Có nhiều lý do tại sao nhôm là kim loại màu được sử dụng phổ biến nhất.Nó rất dễ uốn và dễ uốn, vì vậy nó thích hợp cho nhiều loại ứng dụng.Độ dẻo của nó cho phép nó được làm thành lá nhôm, và độ dẻo của nó cho phép nhôm được kéo thành thanh và dây.
Nhôm cũng có khả năng chống ăn mòn cao vì khi vật liệu tiếp xúc với không khí, một lớp oxit bảo vệ sẽ tự nhiên hình thành.Quá trình oxy hóa này cũng có thể được tạo ra một cách nhân tạo để cung cấp sự bảo vệ mạnh mẽ hơn.Lớp bảo vệ tự nhiên của nhôm giúp nó có khả năng chống ăn mòn cao hơn thép cacbon.Ngoài ra, nhôm là chất dẫn nhiệt và dẫn nhiệt tốt, tốt hơn cả thép cacbon và thép không gỉ.
(giấy nhôm)
Nó nhanh hơn và dễ gia công hơn thép, và tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng của nó khiến nó trở thành lựa chọn tốt cho nhiều ứng dụng đòi hỏi vật liệu cứng và chắc.Cuối cùng, so với các kim loại khác, nhôm có thể được thu hồi tốt, do đó, nhiều vật liệu chip hơn có thể được tiết kiệm, nấu chảy và tái sử dụng.So với năng lượng cần thiết để sản xuất nhôm nguyên chất, nhôm tái chế có thể tiết kiệm đến 95% năng lượng.
Tất nhiên, sử dụng nhôm có một số nhược điểm, đặc biệt là so với thép.Nó không cứng như thép, điều này làm cho nó trở thành một lựa chọn tồi cho các bộ phận có lực va đập cao hơn hoặc khả năng chịu lực cực cao.Điểm nóng chảy của nhôm cũng thấp hơn đáng kể (660 ℃, và điểm nóng chảy của thép là khoảng 1400 ℃), vì vậy nó không thể chịu được các ứng dụng nhiệt độ cực cao.Nó cũng có hệ số giãn nở nhiệt rất cao.Do đó, nếu nhiệt độ quá cao trong quá trình chế biến, nó sẽ biến dạng và khó duy trì khả năng chịu đựng nghiêm ngặt.Cuối cùng, nhôm có thể đắt hơn thép do nhu cầu điện năng cao hơn trong quá trình tiêu thụ.
hợp kim nhôm
Bằng cách điều chỉnh một chút số lượng các nguyên tố hợp kim nhôm, vô số loại hợp kim nhôm có thể được sản xuất.Tuy nhiên, một số sáng tác đã được chứng minh là hữu ích hơn những tác phẩm khác.Các hợp kim nhôm phổ biến này được phân nhóm theo các nguyên tố hợp kim chính.Mỗi loạt có một số thuộc tính chung.Ví dụ, hợp kim nhôm dòng 3000, 4000 và 5000 không thể được xử lý nhiệt, vì vậy gia công nguội, còn được gọi là gia công cứng, được chấp nhận.
Các loại hợp kim nhôm chính
1000 sê-ri
Hợp kim nhôm 1xxx chứa nhôm tinh khiết nhất, với hàm lượng nhôm ít nhất là 99% trọng lượng.Không có nguyên tố hợp kim cụ thể nào, hầu hết trong số đó là nhôm nguyên chất.Ví dụ, nhôm 1199 chứa 99,99% nhôm theo trọng lượng và được sử dụng để sản xuất lá nhôm.Đây là những lớp mềm nhất, nhưng chúng có thể được làm cứng, có nghĩa là chúng trở nên cứng hơn khi bị biến dạng nhiều lần.
2000 sê-ri
Nguyên tố hợp kim chính của nhôm sê-ri 2000 là đồng.Những loại nhôm này có thể được kết tủa cứng lại, điều này làm cho chúng gần như cứng như thép.Làm cứng kết tủa bao gồm việc nung kim loại đến một nhiệt độ nhất định để kết tủa các kim loại khác khỏi dung dịch kim loại (trong khi kim loại vẫn ở trạng thái rắn), và giúp cải thiện độ bền chảy.Tuy nhiên, do có thêm đồng nên khả năng chống ăn mòn của lớp nhôm 2XXX thấp.Nhôm 2024 cũng chứa mangan và magiê cho các bộ phận hàng không vũ trụ.
Dòng 3000
Mangan là nguyên tố phụ gia quan trọng nhất trong dòng nhôm 3000.Các hợp kim nhôm này cũng có thể được gia công cứng (điều này cần thiết để đạt được mức độ cứng đủ vì các loại nhôm này không thể được xử lý nhiệt).Nhôm 3004 cũng chứa magiê, là một hợp kim được sử dụng trong lon nước giải khát bằng nhôm và một biến thể cứng của chúng.
4000 loạt
Nhôm sê-ri 4000 bao gồm silicon là nguyên tố hợp kim chính.Silicon làm giảm điểm nóng chảy của nhôm cấp 4xxx.Nhôm 4043 được sử dụng làm vật liệu thanh phụ để hàn hợp kim nhôm 6000 series và nhôm 4047 được sử dụng làm tấm mỏng và lớp phủ.
Dòng 5000
Magiê là nguyên tố hợp kim chính của dòng 5000.Các lớp này có một số khả năng chống ăn mòn tốt nhất, vì vậy chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng hàng hải hoặc các tình huống khác đối mặt với môi trường khắc nghiệt.Nhôm 5083 là một hợp kim thường được sử dụng cho các bộ phận hàng hải.
Dòng 6000
Magiê và silic được sử dụng để tạo ra một số hợp kim nhôm phổ biến nhất.Sự kết hợp của các yếu tố này được sử dụng để tạo ra dòng 6000, nói chung là dễ xử lý và có thể kết tủa cứng lại.6061 là một trong những hợp kim nhôm phổ biến nhất và có khả năng chống ăn mòn cao.Nó thường được sử dụng trong các ứng dụng cấu trúc và hàng không vũ trụ.
7000 series
Những hợp kim nhôm này được làm bằng kẽm và đôi khi chứa đồng, crom và magiê.Chúng có thể là hợp kim nhôm mạnh nhất bằng cách làm cứng kết tủa.7000 thường được sử dụng trong các ứng dụng hàng không vũ trụ vì độ bền cao của nó.7075 là một thương hiệu thông thường.Mặc dù khả năng chống ăn mòn của nó cao hơn so với các vật liệu dòng 2000, nhưng khả năng chống ăn mòn của nó lại thấp hơn so với các hợp kim khác.Hợp kim này được sử dụng rộng rãi, nhưng đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng hàng không vũ trụ.
Những hợp kim nhôm này được làm từ kẽm và đôi khi là đồng, crom và magiê, và có thể là hợp kim nhôm mạnh nhất bằng cách làm cứng kết tủa.Lớp 7000 thường được sử dụng trong các ứng dụng hàng không vũ trụ do độ bền cao của nó.7075 là cấp phổ biến với khả năng chống ăn mòn thấp hơn các hợp kim khác.
Dòng 8000
8000 Series là một thuật ngữ chung không áp dụng cho bất kỳ loại hợp kim nhôm nào khác.Những hợp kim này có thể bao gồm nhiều nguyên tố khác, bao gồm cả sắt và liti.Ví dụ, nhôm 8176 chứa 0,6% sắt và 0,1% silicon theo trọng lượng và được sử dụng để làm dây dẫn điện.
Xử lý tôi và tôi luyện nhôm và xử lý bề mặt
Xử lý nhiệt là một quá trình điều hòa thông thường, có nghĩa là nó làm thay đổi tính chất vật liệu của nhiều kim loại ở cấp độ hóa học.Đặc biệt đối với nhôm thì cần tăng độ cứng và độ chịu lực.Nhôm chưa được xử lý là một kim loại mềm, vì vậy để chịu được các ứng dụng nhất định, nó cần phải trải qua một số quá trình điều chỉnh.Đối với nhôm, quá trình này được chỉ định bằng ký hiệu chữ cái ở cuối số lớp.
xử lý nhiệt
Nhôm series 2XXX, 6xxx và 7xxx có thể được xử lý nhiệt.Điều này giúp cải thiện độ bền và độ cứng của kim loại và có lợi cho một số ứng dụng.Các hợp kim khác 3xxx, 4xxx và 5xxx chỉ có thể được gia công nguội để tăng độ bền và độ cứng.Các hợp kim có thể được đặt các tên chữ cái khác nhau (được gọi là tên ủ) để xác định phương pháp xử lý nào được sử dụng.Những tên này là:
F chỉ ra rằng nó đang ở trạng thái sản xuất hoặc vật liệu chưa trải qua bất kỳ xử lý nhiệt nào.
H có nghĩa là vật liệu đã trải qua một số công việc làm cứng, cho dù nó có được thực hiện đồng thời với quá trình xử lý nhiệt hay không.Các số sau "H" cho biết loại nhiệt luyện và độ cứng.
O chỉ ra rằng nhôm được ủ làm giảm độ bền và độ cứng.Đây có vẻ là một sự lựa chọn kỳ lạ - ai muốn vật liệu mềm hơn?Tuy nhiên, quá trình ủ tạo ra một vật liệu dễ gia công hơn, có thể cứng hơn và dẻo hơn, điều này có lợi cho một số phương pháp sản xuất.
T chỉ ra rằng nhôm đã được xử lý nhiệt, và số sau "t" cho biết các chi tiết của quá trình nhiệt luyện.Ví dụ, Al 6061-T6 được xử lý nhiệt dung dịch (duy trì ở 980 ° F, sau đó được dập tắt trong nước để làm mát nhanh) và sau đó được ủ từ 325 đến 400 ° F.
xử lý bề mặt
Có nhiều phương pháp xử lý bề mặt có thể được áp dụng cho nhôm, và mỗi phương pháp xử lý bề mặt có những đặc điểm xuất hiện và bảo vệ phù hợp với các ứng dụng khác nhau.
Không có bất kỳ ảnh hưởng nào đến vật liệu sau khi đánh bóng.Việc xử lý bề mặt này đòi hỏi ít thời gian và công sức hơn, nhưng thường không đủ cho các bộ phận trang trí và thích hợp nhất cho các nguyên mẫu chỉ kiểm tra chức năng và tính phù hợp.
Mài là bước tiếp theo từ bề mặt đã gia công.Chú ý hơn đến việc sử dụng các công cụ sắc bén và các đường chuyền hoàn thiện để tạo ra bề mặt hoàn thiện mịn hơn.Đây cũng là một phương pháp gia công chính xác hơn, thường được sử dụng để kiểm tra các bộ phận.Tuy nhiên, quá trình này vẫn để lại dấu vết máy móc và thường không được sử dụng trong sản phẩm cuối cùng.
Phun cát tạo bề mặt mờ bằng cách phun các hạt thủy tinh nhỏ lên các bộ phận bằng nhôm.Thao tác này sẽ loại bỏ hầu hết (nhưng không phải tất cả) các vết gia công và tạo cho nó vẻ ngoài mịn nhưng dạng hạt.Vẻ ngoài và cảm giác mang tính biểu tượng của một số máy tính xách tay phổ biến đến từ quá trình phun cát trước khi anodizing.
Quá trình oxy hóa anốt là một phương pháp xử lý bề mặt phổ biến.Nó là một lớp oxit bảo vệ sẽ hình thành tự nhiên trên bề mặt nhôm khi tiếp xúc với không khí.Trong quá trình gia công thủ công, các bộ phận nhôm được treo trên giá đỡ dẫn điện, nhúng vào dung dịch điện phân và dòng điện một chiều được đưa vào dung dịch điện phân.Khi dung dịch axit hòa tan lớp oxit được hình thành tự nhiên, dòng điện giải phóng oxy trên bề mặt của nó, từ đó hình thành một lớp bảo vệ mới của alumin.
Bằng cách cân bằng giữa tốc độ hòa tan và tốc độ lắng đọng, lớp oxit tạo thành các lỗ nano, cho phép lớp phủ tiếp tục phát triển ngoài phạm vi khả năng tự nhiên.Sau đó, vì mục đích thẩm mỹ, các lỗ nano đôi khi được lấp đầy bằng các chất ức chế ăn mòn khác hoặc thuốc nhuộm màu, và sau đó được niêm phong để hoàn thiện lớp phủ bảo vệ.
Kỹ năng xử lý nhôm
1. Nếu phôi bị quá nhiệt trong quá trình gia công, hệ số giãn nở nhiệt cao của nhôm sẽ ảnh hưởng đến khả năng chịu đựng, đặc biệt là đối với các chi tiết mỏng.Để ngăn chặn bất kỳ tác động tiêu cực nào, có thể tránh sự tập trung nhiệt bằng cách tạo ra các đường dẫn dụng cụ không tập trung vào một khu vực quá lâu.Phương pháp này có thể tản nhiệt và có thể xem và sửa đổi đường đi của dao trong phần mềm cam tạo ra chương trình gia công CNC.
2. Nếu lực quá lớn, tính mềm của một số hợp kim nhôm sẽ thúc đẩy sự biến dạng trong quá trình gia công.Do đó, một loại nhôm cụ thể được xử lý theo tốc độ và tốc độ cấp liệu được khuyến nghị để tạo ra một lực thích hợp trong quá trình xử lý.Một nguyên tắc nhỏ khác để ngăn ngừa biến dạng là giữ độ dày của bộ phận lớn hơn 0,020 inch ở tất cả các khu vực.
3. Một tác dụng khác của tính dẻo của nhôm là nó có thể tạo thành các cạnh phức hợp của vật liệu trên dụng cụ.Điều này sẽ che đi bề mặt cắt sắc bén của dụng cụ, làm cùn dụng cụ và giảm hiệu quả cắt của nó.Cạnh tích tụ này cũng có thể gây ra độ hoàn thiện bề mặt kém của chi tiết.Để tránh các cạnh tích tụ, vật liệu công cụ được sử dụng cho thử nghiệm;Cố gắng thay thế HSS (thép tốc độ cao) bằng chèn cacbua xi măng, và ngược lại, và điều chỉnh tốc độ cắt.Bạn cũng có thể cố gắng điều chỉnh lượng và loại chất lỏng cắt.
