة الحرارية (مثل عملية T6) على تقوية قوة الشد عن طريق المحلول الصلب والتقادم من190 ميجا باسكال إلى 260 ميجا باسكالتتضاعف قوة الخضوع إلى200 ميجا باسكالوهذا هو السبب في أنها المادة المفضلة لمكونات السيارات الرئيسية. وهذا سبب مهم يجعلها المادة المفضلة لمكونات السيارات الرئيسية.
3 - ما هي المجالات التي تناسبها سبائك الألومنيوم A356؟
- المركبات ذات المحركات:: كتلة المحرك، وعلبة بطارية السيارة الكهربائية (خفض الوزن الخفيف بمقدار 301 تيرابايت أو أكثر).
- الطيران والفضاء:: أقواس عالية القوة ومكونات هيكلية مقاومة للإجهاد.
- الصناعات:: أغطية المضخات والصمامات، ومكونات تبديد الحرارة العالية (التوصيل الحراري160 واط/م-ك).
4 - ما الفرق بين A356.0 و A356.1 و A356.2؟
تختلف معايير المكونات الثلاثة اختلافاً طفيفاً:
- A356.2:: أضيق نطاق للتحكم في الشوائب (مثل Fe≤0.12%)، مناسب للأجزاء الدقيقة.
- A356.1:: إضافة السترونتيوم (Sr) أو الأنتيمون (Sb) لتنقية الحبيبات وتحسين أداء الصب.
- A356.0:: درجة الأغراض العامة مع تحمل شوائب أعلى قليلاً وتكلفة أقل.
5- كيف يمكن تحقيق التوازن بين خفة A356 وقوته؟
من خلال تحسين عملية الصب بالقالب (على سبيل المثال الصب بالتفريغ لتقليل المسامية) ومعلمات المعالجة الحرارية الدقيقة (على سبيل المثال درجة حرارة التعتيق 155 درجة مئوية × 4 ساعات)، من الممكن ضمان كثافة2.68 جم/سم مكعب(1/3 من الفولاذ) مع تحقيق قوة شد تبلغ250 ميجا باسكال فما فوق.
6 - هل تفشل سبيكة الألومنيوم A356 في درجات الحرارة العالية؟
يوصى بألا تتجاوز درجة حرارة استخدامه على المدى الطويل150°C. تنخفض المتانة عند درجات الحرارة المرتفعة، ولكن يمكن تحسين مقاومة الحرارة على المدى القصير عن طريق صقل الحبيبات بإضافة التيتانيوم (Ti) أو معالجات طلاء السطح.
7- لماذا تخضع الشوائب (مثل الحديد والنحاس) في A356 لرقابة صارمة؟
ويشكل الحديد الزائد (Fe > 0.2%) مركبات هشة تقلل من الصلابة ومقاومة التآكل؛ وقد يؤدي النحاس (Cu > 0.1%) إلى التآكل الجلفاني. التحكم الصارم في الشوائب هو مفتاح إطالة عمر الجزء.
