همه چیز درباره آلومینیوم 2024 (خواص، استحکام و کاربرد)

هر آلیاژ حاوی درصد خاصی از عناصر آلیاژی است که به آلومینیوم پایه ویژگی های مفید خاصی می بخشد. در آلیاژ آلومینیوم سال 2024، این درصد عناصر اسماً 4.4٪ مس، 1.5٪ منیزیم و 0.6٪ منگنز است. این تجزیه توضیح می دهد که چرا آلومینیوم 2024 برای آن شناخته شده است. استحکام بالا، زیرا مس، منیزیم و منگنز استحکام آلیاژهای آلومینیوم را تا حد زیادی افزایش می‌دهند. با این حال، این قدرت دارای جنبه منفی است. نسبت بالای مس در آلومینیوم 2024 مقاومت به خوردگی آن را تا حد زیادی کاهش می‌دهد. معمولاً مقادیر کمی از عناصر ناخالصی (سیلیکون) وجود دارد. ، آهن، روی، تیتانیوم و غیره)، اما اینها فقط به درخواست خریدار به طور هدفمند تلرانس داده می شوند. چگالی آن 2.77 گرم بر سانتی متر مکعب است (0.100 پوند در هر سه)، کمی بالاتر از آلومینیوم خالص (2.7 گرم در سانتی متر مکعب، 0.098 پوند). /in3). آلومینیوم 2024 بسیار آسان برای ماشین کاری است و ماشین کاری خوبی دارد و امکان برش و اکسترود شدن آن را در صورت نیاز فراهم می کند.
همانطور که گفته شد، آلیاژهای آلومینیوم 2024 بدون پوشش راحت‌تر از سایر آلیاژهای آلومینیوم خورده می‌شوند. تولیدکنندگان با پوشاندن این آلیاژهای حساس با لایه‌ای از فلز مقاوم در برابر خوردگی (به نام "گالوانیزه" یا "پوشش") این مشکل را برطرف می‌کنند. آلومینیوم خلوص یا حتی آلیاژ دیگر، و بیشتر در ورق های فلزی روکش دار رایج است، جایی که آلیاژ بکر را می توان بین لایه های روکش ساندویچ کرد. آلومینیوم روکش آنقدر محبوب است که طیف وسیعی از محصولات AlClad توسعه یافته و به طور گسترده برای ارائه بهترین ها استفاده می شود. هر دو دنیا برای آلیاژهای ضعیف خورنده مانند 2024. این پیشرفت آلومینیوم 2024 را بسیار مفید می کند زیرا استحکام آن را می توان در جایی به دست آورد که آلیاژهای خالی معمولاً تجزیه می شوند.
برخی از آلیاژهای آلومینیوم مانند سری های 2xxx، 6xxx و 7xxx را می توان با استفاده از فرآیندی به نام عملیات حرارتی تقویت کرد. این فرآیند شامل حرارت دادن آلیاژ تا دمای خاص برای مخلوط کردن یا "همگن سازی" عناصر آلیاژی در فلز پایه است، سپس کوئنچ در محلول برای قفل شدن عناصر در جای خود. این مرحله "تصویر حرارتی محلول" نامیده می شود. این عناصر ناپایدار هستند و هنگامی که قطعه کار سرد می شود، از "محلول" آلومینیوم به عنوان ترکیبات رسوب می کنند (مثلاً اتم های مس رسوب می کنند. این ترکیبات استحکام کلی آلیاژ را با برهمکنش با ریزساختار آلومینیوم افزایش می‌دهند، فرآیندی که به نام «پیری» شناخته می‌شود. درک عملیات حرارتی محلول و فرآیند پیری بسیار مهم است، زیرا آلومینیوم 2024 انواع مختلفی دارد و نام‌هایی به آن داده می‌شود. مانند 2024-T4، 2024-T59، 2024-T6 و غیره بسته به نحوه انجام این مراحل.
بهترین ویژگی های استحکام آلومینیوم نوع 2024 نه تنها از ترکیب آن، بلکه از فرآیند عملیات حرارتی آن نیز ناشی می شود. روش های مختلفی برای آلومینیوم وجود دارد (با توجه به نام -Tx، جایی که x یک عدد طولانی 1 تا 5 رقمی است. و اگرچه آلیاژ یکسانی هستند، اما همه آنها خواص منحصر به فرد خود را دارند. رقم اول بعد از "T" روش عملیات حرارتی پایه را نشان می دهد و رقم دوم تا پنجم اختیاری کیفیت ساخت خاص را نشان می دهد. برای مثال، در حالت 2024-T42، "4" نشان می دهد که آلیاژ تحت عملیات حرارتی محلول قرار گرفته و به طور طبیعی کهنه شده است، اما "2" نشان می دهد که فلز باید توسط خریدار عملیات حرارتی شود. سیستم ممکن است گیج شود، بنابراین در این مقاله ما فقط مقادیر مقاومت را برای آلومینیوم 2024-T4 ساده تر نشان می دهد.
خواص مکانیکی خاصی وجود دارد که می توان از آنها برای تعیین آلیاژهای آلومینیوم استفاده کرد. برای آلیاژهایی مانند آلومینیوم 2024، برخی از اندازه گیری های مهم عبارتند از: استحکام نهایی، استحکام تسلیم، استحکام برشی، مقاومت خستگی و مدول الاستیک و برشی. این مقادیر یک ایده در مورد ماشینکاری، استحکام و کاربردهای بالقوه مواد و در جدول 1 زیر خلاصه شده است.
استحکام تسلیم و استحکام نهایی حداکثر تنش‌هایی هستند که به ترتیب باعث تغییر شکل غیردائمی و دائمی نمونه‌های آلیاژی می‌شوند. برای بررسی عمیق‌تر این مقادیر، از مقاله ما در مورد آلیاژ آلومینیوم 7075 دیدن کنید. در کاربردهای ساکن که در آن تغییر شکل دائمی نباید رخ دهد، مانند ساختمان ها یا تجهیزات ایمنی استفاده می شود. آلومینیوم 2024 دارای استحکام نهایی و تسلیم چشمگیر 469 مگاپاسکال (68000 psi) و 324 مگاپاسکال (47000 psi) است که آن را برای استحکام بالا جذاب می کند. مواد ساختاری مانند لوله های آلومینیومی.
در نهایت، مدول الاستیک و مدول برشی پارامترهایی هستند که نشان می‌دهند یک ماده معین چقدر «الاستیک» تغییر شکل می‌دهد. آنها ایده خوبی از مقاومت ماده در برابر تغییر شکل دائمی می‌دهند. آلیاژ آلومینیوم 2024 دارای مدول الاستیک 73.1 GPa است. (10600 ksi) و مدول برشی 28 گیگا پاسکال (4060 ksi) که حتی از سایر آلیاژهای هواپیماهای با مقاومت بالا مانند آلومینیوم 7075 نیز بالاتر است.
آلومینیوم نوع 2024 ماشینکاری عالی، کارایی خوب، استحکام بالا دارد و می تواند برای مقاومت در برابر خوردگی پوشش داده شود، که آن را به گزینه ای عالی برای کاربردهای هواپیما و وسایل نقلیه تبدیل می کند.