ورق آلومینیومی

ورق آلومینیومی Aluminium Sheet

1. معرفی کوتاه

• ورق آلومینیومی (Aluminium sheet): صفحات تختی از آلومینیوم یا آلیاژهای آن، با ضخامت معمولاً از ~0.2 mm تا 6 mm برای ورق (sheet) و بیش از 6 mm تا ~25 mm معمولاً به‌عنوان پلیت (plate) در نظر گرفته می‌شود. در بعضی طبقه‌بندی‌ها رول (coil) هم وجود دارد.

2. آلیاژهای متداول و خواص کلی

• سری 1000 (خالص، مثل 1050، 1100)
  • محتوای Al بالا (>99%)، قابلیت شکل‌پذیری بسیار خوب، جوش‌پذیری عالی، هدایت الکتریکی و حرارتی بالا، مقاومت مکانیکی پایین.
  • کاربرد: صنایع غذایی، بسته‌بندی، قطعات شکل‌پذیر.
• سری 3000 (مثل 3003)
  • حاوی Mn، مقاومت خوردگی خوب، شکل‌پذیری مناسب، استفاده عمومی.
  • کاربرد: بدنه، کانال‌ها، ظروف.
• سری 5000 (مثل 5052، 5083)
  • آلیاژهای آستنیتی-مخلوط Mg، مقاومت بالا در برابر خوردگی، قدرت متوسط تا خوب، مناسب برای فرم‌دهی.
  • کاربرد: بدنه کشتی، خودرو، مخازن، نمای خارجی.
• سری 6000 (مثل 6061، 6063)
  • سیلیکون و منیزیم (قابلیت سخت‌کاری با عملیات حرارتی T6 برای 6061). تعادل خوب بین مقاومت، شکل‌پذیری، و قابلیت ماشین‌کاری.
  • کاربرد: پروفیل‌های ساختمانی، قطعات ساختاری سبک، ریل و قاب.
• سری 7000 (مثل 7075)
  • آلیاژهای پایه Zn با مقاومت بسیار بالا نزدیک فولاد نرم؛ کمتر برای ورق عمومی استفاده می‌شود و بیشتر در هوافضا.
  • کاربرد: ساخت قطعات با نیاز به استحکام بالا.

3. حالت‌های حرارتی (Temper)

• O — آنیل کامل (softest, قابل شکل‌دهی عالی).
• H1x/H2x/H3x — سختی سرد شده (strain hardened).
• T4/T6 — عملیات حرارتی (T6 سخت و محکم، T4 نرمالیزه و سپس کار سرد).
• انتخاب temper روی قابلیت فرم‌دهی، جوش، و استحکام تأثیر دارد.

4. مشخصات مکانیکی و فیزیکی (نمونه‌ای)

• چگالی: ~2.70 g/cm³.
• مدول کشسانی: ~69 GPa (کمتر از فولاد).
• استحکام کششی: بسته به آلیاژ/temper از ~50 MPa (خالص) تا >500 MPa (7075-T6).
• کشسانی/غلبه در خمش: آلومینیوم بیشتر تغییر شکل می‌دهد نسبت به فولاد برای همان بار، پس ضخامت یا تقویت لازم است.

5. ضخامت‌ها و فرم‌ها

• ورق (sheets): 0.2–6 mm معمول.
• پلیت (plates): >6 mm.
• رول/کویل: برای تولید یا کاربرد صنعتی.
• فرم‌های سطح: آنیل شده، Brushed, Bright (چشمگیر)، Mirror (تابناک)، Stucco (سطح نقش‌دار).

6. روش‌های تولید و فرآیندها

• نورد گرم/سرد: برای به‌دست آوردن ضخامت مشخص.
• آنیلینگ: کاهش تنش داخلی و افزایش شکل‌پذیری.
• کشش عمیق: برای تولید قطعات با عمق زیاد (قابلمه، ظروف).
• پرس/خمکاری: توجه به حداقل شعاع خم برای هر آلیاژ و temper.
• عملیات سطحی: آنودایزینگ، رنگ‌پودری، PVDF، پوشش‌های پلیمری، فیلم محافظ.

7. استانداردها مرجع

• ASTM B209 — sheet and plate aluminum and alloy.
• EN 485 — technical conditions for delivery of aluminium flat products.
• JIS H4000 — Japanese standard.
• DIN standards برای محصولات مختلف؛ استانداردهای صنعتی و قطر/ضخامت، تلرانس‌ها، کیفیت سطح.

8. نکات طراحی و انتخاب آلیاژ-ضخامت (راهنمای سریع)

• اگر نیاز شکل‌دهی زیاد دارید: سری 1xxx یا 3xxx یا 5xxx در حالت نرم (O).
• اگر نیاز به استحکام سازه‌ای دارید: 6061-T6 یا 7075 (با توجه به وزن و هزینه).
• در محیط خورنده (دریایی): 5xxx series (مثل 5083, 5052) یا آلومینیوم آنودایز شده.
• برای نمای خارجی رنگ‌شده که نیاز به دوام رنگ دارد: استفاده از آلیاژهای مناسب برای پوشش PVDF (معمولاً 3000 یا 5000 سری با زیرساخت مناسب) یا 6063 برای پروفیل.
• برای کاربردهای الکتریکی/حرارتی (مثل هیت‌سینک): سری 1xxx یا 6xxx با هدایت حرارتی بالا.

9. جوشکاری و فرم‌دهی

• جوشکاری:
  • روندها: TIG (GTAW) و MIG (GMAW) معمول؛ جوش اصطکاکی (Friction Stir Welding) برای آلیاژهای حساس (مثل 6xxx) عالی است.
  • نکات: آلومینیوم هدایت حرارتی بالایی دارد — پیشگرم معمولاً لازم نیست اما برای قطعات ضخیم‌تر مفید است. اکسید سطحی آلومینیوم اکسید سخت (Al2O3) دارد که باید پاکسازی شود. استفاده از فیلر مناسب (ER4043, ER5356 بسته به آلیاژ).
• فرم‌دهی:
  • حداقل شعاع خم معمولاً 1× تا 2× ضخامت بسته به آلیاژ/temper؛ ورق نرم‌تر اجازه شعاع کوچکتر می‌دهد.
  • کشش عمیق: برای 5xxx و برخی 3xxx مناسب؛ 2xxx و 7xxx کمتر مناسب برای شکل‌دهی عمیق.
  • آنیلینگ بعد از فرم‌دهی برای کاهش سختی و تنش‌های پسماند.

10. حفاظت سطح و پوشش‌ها

• آنودایزینگ: لایه اکسیدی سخت، زیبا و مقاوم در برابر خوردگی؛ مناسب نما و قطعات تزئینی.
• رنگ پودری و PVDF: برای نمای بیرونی با دوام رنگی بالا و مقاومت UV (PVDF برای نماهای معماری معمولاً استاندارد است).
• فیلم محافظ: هنگام حمل و برش برای جلوگیری از خش.
• پوشش‌های ضدخوردگی در محیط‌های خاص (طبقه‌بندی صنعتی/دریایی).

11. محدودیت‌ها و ملاحظات اقتصادی

• هزینه: گران‌تر از فولاد از نظر قیمت بر پایه حجم، ولی سبک‌تر—هزینه به ازای وزن اغلب پایین‌تر.
• نشست و تغییر شکل: آلومینیوم نرمی بیشتری نسبت به فولاد دارد و نسبت به خمش/فرسایش حساس است.
• اتصال مکانیکی: خودکارِ پیچ و مهره باید با واشر مناسب و طراحی برای گسترش حرارتی آلومینیوم در نظر گرفته شود (ضریب انبساط حرارتی بالاتر از فولاد).

12. جدول انتخاب سریع (پیشنهاد برای کاربردهای متداول)

• بسته‌بندی/ظروف غذایی: 1050/1100، ضخامت 0.2–1.0 mm.
• فیلتر/داکت/کانال‌هوارسانی: 3003 یا 5052، 0.6–1.5 mm.
• نمای ساختمان (کاور/فِلِش): 3003, 5005, یا آلومینیوم پوشش PVDF، 1.0–3.0 mm.
• مخازن/بدنه کشتی: 5083 یا 5052، 2–6 mm.
• قطعات سازه‌ای سبک/پروفیل‌ها: 6061-T6 یا 6063-T6، 2–10 mm بسته به بار.
• هیت‌سینک/انتقال حرارت: 1050/1100 یا 6061، 1–6 mm.
• کاربردهای هوافضا (نیاز به استحکام بالا): 7075 (معمولاً پلیت‌های خاص)، ضخامت متغیر.

13. تلرانس‌ها و کیفیت سطح

• تلرانس ضخامت و مسطح بودن بسته به استاندارد (ASTM/EN) و تولید کننده متفاوت است. برای کارهای دقیق ماشینی و هوافضا از گریدهای مخصوص و مشخصات تبادل ابعادی استفاده کنید.