موارد مصرف و کاربرد آلومینیوم

موارد مصرف و کاربرد آلومینیوم : به خاطر خواص جالب و شگفت انگیز آلومینیوم و آلیاژهاي آن، در صد سال اخیر شاهد رشد خارق العاده صنعتی بوده ایم. به طوریکه پس از آهن و آلیاژهای آن، آلیاژهای آلومینیومی دومین و پرمصرف ترین فلز غیرآهنی در بازارهای جهانی محسوب می شود. کاربرد آلومینیوم در صنایع مختلف به علت وجود خواص متفاوت و منحصر به فردی است که در این فلز بسیار وسیع است. امروزه از آلومینیوم در صنایع مختلف نظیر هوا - فضا، حمل و نقل، خودروسازي، بسته بندي، ساختمانی، الکتریکی و بسیاری صنایع دیگر استفاده می شود. میزان مصرف آلومینیوم در صنایع مختلف در جدول ذکر شده است. در ادامه نقش و کاربرد آلومینیوم و آلیاژهاي آن در هر بخش جداگانه ارائه می گردد.

نقش آلیاژهای آلومینیوم در صنایع مختلف

در بیشتر کشورها آلومینیوم به پنج صورت مصرف می شود:

1 - صنایع ساختمانی : از اشکال مختلف آلومینیوم (آلومینیوم ریختگی، آلومینیوم نوردی و آلومینیوم اکسترود شده) به دلیل قابلیت چکش خواری مناسب در ساخت اجزاي مختلفی نظیر در و پنجره، سقف هاي آلومینیومی داخل و خارج ساختمان، ورقه هاي روکش نماي خارج ساختمانی، سازه هاي فلزي تاسیسات دریایی و ... استفاده می شود. علت اقبال به این ماده، سبکی وزن در مقایسه با آهن، استحکام بالا، زیبایی، ایمنی، غیر سمی بودن و مقاومت در برابر خوردگی می باشد. قسمت عمده آلومینیوم مصرفی در ساخت در و پنجره هاي گرمابند استفاده می شود که علاوه بر سبکی وزن، سبب جلوگیري از اتلاف انرژي حرارتی و ورود صدا می شود. از ورق های نازک آلومینیوم جهت آب بندی استفاده می شود زیرا این ورق ها کمترین میزان انتقال حرارت را دارند. عمده آلیاژهاي مصرفی در این صنعت بر پایه منیزیم، سیلیسیم و منگنز می باشند. حدود 17 درصد آلومینیوم در صنعت ساختمان سازی مصرف می شود.

تولید سقف های کاذب از جنس آلومینیوم در صنعت ساختمان سازی یکی دیگر از مصارف و کاربردهای آلیاژهای آلومینیوم محسوب می شود.

2- صنایع حمل و نقل : صنایع دریایی و حمل و نقل ریلی به عنوان صنایع پرمصرف آلیاژ آلومینیوم در جهان محسوب می شود. کشتی های مخصوص حمل و نقل مسافر و بار و همچنین متروها و لکوموتیوها به دلیل کم بودن وزن آلومینیوم و همچنین مقاومت مناسب در برابر زنگ زدگی در مقایسه با فلزات دیگر از آلیاژهای آلومینیوم استفاده می کند. حدود 27 درصد از آلومینیوم تولیدی در دنیا در صنعت حمل و نقل استفاده می شود.

3 - صنایع هوا - فضا : مواد مورد استفاده در این صنعت بایستی سبک، مقاوم، بادوام و داراي هزینه اي مقبول باشند. لذا از آغاز کشف آلیاژهاي مقاوم آلومینیومی، این عنصر به فلز اصلی در این صنعت تبدیل شده، امروزه از این فلز در حجم وسیعی در این صنعت استفاده می شود. قاب های پنجره ای هواپیما که مانع نفوذ سرما و خروج هوای داخل هواپیما می شوند از جنس آلومینیوم هستند.

ترکیبی از ویژگی های سبکی، استحکام و شکل پذیری در آلومینیوم سبب شده که این فلز، مطلوبیت زیادی در تولید هواپیماهای تجاری و مسافربری داشته باشد به طوریکه امروزه امروزه 80 درصد وزن هواپیماها به دلیل وزن کمتر و مقاومت مناسب در برابر خوردگی از جنس آلومینیوم ساخته می شوند. 7 درصد آلومینیوم در جهان در صنعت هوا فضا مصرف می شود. لازم به ذکر است در هواپیماهای نظامی به دلیل نیاز به استحکام بیشتر از آلیاژهای آلومینیوم بیشتر استفاده می شود. امروزه صنایع هوایی بدون صنعت آلومینیوم امکان حیات را ندارد.

4 - صنایع خودروسازي : امروزه سه هدف در صنایع خودروسازي دنبال می شود:
الف. کاهش وزن دستگاه جهت صرفه جویی در مصرف انرژي و کاهش آلودگی محیط زیست: به ازاي هر 10 درصد کاهش وزن خودرو، میزان مصرف سوخت 5.5 درصد کاهش می یابد.
ب. تضمین کلیه استانداردهاي ایمنی با استفاده از موادي با استحکام بالا
ج. تسهیل فرآیندهاي ساخت و کاهش هزینه هاي تولید.
از آنجایی که آلیاژهاي آلومینیومی هر 3 هدف بالا را برآورده می کنند، تحقیقات زیادي در زمینه جایگزینی آلومینیوم به جاي فولاد در جریان است. به طوریکه امروزه درصد بسیار بالایی از سازه هاي دریایی (کشتیها، زیردریاییها)، واگن ها، اتوبوسها و خودروها از آلومینیوم ساخته میشوند. آلومینیوم در خودرو به دو صورت قطعات ریختگی (موتور و اجزاي آن، چرخ ها، سیستم تعلیق، سیستم فرمان) و قطعات اکسترود شده (شاسی و بدنه و ...) مورد استفاده قرار می گیرد. به علاوه استفاده از آلومینیوم در صنایع ریلی سبب کاهش وزن واگن ها و افزایش سرعت حرکت قطارها شده است.

5 -  صنایع بسته بندي و غذایی : بعد از صنایع خودروسازی و حمل و نقل، پرمصرف ترین صنعت مصرف آلومینیوم، صنعت بسته بندی و غذایی است. خواصی چون غیر سمی بودن، مقاومت به خوردگی عالی، نفوذناپذیر بودن در مقابل نور، اکسیژن، رطوبت و آلودگی ها، شکل پذیري بسیار عالی، انتقال حرارت بالا و بازیافت راحت سبب استفاده وسیع این ماده در صنایع غذایی و بسته بندي شده است. از این فلز در تولید انواع قوطی هاي نوشیدنی، ظروف پخت و پز، ظروف و وسایل نگهداري و بسته بندي مواد غذایی، شیمیایی و دارویی استفاده می شود.

آلومینیوم در صنایع بسته بندی به دو شکل فویل و قوطی مورد استفاده قرار می گیرد.

حدود 90 درصد مصرف آلومینیوم به این بخش اختصاص می یابد. 

6 - سایر صنایع : آلومینیوم به علت دارا بودن وزن سبک و انتقال بالاي الکتریسیته، به عنوان جایگزین مناسب مس در صنعت انتقال برق مورد استفاده قرار می گیرد. ضمنا به علت خاصیت انتقال حرارت مناسب به همراه سبکی بالا، از این فلز در ساخت مبدل هاي حرارت، ساخت باتری های هیبریدی، بیولوژی، مخازن تهویه، راکتورها و ... استفاده می شود. به هر حال بدون آلومینیوم ساخت وسایلی نظیر هواپیما و ماهواره امکان پذیر نبود. استفاده از آلومینیوم سبب سبکی، نصب سریعتر و اقتصادي تر سازه ها و مقاومت در برابر خوردگی می باشد. به علت وزن کم قطعات آلومینیومی انجام عملیات ماشینکاري بر روي این قطعات با سرعت بسیار بالاتري صورت می گیرد که سبب کاهش چشمگیر زمان و هزینه تولید قطعات شده است. استفاده از آلومینیوم در سازه ها، عمر آنها را تقریبا نامحدود کرده و شکل ها و رنگ هاي متفاوت عرضه شده، تنوع زیادي به طراحی ها افزوده است. استفاده از پروفیل ها و ورق هاي آلومینیومی عایق شده در درب ها، پنجره ها و نماي ساختمان ها سبب صرفه جویی بسیاري در مصرف انرژي شده است. با توجه به اینکه قسمت عمده ( 26 درصد) آلیاژهاي آلومینیوم مصرفی، آلیاژهاي مورد استفاده در صنعت حمل و نقل می باشند، با توجه به مزیت رقابتی ایران در زمینه تولید قطعات خودرو، محصول مورد نظر براي تولید، آلیاژهاي آلومینیوم از نوع ریختگی می باشد. آلیاژهایی که بیشترین مصرف را در این زمینه دارند، عبارتند از: آلیاژهاي A356 , A413 , A380