تعد معرفة وفهم الاستخدامات ونقاط القوة والقيود والخصائص الأخرى للمواد، أمرًا حيويًا لبناء وصيانة أي معدات بشكل صحيح، وخاصة هياكل الطائرات ففي صيانة الطائرات وإصلاحها، حتى الانحراف الطفيف عن مواصفات التصميم أو استبدال المواد الرديئة، قد يؤدي إلى خسائر في الأرواح والمعدات، كما يمكن أن يؤدي استخدام المواد غير المناسبة إلى محو أرقى الحرف اليدوية بسهولة ويتطلب اختيار المادة الصحيحة لوظيفة إصلاح معينة الإلمام بالخصائص الفيزيائية الأكثر شيوعًا للمواد المختلفة.
عناصر صناعة السبائك
- سلسلة 1000، 99 في المائة من الألومنيوم أو أعلى، كما تكون مقاومة ممتازة للتآكل، ذات موصلية حرارية وكهربائية عالية خصائص ميكانيكية منخفضة، أيضًا قابلية تشغيل ممتازة ويكون الحديد والسيليكون من الشوائب الرئيسية.
- سلسلة 2000، النحاس هو عنصر السبائك الرئيسي، المعالجة الحرارية للمحلول والخصائص المثلى تساوي الفولاذ الطري مقاومة التآكل السيئة، عادة ما يكون مكسو بـ 6000 أو سبيكة عالية النقاء، وأشهر سبيكة لها هي 2024.
- سلسلة 3000، المنغنيز هو عنصر السبائك الرئيسي في هذه المجموعة والذي لا يمكن معالجته بالحرارة بشكل عام، نسبة المنجنيز التي ستُكوِن سبيكة فعالة هي 1.5 بالمائة والأكثر شيوعًا هو 3003 وهو ذو قوة معتدلة وخصائص عمل جيدة.
- سلسلة 4000، السيليكون هو عنصر السبائك الرئيسي لهذه المجموعة ويخفض درجة حرارة الانصهار، يكون استخدامه الأساسي في اللحام والنحاس وعند استخدامها في سبائك اللحام المعالجة بالحرارة، فإن هذه المجموعة ستستجيب لكمية محدودة من المعالجة الحرارية.
- سلسلة 5000، المغنيسيوم هو عنصر السبائك الرئيسي تتميز بخصائص لحام جيدة ومقاومة للتآكل، حيث ستزيد درجات الحرارة المرتفعة (أكثر من 150 درجة فهرنهايت) أو العمل البارد المفرط من قابلية التآكل.
- سلسلة 6000، يشكل السيليكون والمغنيسيوم سليكون المغنيسيوم الذي يجعل السبائك قابلة للمعالجة بالحرارة إنها ذات قوة متوسطة، حيث أن صفات التشكيل جيدة، ولها خصائص مقاومة للتآكل.
- سلسلة 7000، الزنك هو عنصر السبائك الرئيسي، أشهر سبيكة في السلسلة هي 6061، عندما تقترن بالمغنيسيوم، ينتج عنها سبائك قابلة للمعالجة بالحرارة ذات قوة عالية جدًا، عادة ما يحتوي على النحاس والكروم المضاف والسبيكة الرئيسية لهذه المجموعة هي 7075.
تحديد صلابة المعادن
عند الاستخدام، يتبع تعيين درجة الحرارة تسمية السبيكة ويفصل بينها بشرطة: على سبيل المثال،(7075-T6،2024-T4) وما إلى ذلك، حيث يتكون تعيين درجة الحرارة من حرف يشير إلى المزاج الأساسي، والذي يمكن تحديده بشكل أكثر تحديدًا من خلال إضافة رقم واحد أو أكثر هذه التعيينات هي كما يلي:
- F – مصنع as fabricated.
- O – صلب، معاد بلورته (منتجات مشغولة فقط) annealed, recrystallized (wrought products only).
- H – إجهاد تصلب strain hardened.
- H1 (بالإضافة إلى رقم واحد أو أكثر) تصلب السلالة فقط (plus one or more digits) — strain hardened only.
- H2 (بالإضافة إلى رقم واحد أو أكثر) سلالة صلبة وملدنة جزئيًا (plus one or more digits) — strain hardened and partially annealed.
- H3 (بالإضافة إلى رقم واحد أو أكثر) (plus one or more digits) — strain hardened and stabilized.
يشير الرقم الذي يلي التعيينات H1و H2و H3 إلى درجة تصلب الإجهاد، حيث يمثل الرقم 8 أقصى قوة شد مساوية لتلك التي تم تحقيقها من خلال تقليل البرودة بنسبة 75 بالمائة تقريبًا بعد التلدين الكامل، كما يمثل 0 الحالة الملدنة.
سبائك المغنيسيوم والمغنيسيوم
المغنيسيوم، المعدن البنيوي الأخف وزنًا في العالم، مادة بيضاء فضية تزن ثلثي وزن الألمنيوم فقط، لا يمتلك المغنيسيوم قوة كافية في حالته النقية للاستخدامات الهيكلية ولكن عند خلطه بالزنك والألمنيوم والمنغنيز، فإنه ينتج سبيكة لها أعلى نسبة قوة إلى وزن من أي من المعادن الشائعة الاستخدام، ربما ينتشر المغنيسيوم في الطبيعة على نطاق واسع أكثر من أي معدن آخر، كما يمكن الحصول عليها من خامات مثل الدولوميت والمغنسيت ومن مياه البحر والمحاليل الملحية الجوفية ومحاليل نفايات البوتاس، مع وجود حوالي 10 ملايين رطل من المغنيسيوم في 1 ميل مكعب من مياه البحر، لا يوجد خطر من تضاؤل الإمدادات.
تتطلب بعض طائرات اليوم ما يزيد عن نصف طن من هذا المعدن لاستخدامه في مئات المواقع الحيوية، كما يتم تصنيع بعض ألواح الأجنحة بالكامل من سبائك المغنيسيوم، حيث تزن 18 في المائة أقل من ألواح الألمنيوم القياسية وقد طارت مئات الساعات، من بين أجزاء الطائرة التي تم تصنيعها من المغنيسيوم مع توفير كبير في الوزن لأبواب عجلة الأنف وغطاء الغطاء وغطاء الجنيح وخزانات الزيت والأرضيات وأجزاء جسم الطائرة وأطراف الجناح وخزانات المحرك ولوحات الأدوات وصواري الراديو وخزانات السوائل الهيدروليكية وحاويات زجاجات الأكسجين والقنوات والمقاعد.
تتمتع سبائك المغنيسيوم بخصائص صب جيدة، حيث تقارن خصائصها بشكل إيجابي مع خصائص الألمنيوم المصبوب، عادة ما تستخدم المكابس الهيدروليكية في عمليات الحدادة، على الرغم من إمكانية تزوير العلبة في ظل ظروف معينة يتم إنجازه في مكابس ميكانيكية أو بمطارق إسقاط.
معالجات سبائك المغنيسيوم
تخضع سبائك المغنيسيوم لمعالجات مثل التلدين والتبريد والمعالجة الحرارية للمحلول والتثبيت، كما يتم تلدين الصفيحة والمغنيسيوم في مطحنة الدرفلة، أيضًا يتم استخدام المعالجة الحرارية للمحلول لوضع أكبر قدر ممكن من مكونات السبائك في محلول صلب، مما ينتج عنه قوة شد عالية وأقصى ليونة، كما يتم تطبيق التقادم على المسبوكات بعد المعالجة الحرارية حيث تكون الصلابة القصوى وقوة الخضوع مطلوبة.
يجسد المغنيسيوم مخاطر الحريق ذات الطبيعة غير المتوقعة، عندما تكون في أقسام كبيرة، فإن الموصلية الحرارية العالية تجعل من الصعب اشتعالها وتمنعها من الاحتراق، كما لن يحترق حتى يتم الوصول إلى نقطة الانصهار عند 1204 درجة فهرنهايت ومع ذلك، يتم إشعال غبار المغنيسيوم والرقائق الدقيقة بسهولة ويجب اتخاذ الاحتياطات؛ لتجنب ذلك إن أمكن وفي حالة نشوب حريق، يمكن إخماده بمسحوق إطفاء، مثل الحجر الأملس أو الجرافيت، كما يتسبب الماء أو أي سائل قياسي أو مطفأة حريق رغوية في احتراق المغنيسيوم بسرعة أكبر، ويمكن أن يتسبب في حدوث انفجارات، كما تتكون سبائك المغنيسيوم المنتجة في الولايات المتحدة من سبائك المغنيسيوم بنسب متفاوتة من الألومنيوم والمنغنيز والزنك ويتم تحديد هذه السبائك بحرف أبجدي، مع الإشارة إلى الرقم 1 وهي نقاوة عالية وأقصى مقاومة للتآكل.
يتم إنتاج العديد من سبائك المغنيسيوم المصنعة في الولايات المتحدة بواسطة شركة (Dow Chemical Company)، وقد تم منحها الاسم التجاري لسبائك (Dowmetal) وللتمييز بين هذه السبائك، يتم تخصيص حرف لكل منها وهكذا وتعتبر الشركة المصنعة الأخرى لسبائك المغنيسيوم هي شركة المغنيسيوم الأمريكية وهي شركة تابعة لشركة الألومنيوم الأمريكية، حيث تستخدم هذه الشركة نظام تعريف مشابهًا لذلك المستخدم في سبائك الألومنيوم، باستثناء أن أرقام سبائك المغنيسيوم مسبوقة بالحرف (AM) وبالتالي، فإن (AM240C) عبارة عن سبيكة مصبوبة و (AM240C4) هي نفس السبيكة في حالة المعالجة الحرارية أما (AM3S0) عبارة عن سبيكة مصقولة ملدنة و (AM3SRT) هي نفس السبيكة المدلفنة بعد المعالجة الحرارية.
