Tìm hiểu vật liệu nhôm, phân loại và ứng dụng của hợp kim nhôm

Nhôm là một vật liệu phổ biến trong ngành cơ khí, chúng được sử dụng để gia công, chế tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau, với những tính chất đặc trưng như nhẹ, dễ định hình, khó bị ăn mòn. Trong bài viết này hãy cùng Tinh Hà tìm hiểu về vật liệu nhôm trong ngành gia công cơ khí xác thực.

  1. Tổng quan về nhôm

1.Một Khái niệm nhôm

Nhôm (hay Alumini) là tên một yếu tố hóa học trong bảng tuần hoàn yếu tố, sở hữu ký hiệu là Al và số hiệu nguyên tử bằng 13. Nhôm là kim loại phổ biến nhất trong vỏ Trái Đất, chiếm khoảng 17% khối lớp rắn của Trái Đất. Quặng chính chứa nhôm là boxide.

Nhôm là một kim loại sở hữu tỷ trọng thấp và sở hữu khả năng chống ăn mòn hiện tượng thụ động. Rất khó để sở hữu thể tìm thấy nhôm thuần chất trong tự nhiên, thông thường kim loại này được tìm thấy lúc kết hợp cùng oxygen cùng với những yếu tố khác. Nhôm và hợp kim của nó được ứng dụng rất nhiều trong những sản phẩm phục vụ đời sống thường ngày, cho tới ngành liên lạc vận tải, công nghiệp hàng ko vũ trụ. Trong gia công cơ khí, nhôm thuộc nhóm kim loại màu, ký hiệu là N.

» Phân loại và ứng dụng của vật liệu thép trong ngành cơ khí

» Ứng dụng của những loại vật liệu gang trong cơ khí

1.Hai Tính chất của nhôm

Nhôm thuộc kim loại màu sở hữu dạng thù hình, sở hữu sắc trắng bạc ánh kim mờ, mềm và nhẹ. Nhôm sở hữu mạng lập phương tâm mặt với thông số mạng a = 4.04 Ao, sở hữu những tính chất như sau:

  • Khối lượng riêng nhỏ (g = 2,7g/cm3).
  • Tính dẫn điện và dẫn nhiệt cao, sở hữu độ giãn nở nhiệt nhỏ.
  • Tính chống ăn mòn cao (do sở hữu lớp oxit Al2O3 bảo vệ).
  • Ko nhiễm từ và ko cháy lúc để ngoài ko khí ở điều kiện thông thường.
  • Nhiệt độ chảy thấp (660oC) tiện dụng cho quá trình nấu luyện song những hợp kim nhôm ko làm việc được ở nhiệt độ cao.
  • Tính đúc ko cao do độ co ngót to, lên tới 6%.
  • Cơ tính thấp (σb = 6Kg/mm2, HB = 25, δ = 40%) do đó rất dễ biến dạng, tính gia công cắt thấp.
  • Sức bền của nhôm tinh khiết là 7-11 MPa, trong lúc hợp kim nhôm sở hữu độ bền từ 200 MPa tới 600 MPa.

1.3 Ký hiệu vật liệu nhôm

TCVN 1659-75 quy định ký hiệu nhôm bằng chữ Al và số chỉ % của nhôm, ví dụ Al99, Al99,5.

Theo tiêu chuẩn  AA (Aluminium Association) của Mỹ. Nhôm thuần chất được ký hiệu AA 1xxx, ký tự X trước tiên chỉ biến thể so với hợp kim gốc, Hai ký tự cuối thể hiện thành phần % tối thiểu của nhôm trên 99%. Ví dụ AA 1350 sở hữu 99,50% là nhôm thuần chất.

Theo tiêu chuẩn ГOCT của Nga, nhôm thuần chất được ký hiệu bằng chữ A và số tiếp theo chỉ mức độ sạch. Ví dụ A999 sở hữu 99,999% Al; Al995 sở hữu 99,995% Al.

  1. Hợp kim nhôm là gì?

Nhôm hợp kim gồm yếu tố nhôm kết hợp với một hay nhiều yếu tố khác như đồng, magie, mangan, silic, thiếc,… với thành phần và tỷ lệ khác nhau, nhằm tạo ra vật liệu nhôm hợp kim sở hữu tính chất như mong muốn, chẳng hạn cứng hơn, bền hơn, dẻo dai hơn, chống ăn mòn tốt hơn, dẫn nhiệt cao hơn… để tạo ra cho những yêu cầu gia công, sản xuất khác nhau. Ví dụ hợp kim nhôm và đồng sở hữu tính gia công cao, nhôm và mangan sở hữu tính chống ăn mòn cao, nhôm và magie sở hữu tính đàn hồi cao.

  1. Phân loại hợp kim nhôm

Căn cứ vào phương thức chế tạo và sử dụng, nhôm hợp kim thường được chia thành hai nhóm chính là hợp kim nhôm rèn (Wrought aluminum alloy), và hợp kim nhôm đúc (Cast Aluminum alloy).

Hợp kim nhôm rèn được chế tạo bằng cách nấu chảy nhôm thỏi cùng loại yếu tố hợp kim, sau lúc đúc thành những tấm to thì chúng sẽ được cán, rèn hoặc kép thành những phôi sở hữu hình dạng khác nhau. Còn đối với hợp kim nhôm đúc thì được chế tạo bằng cách nung chảy quặng bô-xít trong lò, sau đó nhôm thuần chất được tách ra và rót vào khuôn đúc cùng những yếu tố hợp kim để tạo phôi đúc mong muốn.

Hợp kim nhôm đúc thường chứa nhiều yếu tố hợp kim hơn, nhiệt độ nóng chảy thấp hơn, độ bền cũng thấp hơn so với nhôm rèn do ko loại bỏ được hết khuyết tật lúc đúc. Do vậy mà sở hữu khoảng 85% hợp kim được sử dụng trong thực tế là hợp kim nhôm rèn.

3.Một Hợp kim nhôm rèn

Tùy vào cách chế tạo, phôi nhôm hợp kim rèn sở hữu thể sở hữu những hình dạng khác nhau như phôi dạng tấm, dạng cuộn, dây hoặc thanh… 

Đối với hợp kim nhôm rèn, tùy vào thành phần yếu tố hợp kim mà chia thành 7 nhóm chính và một nhóm đặc thù, được ký hiệu như sau:

  • 1xxx: Nhôm sạch (>99,0%)
  • 2xxx: Al-Cu, Al-Cu-Mg,
  • 3xxx: Al-Mn
  • 4xxx: Al-Si
  • 5xxx: Al-Mg
  • 6xxx: Al-Mg-Si
  • 7xxx: Al-Zn-Mg, Al-Zn-Mg-Cu
  • 8xxx: Al-các hợp kim khác

Trong đó ba ký tự xxx thì ký tự trước tiên chỉ biến thể so với hợp kim gốc, hai ký tự cuối chỉ số hợp kim.

Ví dụ: Nhôm AA 5052 thuộc nhóm 5, hợp kim Nhôm – Magie (Al/Mg), phiên bản gốc (0), sở hữu số hợp kim là 52. Nhôm 5152 là phiên bản biến thể thứ nhất của nhôm 5052. Tính chất của hợp kim nhôm AA 5052 là sở hữu tính hàn tốt, dễ định hình, dễ làm lạnh, sở hữu khả năng chống ăn mòn rất tốt.

Trong đó nhóm 2, 6, 7, 8 là những nhóm sở hữu thể nhiệt luyện (heat-treatable) để cải thiện một số cơ tính, còn những nhóm 1, 3, 4, 5 thì ko sở hữu khả năng nhiệt luyện (Nonheat-treatable). 

3.Hai Hợp kim nhôm đúc

Quá trình đúc nhôm sở hữu thể thực hiện trong khuôn cát, đúc sức ép hoặc khuôn mẫu chảy. Hợp kim khuôn đúc bao gồm 7 nhóm, và được ký hiệu như dưới đây:

  • 1xx.x: Nhôm sạch dạng thỏi hoặc dạng thương phẩm khác.
  • 2xx.x: Al-Cu
  • 3xx.x: Al-Si-Mg; Al-Si-Cu
  • 4xx.x: Al-Si
  • 5xx.x: Al-Mg
  • 7xx.x: Al-Zn
  • 8xx.x: Al-Sn

(Loại đúc ko sở hữu 6xx.x)

Trong ba ký tự xxx thì Hai ký tự x trước tiên là nhóm hợp kim, ký tự x cuối cùng chỉ đúc cuối cùng (.0) hoặc đúc dạng thỏi (.Một or .2) phụ thuộc vào độ tinh khiết.

Ví dụ: nhôm A356.0, thì ký tự “A” thể hiện đây là phiên bản sở hữu sửa đổi của nhôm 356.0. Số “3” chỉ đây là nhóm A3xx.x là hợp kim nhôm + Đồng và/hoặc Magie. Ký tự “56” chỉ tên nhóm trong nhóm hợp kim 3xx.x. Và ký tự “.0” chỉ phôi cuối cùng là dạng phôi đúc chứ ko phải là dạng thỏi/thanh.

Tương tự hợp kim nhôm rèn thì hợp kim nhôm đúc cũng được chia thành Hai nhóm là ko thể nhiệt luyện (gồm nhóm 2, 3, 4 và 7) và nhóm sở hữu thể nhiệt luyện (gồm nhóm 1, 5, 8, 9).

  1. Đặc tính của những yếu tố hợp kim

Để cải thiện tính chất cơ học của hợp kim nhôm thì những yếu tố cơ bản gồm Cu, Si, Mn, Mg và Zn thường được sử dụng. Đối với mỗi yếu tố sẽ mang tới những tính chất như sau cho hợp kim nhôm:

  • Đồng (Cu): Cải thiện độ bền và khả năng tạo hình.
  • Silic (Si): Giảm nhiệt độ nóng chảy, tăng độ chảy loãng, cải thiện tính đúc.
  • Mangan (Mn): Tăng độ bền và độ dẻo dai.
  • Magie (Mg): Cải thiện độ bền, và khả năng chống ăn mòn.
  • Mg/Si: Tăng độ bền, tính tạo hình và khả năng kéo.
  • Kẽm (Zn): lúc kết hợp với Mg và Cu sẽ giúp cải thiện độ bền.

Ngoài ra, một số yếu tố khác như: Cr, Zr, V, Ni, Ti, Sc giúp làm mịn tổ chức hạt. Nhân tố Fe giúp giảm ứng suất dư. Nhân tố: Se, Bi, Pb, Sn: Cải thiện khả năng gia công cơ khí nhưng giảm tính hàn.

  1. Những ứng dụng của hợp kim nhôm

Hợp kim nhôm được ứng dụng trong nhiều ngành của cuộc sống, công nghiệp, xây dựng. Mang thể kể tới những ứng dụng của nhôm như sau:

  • Do chống mài mòn tốt nên nhôm thường được sử dụng để sản xuất những phòng ban trong ngành công nghiệp tàu biển như ống thủy lực và những phụ kiện xúc tiếp dưới biển hay những phòng ban cho ngành dầu khí.
  • Nhôm cũng được ứng dụng nhiều trong ngành liên lạc, vận tải lúc được sử dụng để chế tạo phụ tùng ô tô, xe máy và nhiều phương tiện khác.
  • Nhôm được sử dụng trong hàng ko, vũ trụ nhờ trọng lượng nhẹ, độ bền và tính thẩm mỹ.
  • Trong ngành cơ khí, cùng với thép thì nhôm cũng là vật liệu được sử dụng rất phổ biến để chế tạo những phòng ban, chi tiết cho máy móc, thiết bị.
  • Nhôm cũng được ứng dụng trong ngành xây dựng như cửa, cổng, cầu thang,… hay sản xuất những thiết bị sử dụng trong gia đình như đồ bếp, những loại máy móc, thiết bị cho gia đình.

Ngoài ra còn rất nhiều những ngành khác sở hữu sử dụng tới vật liệu hợp kim nhôm. Trong gia công cơ khí xác thực, để gia công cắt gọt hợp kim nhôm, người ta cần những dụng cụ cắt (như dao tiện, dao phay, khoan…) được thiết kế với vật liệu, cấu tạo, hình dạng mang những đặc trưng riêng để thích hợp với cơ tính của nhôm.

Nếu những bạn đang cần tim những dụng cụ cắt để gia công vật liệu hợp kim nhôm cũng như nhiều vật liệu khác, những bạn sở hữu thể liên hệ ngay với Tinh Hà để được tư vấn, tương trợ thêm. Chúng tôi sản xuất nhiều những dụng cụ cắt gọt đáp ứng cho nhiều loại vật liệu gia công khác nhau.

Leave a Comment

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *