Huajian Aluminium Industry Huajian Aluminium Industry

أربعة عوامل رئيسية تحدد جودة مواد الألومنيوم

وقت التحديث: 2021-08-12
تايمز

1. عناصر السبائك

  سبيكة 6063 هي سبيكة تتكون أساسًا من الألومنيوم والمغنيسيوم والسيليكون، ولكل عنصر نسبة محددة. المغنيسيوم عنصر باهظ الثمن، لذا يلجأ بعض المصنّعين إلى تقليل كميته إلى الحد الأدنى المسموح به لخفض التكاليف، بل ويخفضه البعض الآخر إلى ما دون هذا الحد. وتضيف بعض المصانع أسلاكًا وأنابيب ألومنيوم مهدرة إلى السبيكة، ما يجعلها في الأساس ليست سبيكة 6063. ونتيجة لذلك، تصبح قوة الألومنيوم الميكانيكية منخفضة للغاية، لدرجة أنها تنثني بسهولة باليدين، وتُعرف بليونتها الشديدة. وهذا أحد أسباب انخفاض سعر الألومنيوم بآلاف اليوانات.

  تعتمد شركات تصنيع الألومنيوم المعتمدة معايير داخلية لتركيب السبائك، مما يعني أن لكل مصنع نطاقًا محدودًا من التفاوتات ضمن نسب العناصر المختلفة. وتُعدّ نسب الألومنيوم والمغنيسيوم والسيليكون دقيقة للغاية، ويحتفظ كل مصنع ببياناته الخاصة بسرية تامة. ولا يمكن ضمان الجودة إلا باستخدام السبائك المصنعة وفقًا لتركيبات معتمدة، وإلا فلن يكون بالإمكان تحسين الجودة في عمليات التصنيع اللاحقة.


2. فرن صهر سبائك الألومنيوم

  تُعدّ كيفية صهر سبيكة 6063 الجاهزة ونوع الفرن المستخدم من العوامل الحاسمة. تتراوح أفران الصهر المستخدمة حاليًا في الصين بين أربعينيات وتسعينيات القرن الماضي، حيث يستخدم بعض المصنّعين الأقل جودة غلايات بوتقة بدائية. توجد أفران صهر تعمل بالفحم والنفط والغاز والكهرباء. بعض هذه الأفران مزود بمداخن، بينما لا يحتوي البعض الآخر عليها. تُستخدم الأفران المربعة (المستطيلة) بشكل شائع، بينما تُستخدم الأفران الدائرية المتطورة. بعض الأفران الدائرية قابلة للإمالة لصب الماء المضاف إليها الألومنيوم. تتوفر أفران صهر الألومنيوم بسعات مختلفة: طن واحد، طنان، خمسة أطنان، عشرة أطنان، خمسة وعشرون طنًا، وخمسون طنًا. من الطرق الأكثر تطورًا إضافة فرن ثابت أسفل فرن صهر الألومنيوم. يُعدّ الفرن الثابت ضروريًا لتحضير سبيكة 6063، حيث يُستخدم لإزالة الخبث والغازات في هذا الفرن، ثم صبّ قضبان الألومنيوم للبثق. تختلف جودة السبائك المُصنّعة في أفران حرق الفحم البدائية عن تلك المُصنّعة في الأفران الدائرية الحديثة اختلافًا كبيرًا. عمومًا، بغض النظر عن نوع الوقود المستخدم في الفرن، يجب أن يحتوي على مدخنة، حيث يُمكن تصريف معظم الغازات العادمة والمخلفات الناتجة عن عملية الاحتراق من خلالها. إذا تم صهر جميع الغازات العادمة والمخلفات الخارجة من المدخنة وتحويلها إلى ماء ألومنيوم، فإن قضيب الألومنيوم المصبوب للبثق سيحتوي على فقاعات شوائب خبث كثيرة، وهو أحد أسباب انخفاض جودة الألومنيوم وسعره.


3. صب السبائك

  يتفاوت مستوى معدات الصب المحلية بشكل كبير. أقدم معدات الصب في الصين هي صب القوالب الحديدية التي تعود إلى أربعينيات القرن العشرين، بينما أحدثها هو الصب شبه المستمر الهيدروليكي. تتميز قضبان الصب في قوالب الحديد ببنية بلورية رديئة للغاية، مع وجود عدد كبير من شوائب الخبث والفقاعات، مما يؤدي إلى انخفاض جودتها. أما اليوم، فيُستخدم الصب الأفقي (المعروف أيضًا بالصب المستمر) والصب شبه المستمر على نطاق واسع في المصانع. يعتمد الصب شبه المستمر في الغالب على أسلاك فولاذية، مع استخدام أفضل أنظمة النقل الهيدروليكي. تتفاوت أطوال قضبان الصب شبه المستمر، حيث تتراوح عادةً بين 3 و4 و8 أمتار. يُعد الصب شبه المستمر عملية صب في حوض، حيث يُصب أحد جانبي القضيب بينما يُغمر الجانب الآخر، ويُستخدم الماء البارد لتبريد جميع الجوانب. وبفضل التبريد المائي المنتظم، تتميز البنية البلورية لقضيب الصب بالتجانس والدقة. لكن نقل الطاقة لأسفل بواسطة سلك فولاذي ليس سلسًا كالنقل الهيدروليكي، وسطح قضيب الصب الناتج عن الصب الهيدروليكي يكون أكثر نعومة من قضبان الصب الأخرى. تُعدّ نعومة سطح قضيب الصب أحد الشروط الأساسية لإنتاج مقاطع جيدة. عند استخدام طرق صب أخرى، يكون سطح قضيب الصب خشنًا نسبيًا. ولضمان جودة المقطع، يُجرى أحيانًا تشكيل قضيب الصب أولًا لإزالة الخشونة. قالب الصب شبه المستمر الأكثر شيوعًا اليوم هو قالب متطور ذو قمة ساخنة وأفقية. يتميز هذا القالب بقدرته على صب من عدة إلى عشرات القطع دفعة واحدة، وبجودة صب عالية. باستخدام قضبان صب من سبائك الألومنيوم 6063 عالية الجودة، يُمكن إنتاج مقاطع ألومنيوم جيدة. أما باستخدام معدات الصب القديمة، فمن المستحيل صب قضبان جيدة، وبالتالي من المستحيل إنتاج مقاطع ألومنيوم جيدة. توجد في الصين العديد من مصانع الألمنيوم التي لا تمتلك معدات لإنتاج قضبان الألمنيوم، بل تشتري قضبان سبيكة 6063 من مصانع الألمنيوم الكهربائية أو غيرها. في هذه المصانع، تخضع جودة الألمنيوم لرقابة مصنع الصب، مما يجعل من الصعب تحقيق جودة ثابتة للمنتج. بالمقارنة مع استخدام معدات الصب المتطورة، يتميز استخدام المعدات القديمة بانخفاض تكاليف الاستثمار والإنتاج، وهو ما يفسر التفاوت الكبير في أسعار الألمنيوم.


4. بثق البروفايل

  تتنوع أنواع آلات بثق المقاطع في الصين، وتختلف جودتها بشكل كبير، وهي من بين الأكثر تطوراً في العالم. تمتلك بعض المصانع آلات بثق بسيطة، بينما تم تعديل بعضها بآلات بثق بلاستيكية، ويتم إنتاج عدد قليل منها محلياً، تليها معظم الآلات القادمة من اليابان والولايات المتحدة وألمانيا، مع خيارات هيدروليكية. باختصار، يوجد في الصين مئات من آلات البثق بأنواع مختلفة. ويُعتقد عموماً أن آلات البثق في اليابان والولايات المتحدة وألمانيا هي الأفضل. تنتج آلات البثق الجيدة والرديئة مقاطع بنفس الجودة باستخدام نفس قضيب الصب. غالباً ما نرى أبواباً ونوافذ ألمنيوم في المباني مصنوعة من الألمنيوم 6063T5، وهو نوع أمريكي معترف به دولياً.

  يشير كل من الرمزين الصينيين LD31RCS.T5 وRCS إلى حالة التبريد الهوائي، وهي حالة معالجة حرارية اصطناعية. تتضمن عملية تبريد المعادن انخفاضًا مفاجئًا في درجة الحرارة من درجة حرارة عالية إلى درجة حرارة منخفضة، فعلى سبيل المثال، تحتاج شفرات السكاكين الفولاذية إلى التبريد في الماء لتصبح صلبة وحادة، بينما تشمل عملية تبريد الألومنيوم التبريد بالماء والتبريد بالهواء. تُبرد قطاعات 6063 المستخدمة في البناء بالتبريد الهوائي. بعد التبريد، يُعالج الألومنيوم حراريًا في فرن خاص لفترة زمنية محددة. يؤدي ذلك إلى إعادة ترتيب البنية البلورية الداخلية للألومنيوم، مما يحسن قوته الميكانيكية بشكل ملحوظ. من بين جميع سبائك المعادن، يُعد الألومنيوم السبيكة الوحيدة التي تخضع لهذه العملية.