تفاوت اساسی بین آلومینیوم ریخته گری و فرفورژه به راحتی قابل درک است: آلومینیوم ریخته گری آلومینیومی است که در کوره ذوب شده و در قالب ریخته می شود. آلومینیوم فرفورژه زمانی است که فلز به کمک ابزار خاصی به شکل جامد کار می شود. این دو فرآیند تولید، دو ماده با خواص بسیار متفاوت به دست خواهند آورد.

آلومینیوم طیف گسترده ای از کاربردها را در هر صنعت بزرگ دارد، با این حال، تصمیم گیری در مورد اینکه کدام درجه برای یک کاربرد خاص مناسب تر است، اغلب دشوار است. این چالش با مقایسه نه تنها بین آلیاژها، بلکه بین آلومینیوم ریخته‌گری و فرفورژه نیز بیشتر می‌شود. هر دو اساساً آلیاژهای آلومینیوم هستند که اغلب دارای عناصر آلیاژی یکسانی هستند اما در ترکیبات و مقادیر متفاوت. با این حال، کاربردها و خواص مواد به طور گسترده ای بین این دو متفاوت است.

آلیاژهای آلومینیوم ریخته گری

آلومینیوم ریخته گری حاوی درصد بیشتری از عناصر آلیاژی در مقایسه با آلومینیوم فرفورژه است. آلومینیوم ریخته گری نیز به دلیل دشواری در رفع عیوب ریخته گری، استحکام کششی کمتری نسبت به آلومینیوم فرفورژه دارد.

خواص آلومینیوم ریخته گری

آلیاژهای آلومینیوم ریخته گری از یک سیستم شماره گذاری چهار رقمی استفاده می کنند و بعد از رقم سوم یک نقطه اعشار را شامل می شود. این سیستم توسط انجمن آلومینیوم توسعه یافته و نگهداری می شود و پرکاربردترین نامگذاری برای آلیاژهای آلومینیوم است. انجمن آلومینیوم مطابق با مقررات ANSI کار می کند. رقم اول عناصر آلیاژی اصلی را نشان می دهد و بنابراین مهمترین رقم است. برای اطلاعات بیشتر در مورد این طرح شماره گذاری لینک را دنبال کنید.

جدول 1 – منبع: خواص آلومینیوم ریخته گری

مقطع تحصیلی	ترکیب (wt%)	*استحکام کششی (MPa)	*قدرت تسلیم (MPa) 0.2٪
1xx.x	99.00٪ تا 99.99٪ آلومینیوم	131-448	28 – 152
2xx.x	4% تا 4.6% مس	131 – 276	90 – 345
3xx.x	سیلیکون 5 تا 17 درصد	117-172	66 – 172
4xx.x	سیلیکون 5 تا 12 درصد	117-172	41-48
5xx.x	5 تا 12 درصد منیزیم	131-448	62-152
6xx.x	استفاده نشده
7xx.x	6.2٪ تا 7.5٪ روی	207 – 379	117 – 310
*مقادیر متوسط ​​فقط برای مقایسه آلیاژ

تولید آلیاژ ریختگی

آلیاژ آلومینیوم ریخته گری از بوکسیت تولید می شود. این یک ماده معدنی طبیعی است که حاوی 15 تا 20 درصد آلومینیوم است و تنها سنگ معدنی است که هنوز برای استخراج تجاری آلومینیوم استفاده می شود. فرآیند استخراج آلومینیوم خالص از بوکسیت بسیار پیچیده و انرژی بر است.

این فرآیند شامل حل کردن بوکسیت در سود سوزآور در دمای بالا است، پس از حل شدن، دمای مخلوط کاهش می‌یابد و آلومینا متبلور می‌شود در حالی که عناصر باقی‌مانده یا ته نشین می‌شوند یا به طور جداگانه تبلور مجدد می‌شوند. این به فرآیند بایر معروف است. سپس آلومینا در یک سلول الکترولیتی شکسته می شود که به موجب آن یک جریان الکتریکی آلومینیوم را از اکسیژن در حضور کرایولیت مذاب جدا می کند. آلومینیوم به پایین سلول جدا می شود و به طور منظم برداشته می شود و به خانه ریخته گری فرستاده می شود که در آنجا ناخالصی ها جدا می شوند. آلومینیوم خالص برای پردازش بیشتر در بیلت ها ریخته می شود، سپس این بیلت ها همراه با عناصر آلیاژی لازم ذوب می شوند تا درجه مورد نظر تولید شود. سپس این آلیاژ ذوب شده یا به شکل بیلت یا به شکل محصول نهایی ریخته می شود. ریخته گری می تواند از طریق ریخته گری شن و ماسه، ریخته گری قالب یا ریخته گری سرمایه گذاری انجام شود.

کاربردهای آلیاژ ریخته گری

آلیاژهای آلومینیوم ریخته گری به دلیل استحکام کششی نسبتا کم آنها اغلب برای اجزای ساختاری استفاده نمی شوند. این را می توان با تکنیک های پردازش تخصصی غلبه کرد، اما به طور کلی، آلیاژهای ریخته گری برای کاربردهای زیر استفاده می شود:

• ابزارهای ماشینی
• سر سیلندر موتور
• محفظه های گیربکس
• محفظه های محور
• چرخ های ریخته گری
• اتصالات پنجره
• تجهیزات کشاورزی
• ابزار باغبانی

مزایای آلیاژ ریخته گری

آلیاژهای آلومینیوم ریخته گری دارای مزایای مختلفی در مقایسه با آلیاژهای فرفورژه هستند که در لیست زیر نشان داده شده است:

• قیمت پایین تر به ازای هر کیلوگرم در مقایسه با آلومینیوم فرفورژه
• طیف گسترده ای از اشکال را می توان به دلیل انعطاف پذیری ریخته گری به دست آورد
• برخی از آلیاژهای تخصصی به دلیل شکل پذیری کم فقط به صورت ریخته گری در دسترس هستند
• قطعاتی را می توان تولید کرد که نیاز به ماشینکاری محدود پس از ریختگی دارند

آلومینیوم فرفورژه

آلومینیوم فرفورژه دارای خواص مکانیکی استثنایی است و می تواند به اشکال مختلف استاندارد و غیر استاندارد تبدیل شود.

خواص آلومینیوم فرفورژه

آلیاژ آلومینیوم فرفورژه را می توان با یک عدد چهار رقمی شناسایی کرد. رقم اول عناصر آلیاژی اصلی را نشان می دهد و بنابراین مهمترین رقم است. رقم دوم، مگر اینکه 0 باشد، نشان دهنده تغییر آلیاژ است و رقم سوم و چهارم، شماره های شناسایی آلیاژ خاص هستند.

جدول 2 – منبع: خواص آلومینیوم فرفورژه

مقطع تحصیلی	ترکیب بندی	*استحکام کششی (MPa)	*قدرت تسلیم (MPa) 0.2٪
سری 1000	99.00٪ تا 99.99٪ آلومینیوم	82 – 166	28-152
سری 2000	2.2% تا 6.8% مس	186-467	76 – 345
سری 3000	0.3٪ تا 1.5٪ منگنز	110 – 283	41 – 248
سری 4000	3.6٪ تا 13.5٪ سیلیکون 0.1٪ تا 4.7٪ مس 0.05٪ تا 1.3٪ منیزیم	172-414	45 – 180
سری 5000	0.5٪ تا 5.5٪ منیزیم	124 – 352	41 – 345
سری 6000	0.2٪ تا 1.8٪ سیلیکون 0.35٪ تا 1.5٪ منیزیم	124 – 310.3	55.2 – 276
سری 7000	0.8٪ تا 8.2٪ روی 0.1٪ تا 3.4٪ منیزیم 0.05٪ تا 2.6٪ مس	228 – 572	103 – 503
*مقادیر متوسط ​​فقط برای مقایسه آلیاژ

تولید آلیاژهای فرفورژه

آلومینیوم فرفورژه از ذوب شمش های آلومینیوم خالص با عناصر آلیاژی خاص مورد نیاز برای ساخت یک درجه مشخص از آلومینیوم تولید می شود. سپس آلیاژ ذوب شده به شکل بیلت یا صفحات بزرگ ریخته می شود. سپس این ماده یا نورد، آهنگری یا اکسترود می شود تا به شکل نهایی خود برسد. در برخی موارد، آلیاژها تحت عملیات حرارتی قرار می گیرند تا خواص آنها بیشتر شود.

کاربردهای آلیاژ فرفورژه

همانطور که در دو جدول بالا مشاهده می شود، آلومینیوم فرفورژه در مقایسه با آلیاژهای ریخته گری استحکام کششی بهتری دارد. کاربردهای معمولی آنها در زیر ذکر شده است:

• اکستروژن ها
• هادی های برق و میله های اتوبوس
• بدنه هواپیما
• ظروف پخت و پز
• میله های جوش
• مخازن تحت فشار
• قاب موتور سیکلت
• ورق

مزایای آلیاژ فرفورژه

آلیاژهای آلومینیوم فرفورژه در مقایسه با آلومینیوم ریخته‌گری مزایای زیادی دارند که در لیست زیر نشان داده شده است.

• خواص مکانیکی عالی
• یکپارچگی سازه یعنی بدون نقص در ریخته گری
• پرداخت های سطحی بهتر
• سهولت ساخت به عنوان مثال جوشکاری و ماشینکاری
• سهولت شکل‌دهی، به‌عنوان مثال، آلومینیوم را می‌توان در محدوده تقریباً بی‌پایانی از مقاطع اکسترود کرد که می‌توان آن را به‌صورت سفارشی برای مطابقت با یک کاربرد خاص طراحی کرد.