شمش آلومینیوم و کاربرد آن

آلومینیوم – جدیدترین فلز:

آلومینیوم و ساخت و ساز

صنعت ساخت و ساز سالانه 1.2 میلیون تن آلومینیوم در اروپا ، 1.05 میلیون تن در ایالات متحده و 915،000 تن در ژاپن (استفاده از آلومینیوم برای اهداف معماری در جهان در سال 2000) استفاده می کند.

از آلومینیوم در مقادیر زیادی در پوشش های بام و نمای ساختمانها ، درها و پنجره ها ، پله ها ، قاب های سقفی ، داربست های ساختمانی و ساخت گلخانه استفاده می شود.

علاوه بر استحکام آلومینیوم ، ظاهر تزئینی آن به روشی با پوشش آنودایز (اکسیداسیون آندی) جاودانه می شود. آلومینیوم با روکش آنودایزال طبیعی یا رنگی یا پوشش لاکی (پودر الکترواستاتیک یا نقاشی مایع)؛ این طیف گسترده ای از گزینه ها را در صنعت ساخت و ساز در اختیار معماران و مهندسان قرار می دهد. در صنعت ساخت و ساز از اکستروژن آلومینیوم ، محصولات مسطح و محصولات ریخته گری در ساخت قاب های درب / پنجره ، نما / سقف و لوازم جانبی استفاده می شود.

آلومینیوم و بسته بندی

آلومینیوم یکی از مواد مفید بسته بندی است. به طیف گسترده ای از برنامه های بسته بندی ، از آلومینیوم ، بسته بندی انعطاف پذیر ، ظرف چروکیده ، فویل آشپزخانه گرفته تا بسته بندی دارویی ، کاملاً پاسخ می دهد. از لوله خمیردندان در حمام گرفته تا محصولات بی شماری (شکلات و غیره) در بازارها ، ظروف نانوایی پیچیده شده با فویل در آشپزخانه و نوشیدنی های سرد در یخچال ، آلومینیوم را پیچیده و از بسیاری از محصولات محافظت می کند. ساختار همگن آلومینیوم ، توانایی تولید آن به صورت فویل نازک (کاغذ آلومینیومی) شکل گیری آسان آن را به یک ماده بسته بندی ایده آل تبدیل کرده است.

از آنجا که فویل آلومینیومی هوا و اشعه ماوراء بنفش را عبور نمی دهد ، با رنگ ها و طعم های طبیعی خود از مواد غذایی محافظت می کند. آلومینیوم در بسته های خلاء به عنوان فویل و در فیلم های مهر و موم شده با فلز (پلاستیک با روکش آلومینیوم) در بسته های بسته شده با گرما (ماست ، دارو و غیره) بیشترین انتخاب را دارد.

یکی از مناطقی که آلومینیوم بیشترین استفاده را دارد قوطی های نوشیدنی و نوشیدنی است. 80٪ از تمام قوطی های نوشیدنی مورد استفاده در جهان قوطی های آلومینیومی هستند. این امر به این دلیل است که آنها سبک هستند ، به راحتی قابل باز بودن ، مقاوم در برابر ضربه ، استحکام ، سرمایش سریع و قابل بازیافت هستند.

مقدار قراضه قوطی های نوشیدنی آلومینیومی مورد استفاده ، جمع آوری قوطی های بازیافت را آسان می کند.

در نتیجه روند بازیابی که با خرید جعبه های آلومینیومی استفاده شده از سوی مصرف کننده آغاز شده است ، جعبه های جدیدی تولید می شوند.

آلومینیوم و وسایل حمل و نقل

آلومینیوم یکی از مهمترین مواد مورد استفاده در تولید وسایل نقلیه حمل و نقل است. تقریباً 25٪ از استفاده از آلومینیوم متعلق به تولید وسایل نقلیه حمل و نقل است.

وسایل حمل و نقل سبک تر است ، انرژی کمتری برای جابجایی نیاز دارد. امروزه می توان از 50 کیلوگرم آلومینیوم ، 100 کیلوگرم آهن ، فولاد و مس در خودرو استفاده کرد. در نتیجه محاسبات و تجربیات ، این فهمیده شده است که خودرویی كه از آلومینیوم استفاده می كند در مقایسه با اتومبیل با آلومینیوم كافی ، در طول عمر اقتصادی خود 1500 لیتر كمتر مصرف می كند.

این امر هم از نظر بهداشت محیط ، هم از نظر کاهش انتشار کربن وسایل نقلیه به جو و هم اقتصادی که رانندگان هزینه سوخت را تأمین می کنند ، مزایای زیادی دارد.

در وسایل نقلیه که به طور مکرر حرکت می کنند و متوقف می شوند مانند اتوبوس ها و قطارها ، سبک بودن وسیله نقلیه از اهمیت بیشتری برخوردار می شود. امروزه استفاده از آلومینیوم در وسایل نقلیه بزرگ زمینی مانند اتوبوس ، قطار و کامیون باعث صرفه جویی قابل توجهی در سوخت می شود.

علاوه بر این ، استفاده از آلومینیوم در سیستم های راهنمایی و رانندگی بزرگراه و علائم جهت ، پلت های بزرگراه و پل ها در حال افزایش است. در وسایل نقلیه دریایی ، به ویژه قایق ها ، از سیستم های روبنا آلومینیومی برای پایین آمدن مرکز ثقل استفاده می شود و از این طریق پایداری قایق را افزایش داده و حجم کاربری بیشتری را ارائه می دهد. قایق بادبانی قایق های کوچک و قایق بادبانی از آلومینیوم ساخته شده است. تقریباً 70٪ از وزن هواپیما را می توان از آلومینیوم تهیه کرد. آلومینیوم علاوه بر سبک بودن ، بیشترین سهم را در توسعه هواپیماها و از این رو صنعت حمل و نقل هوایی داشته است. پس از آلیاژ آلومینیوم (آلومینیوم – مس) ، مواد کامپوزیتی مانند آلیاژهای آلومینیوم-لیتیوم یکی از مواد مهم مورد استفاده در ساخت هواپیما خواهند بود. با آلیاژهای آلومینیوم لیتیوم می توان هواپیماها را 15٪ کاهش داد

آلومینیوم و رسانا

آلومینیوم یک فلز بسیار رسانا است. به همین دلیل ، 10٪ از کل استفاده از آلومینیوم در اروپا ، 9٪ در ایالات متحده و 7٪ در ژاپن در صنعت برق و الکترونیک استفاده می شود. مکانی که بیشتر در این منطقه از آلومینیوم استفاده می شود خطوط انتقال برق است. هادی های آلومینیومی هسته فولادی تنها ماده مورد نظر برای خطوط انتقال برق ولتاژ بالا بوده اند. آلومینیوم به طور گسترده ای در کابل های زیرزمینی ، لوله های برقی و سیم پیچ موتور استفاده می شود. در الکترونیک ، استفاده های آلومینیومی شامل شاسی ، تراشه ، کولر ترانزیستور ، دیسک های ضبط داده و موارد دستگاه های الکترونیکی است.

آلومینیوم و سایر کاربردهای مهندسی:

در کاربردهای ماشین سازی ، نسبت مقاومت به وزن بالا ، مقاومت در برابر خوردگی و سهولت ماشین کاری از ویژگی های برتر آلومینیوم است. با توجه به سبکی که دارد ، می توانید قطعات بزرگ را حمل کنید. به لطف سهولت ماشین کاری در تحمل های دقیق ، می توان قطعات بزرگی را از واحدهای استاندارد تهیه کرد. اکستروژن آلومینیوم در تولید قطعات مقطع پیچیده مزایای بسیار خوبی را ارائه می دهد.

گیربکس ، بلوک موتور و سرسیلندر به راحتی با ریخته گری آلومینیوم ساخته می شوند. استفاده از آلومینیوم در یاتاقانهای میل لنگ در کاربردهای اخیر باعث شده است که این قطعات از ماندگاری بالایی برخوردار باشند.

در سالهای اخیر ، چرخ های روشن ، روشن ، بدون رنگ و نگهدارنده “آلیاژ سبک” به نام “آلومینیوم” به طور تصادفی در بازار خودرو “چرخ های فولادی” نامیده می شوند.

صرفه جویی در مصرف آلومینیوم و انرژی:

با تحولات فن آوری انجام شده بین سالهای 1950 تا 1986 ، میزان انرژی مورد استفاده برای تولید آلومینیوم 30٪ کاهش یافت. 61٪ از انرژی الکتریکی مورد استفاده برای تولید آلومینیوم در جهان غرب از نیروگاه های برق آبی به دست می آید. آلومینیوم یک “بانک انرژی” است زیرا انرژی مصرفی را در حین استفاده موجب صرفه جویی در مصرف می شود و می توان از آنها بی نهایت استفاده کرد.

به عنوان مثال ، اگر بدنه یک کامیون کمپرسی از آلومینیوم به جای فولاد ساخته شود ، در حالی که آلومینیوم مورد استفاده برای این منظور بدست می آید ، 70 هزار کیلووات ساعت انرژی مصرف می شود.

اما ، با كاهش وزن كامیون با استفاده از آلومینیوم ، صرفه جویی در مصرف سوخت پس از یك عمل 5 ساله به 250 هزار کیلووات ساعت می رسد. در این میان باید به خاطر داشته باشید که انرژی صرفه جویی شده توسط کامیون از سوخت فسیلی گران به دست می آید و انرژی مورد استفاده برای تولید آلومینیوم از منابع آبی ارزان قیمت بدست می آید.

نمونه ای از صرفه جویی در مصرف انرژی با آلومینیوم حمل و نقل ریلی و هوایی است. اگر هواپیماها از آلومینیوم ساخته نشده بودند ، حتی اگر هواپیما می توانست از زمین برخاست ، هزینه های عملی ارزش های غیر اقتصادی بسیار بالایی را می یافت.

 بازیافت آلومینیوم :

ارزش بالای قراضه آلومینیوم باعث می شود تا بازیافت مواد مصرفی قوطی آلومینیومی مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین ، چند هفته برای تبدیل شدن به یک نوشیدنی جدید کافی است. آلومینیوم هرگز “زباله” نیست و به محیط زیست آسیب نمی رساند. 30٪ آلومینیوم مورد استفاده از ضایعات بازیافت بدست آمد. این میزان در بخش های برق ، ساخت و ساز و حمل و نقل به 70 درصد می رسد.

طبق بیانیه انجمن آلومینیوم اروپا (آلومینیوم اروپا – EA) ، 74 بازی از 100 صندوق با بازیافت در اتحادیه اروپا ، سوئیس ، نروژ و ایسلند در سال 2018 برنده می شوند. بازیافت آلومینیوم به معنای صرفه جویی 95٪ انرژی از تولید آلومینیوم اولیه است.

کوره های ذوب مختلف برای بازیابی انواع ضایعات آلومینیوم (ضایعات ریخته گری ، ضایعات پروفیل ، ضایعات ورق ، کالاهای مورد استفاده در آلومینیوم و غیره) و سرباره استفاده می شود. در میان اینها ، کوره مفهومی جدید با راندمان بالا و مصرف انرژی پایین به چشم می خورد: کوره دوار کج کردن (همچنین با نام اجاق گاز مبدل شناخته می شود). کوره های چرخشی کج می توانند 2-3 برابر سریعتر از انواع دیگر کوره ها ذوب شوند و میزان مصرف سوخت آنها کمتر باشد. بعلاوه ، ضایعات و سرباره های کثیف مخلوط از آهنی به دلیل عدم نیاز به استفاده از شار در جهت ذوب ترجیح می شوند.

آلومینیوم و محیط زیست:

کلیه کاربردهای صنعتی تأثیر خود را بر محیط زیست می گذارد. صنعت آلومینیوم یکی از صنایعی است که کمترین تأثیر را بر محیط زیست می گذارد. روش های تولید آلومینیوم به محیط زیست آسیب نمی رساند.

در تأسیسات اولیه تولید آلومینیوم میزان انتشار فلوئور 50٪ و ضایعات گرد و غبار 75٪ کاهش می یابد. میزان زباله های تولید شده در این امکانات در حدی است که به محیط زیست آسیب نمی رساند

آلومینیوم و منابع:

آلومینیوم سومین عنصر فراوان در پوسته زمین است. این بدان معنی است که با وجود انسان ، آلومینیوم کافی همیشه در دسترس خواهد بود.

ذخایر شناخته شده بوکسیت ، که امروزه معتبرترین ماده اولیه آلومینیوم است ، با توجه به میزان مصرف فعلی ، برای 3000 سال کافی است. دو برابر ذخایر بوکسیت جدید نسبت به میزان مصرف وجود دارد. علاوه بر این ، کار برای بدست آوردن آلومینیوم از سنگ معدن های جدید کائولن در دست اقدام است.

بوکسیت از رسوبات معدنی مزارع آزاد استخراج می شود. بعداً ، مکانهایی که برای نگاه قدیمی به طبیعت باز شده اند بسته و محوطه سازی شده اند.

آلومینیوم و آینده:

با پیشرفت صنعت و فناوری ، استفاده از آلومینیوم افزایش می یابد. آلومینیوم برای محصولات سبک تر ، قوی تر ، کارآمدتر ، ماندگارتر و به تبع آن اقتصادی ترجیح داده می شود.

آلومینیوم برای هواپیماها ، ساختمانها و پلهای بهتر ، خطوط انتقال نیرو ، سایر کاربردهای مهندسی از جمله فضاپیما ماده ضروری است.

صنعت آلومینیوم؛ مطالعات تحقیق و توسعه خود را برای آلیاژهای جدید ، تحولات فن آوری ، روش های تولید ، طراحی محصول و کنترل کیفیت ادامه می دهد.

آلومینیوم و کیفیت:

کیفیت اولیه آلومینیوم با کیفیت سنگ معدن حاصل از آن و شرایط عملکرد فرآیند الکترولیز ارتباط نزدیکی دارد.

آلومینیوم که ماده اولیه اکستروژن و محصولات مسطح است ، توصیه می شود که از خلوص آلومینیوم 99.5 – 99.7 درصد شمش داشته باشید. با افزودن عناصر لازم (سیلیکون ، منیزیم ، مس ، روی و غیره) به این ماده ، آلیاژ مورد نظر تهیه می شود. تهیه خواص مکانیکی مورد نظر در کلیه محصولات آلومینیومی تنها با تهیه آلیاژ مناسب و شرایط اصلی فرآیند امکان پذیر است.

در محصولات اکستروژن مورد استفاده برای اهداف معماری ، وجود حداکثر 0.25٪ آهن در آلومینیوم برای ظاهر تزئینی پروفیل (اکسیداسیون آندی) و کیفیت فرآیند آندی سازی پس از آنودایزینگ مهم است.

باید اطمینان حاصل شود که ابعاد و تحمل مشخصات در مقادیر مشخص شده در استانداردها و کیفیت سطح باشد. سازگاری نقاشی آندی و الکترواستاتیکی ، که اصلی ترین روش سطح اعمال شده در آلومینیوم هستند ، با استانداردهای مربوطه باید جستجو شود. کیفیت آنودایز شده ، ضخامت آنودایز شده و کیفیت ثابت؛ مهمترین عوامل تهیه سطح قبل از رنگ آمیزی و کیفیت رنگ استفاده شده ، ضخامت لایه رنگ و میزان چسبندگی است.

بسته به شرایط آب و هوایی و تأثیر خورشید ، یکی از گزینه های مختلف رنگ مانند پلی استر pvdf ، پلاستیکول بر پایه باید در محصولات آلومینیومی رنگ شده استفاده شود.

همین نکاتی که در بالا ذکر شد برای محصولات مسطح که برای اهداف معماری مورد استفاده قرار می گیرد معتبر است

از آنجا که در انتقال انرژی الکتریکی از رسانای آلومینیومی استفاده می شود ، کیفیت آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. مقدار رسانایی هادی های آلومینیومی باید حداقل 61٪ IACS در 20 درجه سانتیگراد باشد. در غیر این صورت ، با تبدیل برق به گرما ، تلفات خط افزایش می یابد.

بنابراین ، استانداردهای اجباری برای خلوص و ارزش مکانیکی هادی های آلومینیومی تهیه شده است.

علاوه بر آلیاژ و مزاج مطلوب ، در محصولات ریخته گری نباید ترک و شکاف گاز در ساختار محصول ایجاد شود.

انستیتوی استاندارد ترکیه استانداردهای لازم را برای محصولات آلومینیوم آماده کرده است. استفاده از محصولاتی که مطابق با این استانداردها باشند کار مهمی برای کاربران است. به این ترتیب می توان از دو موضوع بسیار مهم مانند رقابت ناعادلانه و از دست دادن ثروت ملی جلوگیری کرد. در واقع ، محصولات / گواهی TSE مارک شده در مناقصه های دولتی خریداری می شوند.

خصوصیات اساسی آلومینیوم:

صرفه جویی در منابع

استفاده از فویل آلومینیومی در برنامه های بسته بندی مواد غذایی و آشامیدنی موجب صرفه جویی بیشتر در منابع مورد نیاز در تولید می شود. ارزیابی های مختلف در مورد عمر محصول (ارزیابی چرخه عمر) نشان می دهد که سهم بسته بندی های فویل آلومینیومی و فویل برای مصارف خانگی از نظر کل اثرات ایجاد شده بر محیط زیست در طول چرخه عمر تولید ، تهیه و مصرف کمتر از ده درصد است.

محافظت از مانع

كل محافظت از سد آلومینیوم در برابر نور ، گازها و رطوبت اصلی ترین دلیل لمینت شدن آن با مواد مختلف در محصولات بسته بندی انعطاف پذیر برای مواد غذایی ، نوشیدنی و كاربردهای فنی است. حتی اگر فویل آلومینیومی بسیار نازک باشد ، حفظ کامل عطر و خواص محصول را فراهم می کند. می تواند با افزایش مدت زمان ماندگاری محصولات حساس با ارائه حفاظت کامل از طعم های ارزشمند ، تاریخ انقضا را برای ماهها یا حتی سالها افزایش دهد. بسته بندی فویل آلومینیوم برای مدت طولانی بدون نیاز به خنک کننده از محصولات محافظت می کند ، از خراب شدن جلوگیری می کند و موجب صرفه جویی قابل توجهی در انرژی می شود.

ویژگی های مکانیکی

فویل آلومینیومی به لطف ساختار سبک ، اما عالی ، عالی است و به دلیل بسته بندی محصولات به اشکال مختلف و قابلیت باقی ماندن پس از تاشو بسته بندی ، دارای ویژگی آب بندی است. از آنجا که بسیار نرم است ، بدون از بین رفتن ویژگی مانع ، به راحتی قابل تغییر شکل است. از این نظر ، این ماده ایده آل در استفاده با سایر لایه های قابل انعطاف است و در ایجاد منابع لمینیت بسیار نازک برای بازارهای مختلف ، منابع را صرفه جویی می کند.

قالب بندی آسان و دوام

هنگامی که فویل آلومینیومی با یک صفحه شکل پوشانده شده است ، منحنی ها و لبه های آن بخصوص برجسته می شوند. فرم ، ضخامت ، آلیاژ و قوام را می توان با توجه به ویژگی های عملکرد مطلوب انتخاب کرد.

سبکی و فضای کوچک

از لحاظ حمل و نقل و ذخیره سازی به دلیل سبکی ، قالب صاف یا بسته بندی شده بسته های خالی از نظر اقتصادی بسیار مناسب است و به خصوص برای پر کردن ماشین های پر کننده مانند ظرف فویل آلومینیومی مناسب است. فویل آلومینیومی به صرفه جویی در منابع هم در بسته بندی و هم در هنگام حمل محصول و زباله کمک می کند. بسته بندی فویل آلومینیومی بدون نیاز به خنک کننده از محصولات برای مدت طولانی محافظت می کند و موجب صرفه جویی قابل توجهی در انرژی می شود. فویل آلومینیومی از نظر ذخیره و نمایشگر فضای کمتری را اشغال می کند و در نتیجه باعث صرفه جویی در مصرف انرژی و هزینه اضافی می شود. فویل آلومینیوم مقدار مواد بسته بندی مورد نیاز با ویژگی سبک و کارایی آن را به حداقل می رساند.

پایداری سازه

بیلت آلومینیوم استحکام و پایداری لازم را در سازه های لانه زنبوری سبک ایجاد می کند و به معماران این امکان را می دهد تا ساختمان ها و پایه ها را سبک تر کنند ، همچنین مهندسان می توانند وزن خود را در انواع کشتی ها ، هواپیماها ، کامیون ها و حمل و نقل ویژه وسایل نقلیه ذخیره کنند.

پردازش مجدد

آلومینیوم می تواند برای همیشه با 100٪ سرعت بدون از بین رفتن کیفیت پردازش شود. فرآیند پردازش مجدد آلومینیوم در مقایسه با تولید واقعی 95 درصد انرژی کمتری نیاز دارد و بنابراین به معنای صرفه جویی در انتشار قابل توجه است. تکنیک های جداسازی مدرن باعث می شود که فویل های آلومینیومی در زباله های خانگی با بسیار کمتر از هزینه واقعی تولید مجدد مورد پردازش قرار گیرند.

به دست آوردن مجدد

اگر فویل آلومینیوم برای بازیافت جمع نشود و در اجاق گازها سوزانده شود ، بیشتر مواد نازک فویل روکش شده اکسیده می شوند و انرژی قابل بازیابی آزاد می شوند. علاوه بر این ، باقیمانده آلومینیوم غیر اکسیده شده می تواند از خاکستر موجود در کوره جدا شده و برای کارگیری مجدد استفاده شود