مع تزايد أهمية الهندسة في الحفاظ على الطاقة عن طريق تقليل الوزن، من المتوقع أن يشهد الألمنيوم نمواً متزايداً.

وزن مثبتات الألومنيوم يبلغ 1/3 من وزن مثبتات الفولاذ المماثلة. خصائص القوة لهذه السبيكة المستخدمة بشكل متكرر جيدة بشكل مدهش.

مثبتات الألومنيوم تتمتع بنسبة قوة إلى وزن أعلى من أدوات التثبيت الأخرى المصنوعة من مواد صناعية وتجارية.

الألمنيوم غير قابل للمغنطة. يتميز الألمنيوم بموصلية حرارية وكهربائية ممتازة، تبلغ حوالي 2/3 من النحاس في نفس الحجم. يتمتع الألمنيوم بخصائص تصنيع جيدة ويمكن تشكيله على البارد والساخن.

في الظروف العادية، يتمتع الألومنيوم بمقاومة كافية للتآكل. وعندما تكون بيئة التعرض المتوقعة قاسية، يمكن تحسين مقاومته للتآكل بشكل كبير عن طريق الأكسدة.

الأنودة هي عملية تصنيع كهربائية تشكل طبقة أكسيد على سطح المعدن. تعزز الأنودة مقاومة التآكل وتحسن الحماية ضد التآكل والخدوش. تتوفر الطلاءات المؤكسدة بألوان عديدة لأغراض الزخرفة والتعريف. في التآكل الجوي، يشكل الألمنيوم طبقة أكسيد رمادية فاتحة على السطح. لا تلوث منتجات التآكل هذه أسطح الألمنيوم ولا تنتشر إلى الأسطح المجاورة، على عكس العديد من المعادن الأخرى التي تتصرف تحت التآكل في هذا الصدد.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تحل مسامير سبائك الألومنيوم أيضًا مشكلة التآكل الكهروكيميائي الناتج عن وصلات الفولاذ والألومنيوم وعدم اتساق معاملات التمدد الحراري بين مسامير الفولاذ والأجزاء الموصلة بالألومنيوم — خطر الزحف، مما يضعف الاحتفاظ بالحمل المسبق.

01

صناعة مسامير سبائك الألومنيوم

الطريق الأساسي لعملية تصنيع سبائك الألومنيوم هو كما يلي:

التشكيل على البارد – التنظيف – المعالجة الحرارية (التلدين + التصلب بالتقادم) – درفلة الخيوط – التنظيف – التشحيم – القبول.

02

سلك من مسامير سبائك الألومنيوم

تبلغ قوة الشد للألمنيوم النقي حوالي 13000 رطل لكل بوصة مربعة، ومن الممكن زيادة المرونة بشكل كبير بإضافة كمية صغيرة من عناصر السبائك. تؤثر سبائك الألمنيوم من فئات 2XXX و6XXX و7XXX بشكل جيد على المعالجة الحرارية. لذلك، فإن جميع أدوات التثبيت الملولبة المستخدمة لنقل الأحمال مصنوعة من هذه الفئات الثلاث المهمة من سبائك الألمنيوم.

أربع سبائك من الألومنيوم هي السائدة بشكل شبه حصري.

سبائك الألومنيوم من النوع 2024-T4 (4.5% نحاس، 1.6% منغنيز، 1.5% مغنيسيوم، والباقي ألومنيوم) هي سبائك شديدة التحمل. وهي تحقق توازنًا بين القوة ومقاومة التآكل وقابلية التصنيع والاقتصاد، وتستخدم على نطاق واسع في تصنيع السحابات الملولبة.

أظهرت البراغي والمسامير والمسامير المصنوعة من سبائك الألومنيوم من النوع 7075-T73 (1.6% نحاس ، 2.5% منغنيز ، 0.3% كروم ، والباقي ألومنيوم) تحسنًا طفيفًا في القوة ، وبفضل عملية المعالجة الحرارية الفريدة ”T73" ، يمكنها منع حدوث تآكل الإجهاد إلى حد كبير. لكن التكلفة العالية تحد من شعبيتها.

يمكن لسبائك الألومنيوم 6061-T6 (التي تحتوي على 0.6% من السيليكون، و 0.25% من النحاس، و 1% من المغنيسيوم، و 0.2% من الكروم، والباقي من الألومنيوم) تصميم مثبتات ملولبة داخلية وخارجية ذات متطلبات أعلى لمقاومة التآكل.

تستخدم سبائك الألومنيوم من النوع 6062-T9 (التي تحتوي على 0.6% من السيليكون، و0.25% من النحاس، و1% من المغنيسيوم، و0.09% من الكروم، و0.5% من الرصاص، والباقي من الألومنيوم) بشكل حصري تقريبًا في تصميم الصواميل. هذه السبيكة أقوى وتتمتع بمقاومة أفضل للتآكل مقارنة بسبائك الألومنيوم من النوع 6061-T6.

تتمتع الصواميل ذات السماكة الكاملة المصنوعة من سبائك الألومنيوم من النوع 6063-T9 بالقوة الكافية للتوافق مع براغي مصنوعة من سبائك الألومنيوم من النوع 2024-T4 أو 7075-T73. البراغي الآلية والصواميل والصواميل الأخرى مقاس 1/4 بوصة وأصغر مصنوعة من سبائك الألومنيوم من النوع 2024-T4.

السبائك الأربعة المذكورة أعلاه هي الأكثر استخدامًا في تصنيع السحابات الملولبة الحاملة للأحمال. في المقابل، هناك سبائك ألومنيوم أخرى تصنيع أنواع مختلفة من أدوات التثبيت. يتم تصنيع المواد الصلبة الصغيرة والأنابيب النصفية والمسامير العمياء من سبائك الألومنيوم 1100-F و 5052-F و 5056-F على التوالي. تتميز سبائك الألومنيوم 2017-T4 و 2117-T4 و 2024-T4 و 6061-T6 القابلة للمعالجة الحرارية وسبائك الألومنيوم 7075-T73 المطورة حديثًا نسبيًا بقوة قص فائقة ولا تتطلب “معالجة مسبقة”. يمكن تشغيلها.

عادة ما تكون الغسالات المسطحة مصنوعة من سبيكة 2024-T4 المطلية بالألمنيوم ؛ عادة ما تكون غسالات الزنبرك اللولبية مصنوعة من سبيكة 7075-T6 ؛ يمكن أن تكون مسامير التنقيط مصنوعة من سبيكة 7075-T6 ؛ مسامير التنقيط الذاتي مصنوعة من نفس سبيكة المواد عن طريق الأكسدة. يمكن استخدام سبائك الألومنيوم من النوع 2011-T3 (التي تحتوي على 5.5% من النحاس، و0.5% من الرصاص، و0.5% من البزموت، والباقي من الألومنيوم) في صناعة قطع غيار آلات قطع الخيوط.

03

أداء مسامير سبائك الألومنيوم

يتم مناقشة خصائص قوة مواد سبائك الألومنيوم 2024-T4 و 6061-T6 و 7075-T73 للمثبتات الملولبة خارجيًا بشكل صريح في ASTM F468 في الصفحة B-158؛ قوة خصائص مواد سبائك الألومنيوم للصواميل 2024-T4 و 6061-T6 و 6062-T9 تمت مناقشتها بالتفصيل في ASTM F467 في الصفحة B-184.

من الضروري شرح اختلافين في الخصائص الميكانيكية بين السحابات الملولبة المصنوعة من سبائك الألومنيوم والسحابات المصنوعة من مواد معدنية أخرى.

النقطة الأولى هي: عند حساب قدرة تحميل الجزء، يجب تحديد مساحة الجزء الجذري من المقطع العرضي بدلاً من المساحة الأكبر لضغط الشد. فقط قيم قوة الشد والليونة لعينات الاختبار الميكانيكي الواردة في الجدول 2 من ASTMF468 هي قيم القوة الفعلية. يمكن إجراء التعديلات المناسبة عند حساب قوة الحجم الإجمالي للمثبت. وبهذه الطريقة، عند ضرب قيمة الإجهاد في مساحة الجانب المجهود من الخيط لحساب سعة الحمولة بالرطل، تكون نتيجة الحساب تقريبًا ناتج ضرب “القيمة الحقيقية” في الجدول ومساحة الجزء الجذري الأصغر.

النقطة الثانية هي أن الفرق في صلابة مثبتات سبائك الألومنيوم ضئيل للغاية ولا معنى له كمعيار للفحص. كبديل لاختبار الصلابة، عادة ما يتم استخدام اختبار قوة القص.

معالجة السطح

المسامير مؤكسدة ومختومة. استنادًا إلى تأثير المعالجة بالأنودة والأكسدة القوسية الدقيقة على تحسين مقاومة تآكل حدود الحبيبات، فإن مسامير سبائك الألومنيوم تعتمد معالجة الأكسدة السطحية. نظرًا لأن مقاومة التآكل السطحي لسلك سبائك الألومنيوم ليست قوية، يجب إجراء المعالجة السطحية عن طريق الأنودة لزيادة مقاومة التآكل ومقاومة التآكل ومظهر مسامير الألومنيوم.

العملية الأولية هي:

(1) المعالجة المسبقة للسطح.

يتم تنظيف سطح المسمار بطرق كيميائية أو فيزيائية لكشف المصفوفة النقية، مما يساعد في الحصول على طبقة أكسيد اصطناعية كاملة وكثيفة. يمكن أيضًا الحصول على أسطح عاكسة أو غير لامعة (مطفية) بوسائل ميكانيكية؛;

(2) الأكسدة الأنودية.

في ظل ظروف معينة، يخضع سطح المسمار المعالج مسبقًا لأكسدة أنودية على سطح الركيزة لتشكيل طبقة غشاء AL203 كثيفة ومسامية وقوية؛;

(3) سد الثقوب.

يتم إغلاق مسام طبقة الأكسيد المسامية التي تتشكل بعد عملية الأكسدة، بحيث يتم تعزيز خصائص مقاومة التآكل والتآكل ومقاومة التآكل لطبقة الأكسيد. فيلم الأكسيد عديم اللون وشفاف. باستخدام الامتصاص القوي لفيلم الأكسيد قبل الختم، يتم امتصاص بعض أملاح المعادن وترسبها في مسام الفيلم بحيث يمكن أن يظهر سطح المقطع العديد من الألوان بخلاف اللون الأصلي (الأبيض الفضي)، مثل: الأسود والبرونزي والذهبي والفولاذ المقاوم للصدأ.

متطلبات معالجة الأكسدة ومعالجة الختم: GB/T8013.1 الدرجة V؛ مقاومة التآكل برش الملح (CASS) هي 72 ساعة، الدرجة ≥9؛ مقاومة القلويات ≥125 ثانية؛ مقاومة التآكل f≥300g/μm.

04

لف خيوط مسامير سبائك الألومنيوم

يتم ترتيب درفلة الخيوط بعد عملية المعالجة الحرارية لتحسين الخصائص الميكانيكية للمسامير بشكل أكبر، وتقليل قابلية التعرض للتآكل بين الحبيبات، وزيادة مقاومة التعب (تقليل تأثيرات جذر الخيط) وتقليل خطر تلف الخيط.

كما أن خصائص مادة الألومنيوم تفرض أن يتم تشكيل الساق بالكامل، بما في ذلك عنق المسمار، على البارد باستخدام معدات تشكيل معقدة متعددة المحطات. وتجدر الإشارة إلى أنه أثناء عملية تصنيع مسامير سبائك الألومنيوم، يجب تجنب خلطها بالفولاذ. مسامير وبراغي معدات التصنيع والأدوات (قوالب، سكاكين، إلخ).

05

التحكم في معامل الاحتكاك لمسامير سبائك الألومنيوم

يتم طلاء مثبت معامل الاحتكاك عن طريق الغمس. كآخر عملية تصنيع، يتم تحقيق التحكم الفعال في سرعة الشد. يتم تقليل الفرق في قيمة معامل الاحتكاك بين أدوات التثبيت المنتجة بكميات كبيرة بشكل فعال لتثبيت عزم الشد وتحسين الشد - قوة قفل القطعة في بيئة الاهتزاز والتأرجح.

يستخدم مثبت معامل الاحتكاك المكون من سائل تشتت غرواني مائي يحتوي على بوليمر عالي الجزيئات، وهو مادة تشحيم جافة فريدة من نوعها. يمكن طلاؤه وتجفيفه ومعالجته لتشكيل طبقة تشحيم شفافة ذات قوة التصاق جيدة.

وبفضل هذا التشحيم الجاف الاستثنائي، تكون طبقة الفيلم رقيقة، مما يتجنب مشكلة التأثير على التفاوتات. يمكن تخزين الأجزاء التي تم تطبيق شمع الماء التشحيمي عليها مسبقًا لاستخدامها لاحقًا، وهي جاهزة للتجميع ومتوافقة مع العمليات الآلية.

06

تطبيق مسامير سبائك الألومنيوم

بنز 7 سرعات، 9 سرعات علبة تروس التوصيل

لخص

1. مسامير من سبائك الألومنيوم مثالية لتوصيل السحابات في إطار هدف تصنيع سيارات خفيفة الوزن.

2. بالمقارنة مع مسامير من الفولاذ الكربوني, ، يمكن أن يقلل الوزن بما يصل إلى 65% (0.5-1 كجم/علبة تروس). يمكن تطبيقه على أجزاء سبائك المغنيسيوم/الألومنيوم، مما يمنع التآكل الكهروكيميائي للأجزاء المتلامسة. تأثير مقاومة التآكل أقوى من تأثير الطلاء أو الغسالات المركبة.

3. عند استخدامه لتوصيل أجزاء سبائك المغنيسيوم ، يمكن أن يقلل بشكل كبير من استرخاء الحمل المسبق في ظروف درجات الحرارة العالية.