كيف تختار سبيكة الألومنيوم
دليل عملي لاختيار 5052 و5754 و6061 و7075 للصاج والبروفيل والقطع المشغّلة في الخليج ومصر
تُصنّف سبائك الألومنيوم حسب العنصر السبائكي الرئيسي إلى سلاسل (1000 إلى 7000)، والاختيار الصحيح يعتمد على كون القطعة صاج مشكّل أو ملحوم أو مشغّل بـCNC أو تحتاج أقصى قوة. سبيكتا EN AW-5754 و5052 هما القياسيتان للصاج المُثنى والملحوم في الكبائن؛ سبيكة 6061-T6 هي سبيكة التشغيل والهياكل الإنشائية العامة؛ أما 7075 فسبيكة عالية القوة من فئة الطيران تُستخدم فقط حيث تكون نسبة القوة للوزن حرجة ولا يُطلب لحام.
تقارن هذه الصفحة السبائك الأربع الأكثر استخداماً في أعمال التصنيع بمصر والإمارات والسعودية، مع مثال حسابي يوضح كيف يغيّر الاختيار الوزن والتكلفة في تصميم حامل.
مقارنة السبائك الأربع الشائعة
سبيكتا 5052 و5754 (كلاهما من سلسلة 5000 المسبوكة بالماغنسيوم) هما درجتا الصاج الافتراضيتان: غير قابلتين للمعالجة الحرارية، مقاومة تآكل ممتازة، ثني سهل بدون تشقق، وقابلية لحام جيدة مع سلك حشو 5356. سبيكة 5754 قوتها أقل قليلاً لكنها الدرجة الأوروبية القياسية للصاج في السيارات والتصنيع العام؛ أما 5052 فهي المكافئ الأمريكي المستخدم بالتبادل في معظم الورش.
سبيكة 6061-T6 (سلسلة 6000، ماغنسيوم وسيليكون) تُعالج حرارياً لتصل لقوة أعلى من سلسلة 5000 وهي القياسية للقطع المشغّلة والبروفيلات الإنشائية وأي شيء يحتاج نسبة قوة/وزن جيدة مع قابلية لحام معقولة (بسلك حشو 4043 أو 5356، مع فقد بعض القوة في المنطقة المتأثرة بالحرارة). أما 7075 (سلسلة 7000، مسبوكة بالزنك) فتصل لضعف مقاومة خضوع 6061-T6 تقريباً لكنها صعبة اللحام وأغلى وأقل مقاومة للتآكل، لذا تُخصص للقطع المشغّلة عالية التحميل وليس الصاج أو التجميعات الملحومة.
| السبيكة | مقاومة الخضوع | قابلية اللحام | مقاومة التآكل | الشكل النموذجي |
|---|---|---|---|---|
| 5754 (EN AW-5754) | 80-130 ميجا باسكال | ممتازة | ممتازة، درجة بحرية | صاج، لوح |
| 5052 | 90-190 ميجا باسكال | ممتازة | ممتازة، درجة بحرية | صاج، لوح |
| 6061-T6 | 240-275 ميجا باسكال | جيدة، فقد بسيط في منطقة اللحام | جيدة | صاج، بروفيل، قضيب، مشغّل |
| 7075-T6 | 460-500 ميجا باسكال | ضعيفة، غير موصى بها | متوسطة، تحتاج طلاء للاستخدام الساحلي | قضيب، لوح، تشغيل فقط |
مطابقة السبيكة مع العملية
لكبائن الصاج المقصوصة بالليزر والمثنية والحوامل واللوحات، سبيكة 5754 أو 5052 هي الخيار الافتراضي الصحيح: تُثنى بنصف قطر أضيق دون تشقق ولا تحتاج معالجة حرارية للوصول لقوة قابلة للاستخدام. أما للهياكل والأعمدة واللوحات والحوامل الإنشائية المشغّلة بـCNC، فسبيكة 6061-T6 هي الافتراضية: تُشغَّل بنظافة، وتقبل الأنودة جيداً، ولديها قوة كافية لمعظم القطع الميكانيكية.
تُحدد سبيكة 7075-T6 فقط عندما تكون القطعة عالية التحميل والوزن أهم من التكلفة: حوامل الطيران، التركيبات عالية الأداء، مكونات العدد. لا يجب لحامها إنشائياً بـTIG أو MIG أبداً؛ إذا احتاجت قطعة 7075 وصلاً، يُستخدم التثبيت الميكانيكي أو اللصق بدلاً من ذلك.
- كبائن الصاج، الدكت، الحوامل: 5754 أو 5052
- الهياكل الألومنيوم الملحومة والتركيبات البحرية: 5754 أو 5083 (سلسلة 5000 عالية القوة)
- الهياكل المشغّلة، اللوحات، القطع الإنشائية العامة: 6061-T6
- البروفيلات المسحوبة، أقسام النوافذ والواجهات: 6063 (خارج نطاق هذه الصفحة) أو 6061
- القطع المشغّلة عالية القوة، بدون لحام: 7075-T6
سلوك التآكل الساحلي
كل السبائك الأربع تقاوم التآكل جيداً مقارنة بالحديد، لكنها ليست متساوية. سبائك سلسلة 5000 هي الأكثر مقاومة للتآكل في المجموعة وهي الدرجة البحرية والساحلية القياسية؛ 5754 أو 5052 غير المؤنودة تعمل بشكل مقبول في الهواء الساحلي الخليجي لسنوات. سبيكة 6061-T6 أقل مقاومة قليلاً لكنها تعمل جيداً عند الأنودة، وهي الممارسة القياسية للقطع المعمارية والكبائن. أما 7075-T6 فهي الأقل مقاومة للتآكل من الأربعة ويجب أنودتها أو طلاؤها لأي استخدام خارجي أو ساحلي في دبي أو جدة أو الدمام؛ فالـ7075 العارية المعرضة للهواء المالح تتآكل نقطياً أسرع من الباقي.
التآكل بالرمل والغبار (شائع في البيئات الصحراوية بمصر والسعودية) لا يميّز كثيراً بين السبائك لأن أياً منها غير مصنّف بالصلادة لمقاومة الاحتكاك كما هو الحال في صلب العدد؛ سطح الأنودة الصلبة (نوع III) يساعد بغض النظر عن السبيكة تحته.
مثال حساب
حامل تركيب يحمل حمولة ساكنة 150 كجم، لوح 200x100x8 مم مع ثقبي بولت M10: في سبيكة 6061-T6 (خضوع 240 ميجا باسكال) يعطي اللوح معامل أمان حوالي 4 ضد الخضوع عند سُمك 8 مم؛ نفس الحامل بسبيكة 5754 (خضوع 90 ميجا باسكال) سيحتاج زيادة السُمك إلى حوالي 12-14 مم للوصول لمعامل أمان مماثل، مما يضيف 50-75٪ وزن خامة وقت قص ليزر إضافي. تشغيل حامل أخف وأعلى قوة من 6061-T6 أرخص وأخف من حامل مبالغ في سُمكه من 5754 لنفس حالة التحميل.
إرشادات التصميم
- استخدم 6061-T6 افتراضياً للقطع المشغّلة بـCNC و5754/5052 للصاج المثني ما لم يوجد سبب محدد يوجّهك لغير ذلك.
- لا تحدد لحام TIG أو MIG إنشائياً على 7075 أبداً؛ استخدم 6061-T6 أو سبيكة من سلسلة 5000 إذا كان اللحام مطلوباً.
- أنودة قطع 7075 و6061 المستخدمة خارجياً في مدن الخليج الساحلية؛ صاج سلسلة 5000 غالباً يمكن أن يبقى بدون تشطيب في نفس البيئة.
- إذا احتاجت القطعة قابلية لحام جيدة وقوة أعلى من 5754، فكّر في 5083 (سلسلة 5000 بماغنسيوم أعلى) قبل القفز إلى 6061.
- اذكر حالة التحميل (ساكن أو ديناميكي، والمقدار) في طلب عرض السعر حتى تتمكن الورشة من الإشارة إلى سبيكة أو سُمك غير كافٍ.
- لا تخلط مشدات 7075 في تجميعة من 6061 أو 5754 دون التحقق من التوافق الجلفاني؛ كلاهما ألومنيوم فالخطر منخفض، لكن تأكد أن تشطيب المشد يطابق طلاء التجميعة.
- للقطع التي ستُؤنود، اطلب 6061 أو 5754 بدلاً من 7075: محتوى النحاس في 7075 يعطي تشطيب أنودة أقل لمعاناً وأقل انتظاماً.
التطبيقات
| الصناعة | أمثلة القطع | السبيكة النموذجية |
|---|---|---|
| كبائن الكهرباء | صناديق اللوحات، الحوامل، ألواح التركيب | صاج 5754، قطع مشغّلة 6061 |
| هياكل تركيب الألواح الشمسية | السكك، المشابك، الحوامل | بروفيل 6061-T6 |
| العمارة والواجهات | الكسوة، الكسارات، أقسام النوافذ | بروفيل 6061 أو 6063 |
| قطع الماكينات والمصنعين OEM | الهياكل، الأعمدة، اللوحات الإنشائية | 6061-T6 |
| التركيبات البحرية والساحلية | تركيبات السطح، الحوامل، الملحقات | 5754 أو 5083 |
| الطيران والعدد | الحوامل عالية التحميل، الجيجات والتركيبات | 7075-T6 |
| التكييف والدكت | الألواح، الإطارات، الكبائن | صاج 5754 |
التسعير ومدة التنفيذ
تُحدد تكلفة السبيكة بالعناصر السبائكية والمعالجة الحرارية (تكلف 7075 أعلى بحوالي 40-60٪ من 6061-T6 للكيلوجرام بسبب محتوى الزنك والمعالجة)، وبالشكل وتوفر المخزون (الصاج من 5754/5052 والقضبان/الألواح من 6061 متوفرة بكثرة في المنطقة؛ ألواح 7075 غالباً تحتاج توريداً خاصاً مما يضيف مدة تسليم)، وبالعملية المطبقة (التشغيل يزيل خامة ووقتاً أكثر من 7075 بسبب صلادتها). صاج ولوح 5754 و6061 القياسي يُشحن خلال 3-6 أيام عمل؛ طلبات مخزون 7075 تضيف عادة 3-5 أيام للتوريد.
الأسئلة الشائعة
لحام TIG أو MIG الإنشائي على 7075 غير موصى به؛ فهو شديد العرضة للتشقق الساخن ومنطقة اللحام تفقد معظم قوتها. إذا احتاجت قطعة 7075 وصلاً، استخدم توصيلات بالبولت أو البرشام بدلاً من ذلك.
ارفع ملف DXF أو STEP واحصل على عرض سعر ملزم خلال 12 ساعة، بسبيكة الألومنيوم التي تناسب حالة تحميلك.