چرا از آلیاژهای آلومینیوم در قایق سازی استفاده می شود؟
صفحه آلومینیومی{0}}دریایی به یک ماده ساختاری پیش‌فرض برای طراحی بدنه، قایق‌های کاری، کاتاماران و کشتی‌های مسافربری داخلی تبدیل شده است. خانواده‌های آلیاژی 5xxx و 6xxx چگالی کم حدود 2.7 گرم بر سانتی‌متر مکعب را با نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت عالی در برابر خوردگی آب دریا و ساخت آسان ترکیب می‌کنند. در مقایسه با فولاد، بدنه آلومینیومی با سفتی معادل تقریباً 50 درصد سبک‌تر است که باعث کاهش بادکش، افزایش ظرفیت بار و کاهش مصرف سوخت در طول عمر مفید کشتی می‌شود.
انتخاب آلیاژ یک تصمیم نیست. آبکاری پایین، پوسته‌های جانبی، عرشه‌ها، روسازه‌ها و اتصالات ماشینکاری شده، هر یک خواسته‌های متفاوتی را در مورد استحکام، مقاومت در برابر خوردگی، شکل‌پذیری و جوش‌پذیری اعمال می‌کنند. چهار آلیاژ مورد بحث در اینجا، 5083، 5052، 6082 و 6061، تقریباً هر نیاز در ساخت قایق را پوشش می دهند.
خانواده های آلیاژ دریایی: سری 5xxx و 6xxx
ورق آلومینیومی کشتی به سه خانواده متالورژیکی گروه بندی می شود: Al-Mg (5xxx)، Al{2}}Mg-Si (6xxx) و Al-Zn-Mg (7xxx). سری 5xxx حرارتی نیست{11}}و با سخت شدن کار استحکام پیدا می‌کند و بهترین ترکیبی از مقاومت در برابر خوردگی و چقرمگی آب دریا را ارائه می‌کند، به همین دلیل است که بر ساخت بدنه و عرشه غالب است. سری 6xxx قابل عملیات حرارتی{14} است، سفتی بالاتر و تمیزی ماشین‌ها را ارائه می‌دهد و معمولاً برای قاب‌بندی داخلی، کابین‌ها و اجزای دقیق در نظر گرفته می‌شود. سری 7xxx به ندرت در تماس مستقیم با آب دریا استفاده می شود زیرا حساسیت بیشتری به ترک خوردگی ناشی از تنش دارد.
خلق و خوی معمول در ساخت قایق عبارتند از O، H111، H112، H116 و H321 برای آلیاژهای 5xxx، و T4، T5 و T6 برای آلیاژهای 6xxx. صفحه در تماس مستقیم با آب دریا معمولاً در دمای H116 یا H321 مشخص می شود، زیرا این تمپرها با مقاومت خوردگی بین دانه ای کنترل شده و خواص مکانیکی پایدار پس از جوشکاری تولید می شوند.
ورق آلومینیوم 5083 برای صفحات پایین بدنه و پوسته های جانبی
5083 آلیاژ دریایی معیار است. با 4.0-4.9 درصد منیزیم، 0.40-1.0 درصد منگنز و 0.05-0.25 درصد کروم، بدون عملیات حرارتی استحکام بالایی پیدا می کند و در دمای پایین سخت می ماند. در مزاج H116 یا H321، استحکام کششی معمولاً در محدوده 275-310 مگاپاسکال است، استحکام تسلیم حدود 125-155 مگاپاسکال و ازدیاد طول 12-15 درصد است. همچنین در قالب های O، H111 و H112 برای سازه های شکل گرفته و جوش داده شده عرضه می شود.
آبکاری کف بدنه: تماس پایدار با آب دریا، فشار کوبیدن و سایش.
پوسته های جانبی: ضربه موج، بارگذاری خستگی و مقاومت در برابر سایش.
بخش‌های بالک، قاب و بخش‌های کیل: اتصالات جوشی-با تنش زیاد.
مخازن سوخت و آب، عرشه ها و دریچه ها.
5083 به راحتی توسط فرآیندهای MIG و TIG با سیم پرکننده 5183 یا 5356 جوش داده می شود. این آلیاژ بیشتر استحکام خود را در ناحیه تحت تأثیر گرما نگه می‌دارد.
ورق آلومینیوم 5052 برای عرشه، روسازه ها و فضاهای داخلی
5052 حاوی 2.2-2.8 درصد منیزیم و 0.15-0.35 درصد کروم است. این یک آلیاژ با استحکام متوسط تا-غیر قابل عملیات حرارتی-با شکل‌پذیری فوق‌العاده است که آن را به گزینه‌ای عملی برای اجزایی تبدیل می‌کند که باید نورد، خم یا با فشار شکل داده شوند. در حالت H32 معمولاً استحکام کششی 215-265 مگاپاسکال با حداقل استحکام تسلیم حدود 160 مگاپاسکال ارائه می‌کند، در حالی که مزاج O استحکام کششی 170-215 مگاپاسکال با حداقل استحکام تسلیم 65 مگاپاسکال برای عملیات‌های شکل‌دهی شدید می‌دهد.
عرشه ها، راهروها و صفحات کف: شکل پذیری خوب با استحکام کافی.
روبناها، کابین ها و پارتیشن های داخلی: سبک، قابل جوش و به راحتی تکمیل می شود.
مجرای تهویه، قفسه ها و بافل مخزن: اشکال پیچیده تشکیل شده است.
براکت و تریم غیر بحرانی: ساخت کلی مقرون به صرفه-.
در جایی که تقاضای خوردگی متوسط و پیچیدگی شکل دهی زیاد است، 5052 نسبت به 5083 هزینه--تراز عملکرد بهتری را ارائه می‌کند. در آبکاری بحرانی کف نباید جایگزین 5083 شود، زیرا محتوای منیزیم پایین آن به معنای استحکام کمتر و مقاومت کمتر در برابر قرار گرفتن در معرض{5}دراز مدت آب دریا است.
آلیاژهای آلومینیوم 6082 و 6061 برای قطعات ساختاری و ماشینکاری
هر دو 6061 و 6082 آلیاژهای Al-Mg-Si حرارتی- قابل تصفیه هستند که در دمای T6 برای ساختار داخلی و قطعات ماشینکاری شده استفاده می‌شوند. 6061 حاوی 0.8-1.2 درصد منیزیم و 0.4-0.8 درصد سیلیکون. 6082 حاوی 0.7-0.6 درصد سیلیکون هستند. سیلیکون و افزودنی منگنز کنترل شده که استحکام و ساختار دانه را بهبود می بخشد. در شرایط T6، هر دو آلیاژ تقریباً به مقاومت کششی 290-340 مگاپاسکال با مقاومت تسلیم حدود 250-290 مگاپاسکال می‌رسند، که باعث می‌شود آن‌ها به طرز محسوسی سفت‌تر و قوی‌تر از 5052 شوند، اما در غوطه‌وری مداوم در آب دریا مقاومت کمتری در برابر خوردگی دارند.
| آلیاژ | سری | عناصر کلیدی آلیاژی | خلق و خوی معمولی | استفاده اولیه از ساختمان قایق |
|---|---|---|---|---|
| 5083 | 5xxx | Mg 4.0-4.9، منگنز 0.40-1.0، Cr 0.05-0.25 | O, H111, H112, H116, H321 | آبکاری بدنه، دیوارها، مخازن |
| 5052 | 5xxx | Mg 2.2-2.8، Cr 0.15-0.35 | O, H32, H34, H112 | عرشه ها، روسازه ها، کانال کشی |
| 6082 | 6xxx | Mg 0.6-1.2، Si 0.7-1.3، منگنز 0.4-1.0 | T4, T5, T6 | آرماتورها، قطعات ماشینکاری شده |
| 6061 | 6xxx | Mg 0.8-1.2، Si 0.4-0.8، Cu 0.15-0.40 | T4, T6 | قاب داخلی، براکت، اتصالات |
6061 برای چارچوب‌های بدنه داخلی، ساختارهای کابین، براکت‌ها، تکیه‌گاه‌ها و وسایلی که قابلیت ماشین کاری و استحکام بیشتر از مقاومت در برابر خوردگی غوطه‌وری اهمیت دارد انتخاب می‌شود. 6082 استحکام کمی بالاتر از 6061 را در همان حالت و ماشین‌ها ارائه می‌دهد، بنابراین برای تقویت‌کننده‌های اطراف دهانه‌های کابین، صفحات لوازم جانبی ماشین سفارشی ترجیح داده می‌شود.
چک لیست انتخاب آلیاژ و مشخصات کلیدی
انتخاب را می توان به چهار سوال کاهش داد. ابتدا این قطعه در تماس مداوم با آب دریا خواهد بود. دوم، اتصال جوش داده شده یا به صورت مکانیکی محکم شده است. سوم، عملیات شکل دهی چقدر پیچیده است. چهارم، تحمل بار جزء یا لوازم آرایشی است. تماس مداوم آب دریا همراه با اتصالات جوش داده شده به 5083 در H116 یا H321 اشاره می کند. تشکیل مجتمع تحت بار متوسط به 5052 در O یا H32 می رسد. سفتی بالا، جزئیات ماشینکاری شده و سرویس خشک یا پوشش داده شده به 6061 یا 6082 در T6 اشاره می کند.
ورق معمولاً به ASTM B209 برای ورق و صفحه آلومینیومی، ASTM B928 برای صفحه دریایی در حالت H116 و H321، EN 573-3 و EN 485-2 برای پروژه های اروپایی و GB/T 3880.2 برای عرضه داخلی چین سفارش داده می شود. تحمل ضخامت، صافی، بازرسی اولتراسونیک و تست خوردگی بین دانه‌ای باید در مرحله سفارش توافق شود و گواهی‌های آسیاب باید تا شماره حرارت قابل ردیابی باشد.
سوالات متداول
س: کدام آلیاژ باید برای آبکاری کف بدنه قایق استفاده شود؟
5083 در حالت H116 یا H321. محتوای بالای منیزیم، ریزساختار کنترل شده و استحکام جوش بالا، آن را به گزینه استاندارد برای آبکاری کف در معرض تماس پایدار با آب دریا و بارهای کوبنده تبدیل کرده است.
س: آیا 5052 برای بدنه قایق به اندازه کافی قوی است؟
5052 مناسب صنایع دستی کوچک، عرشه ها، روسازه ها و سازه های داخلی است، اما برای آبکاری حیاتی پایین کشتی های بزرگتر توصیه نمی شود زیرا استحکام و مقاومت در برابر خوردگی آن کمتر از 5083 است.
س: آیا می توان 5052 را به 5083 جوش داد؟
بله. هر دو آلیاژهای Al- غیرقابل عملیات حرارتی-می‌باشند و می‌توانند با جوشکاری MIG یا TIG با سیم پرکننده 5356 یا 5183 به یکدیگر متصل شوند. طراحی اتصالات و روش های جوشکاری واجد شرایط باید از قوانین جامعه طبقه بندی قابل اجرا پیروی کند.
س: چرا 6061 برای آبکاری بدنه استفاده نمی شود؟
6061 گرما-قابل درمان است و در هنگام جوشکاری در ناحیه تحت تأثیر حرارت{2}}استحکام خود را از دست می‌دهد، و در برابر غوطه‌ور شدن مداوم آب دریا کمتر از آلیاژهای 5xxx مقاومت می‌کند. بهتر است برای قاب داخلی، براکت ها و اتصالات ماشینکاری شده رزرو شود.
س: 6082 چگونه با 6061 مقایسه می شود؟
هر دو آلیاژهای Al-Mg-Si در مزاج T6. 6082 حاوی منگنز و سیلیکون بیشتری هستند که استحکام کمی بالاتر و رفتار ماشینکاری ثابت‌تری می‌دهند، در حالی که 6061 همچنان به‌عنوان عیار عمومی-هستند.
س: چه ویژگی هایی برای صفحه آلومینیومی دریایی وجود دارد؟
صفحه دریایی 5xxx در حالت های O، H111، H112، H116 و H321 عرضه می شود، با H116 و H321 برای تماس با آب دریا ترجیح داده می شود، در حالی که آلیاژهای 6xxx در دمای T4، T5 و T6 عرضه می شوند.
