ที่มาของอลูมิเนียม
อลูมิเนียมเป็นโลหะที่เกิดเป็นสารประกอบอลูมิเนียมออกไซด์ ส่วนมากพบในดินเหนียว และดินต่างๆ วัตถุดิบสำคัญที่ใช้ในการผลิตอลูมิเนียม
คือสินแร่ โบไซต์หรือ บอกไซด์(Bauxite)มีลักษณะเหมือนดินแดง หรือดินลูกรัง แตามีความแข็งกว่าในสินแร่บอกไซด์จะมีดินเหนียวบริสุทธิ์
(Al2 O3= อลูมิเนียมออกไซด์) ปนอยู่ประมาณ 55-60% เหล็กออกไซด์(Fe2O3) ไม่เกิน
24% และน้ำในโมเลกุลสินแร่ประมาณ 12-31% แร่ซิลิกา(SiO2)ไม่เกิน 4% แหล่งแร่บอกไซด์ที่สำคัญๆ คือที่ประเทศ ฝรั่งเศษตอนใต้ ฮังการี รัสเซีย สหรัฐอเมริกา มาเลเซีย อินโดนีเซีย
(5083 – ชุบแข็งด้วยความเครียด, 6061 – ชุบแข็งด้วยการตกตะกอน) กล่าวถึงพฤติกรรมทางกลกึ่งสถิตที่อุณหภูมิสูงและพฤติกรรมการคืบ มีการนำเสนอแบบจำลองการคืบเพื่อทำนายสายพันธุ์การคืบที่สองและตติยภูมิตามด้วยการแตกของการคืบ พฤติกรรมทางกลที่เหลือหลังจากเกิดไฟไหม้ (ทั้งที่มีและไม่มีความเครียดที่เกิดขึ้น) ได้รับการอธิบายในแง่ของกลไกโครงสร้างจุลภาคที่ขึ้นกับจลนศาสตร์ การทบทวนจัดทำขึ้นเกี่ยวกับเทคนิคการสร้างแบบจำลองสำหรับพฤติกรรมเชิงกลที่เหลือหลังจากเกิดเพลิงไหม้ รวมถึงความสัมพันธ์เชิงประจักษ์ แบบจำลองเชิงโครงสร้างตามร่างกาย และการใช้งานไฟไนต์เอลิเมนต์ วัตถุประสงค์หลักคือเพื่อให้คำอธิบายที่ครอบคลุมของโลหะผสมอลูมิเนียมบางรุ่น 5083-H116 และ 6061-T651
การแนะนำ
อลูมิเนียมอัลลอยด์ถูกนำมาใช้มากขึ้นในการใช้งานรับน้ำหนักที่หลากหลาย เช่น โครงสร้างน้ำหนักเบา รางเบา ดาดฟ้าสะพาน งานฝีมือทางทะเล และแพลตฟอร์มนอกชายฝั่ง ความกังวลหลักในการออกแบบโครงสร้างอะลูมิเนียมบนบกและในทะเลคือความปลอดภัยจากอัคคีภัย ความกังวลนี้รุนแรงขึ้นสำหรับโลหะผสมอะลูมิเนียมเนื่องจากการเสื่อมสภาพของคุณสมบัติ ซึ่งเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำถึง 150°C โดยมีการลดความแข็งแรงของครากลง 50% ที่ ~275°C (Langhelle และ Amdahl 2001) ด้วยเหตุนี้จึงต้องคำนึงถึงการออกแบบเป็นพิเศษเพื่อให้แน่ใจว่า มีความสมบูรณ์ของโครงสร้าง เพื่อสนับสนุนสิ่งนี้ พฤติกรรมเชิงกลของโลหะผสมอลูมิเนียมที่อุณหภูมิสูงได้รับการวิจัยอย่างกว้างขวาง (Maljaars et al. 2008 ; Kandare et al. 2010 ;
Clausen et al. 2004; เอล-ดานาฟและคณะ 2008) และแนวทางการออกแบบสำหรับพฤติกรรมของโครงสร้างระหว่างการเกิดเพลิงไหม้ได้รับการพัฒนา (เช่น Eurocode 9 (BSI 2007)) อย่างไรก็ตาม มีการวิจัยอย่างจำกัดเกี่ยวกับพฤติกรรมเชิงกลที่เหลืออยู่ของอะลูมิเนียมหลังไฟไหม้ นี่เป็นประเด็นที่เกี่ยวข้อง ซึ่งต้องมีการพิจารณาเพื่อประเมินความมั่นคงของโครงสร้างอย่างมีประสิทธิภาพหลังเกิดไฟไหม้ และประเมินการเปลี่ยนองค์ประกอบโครงสร้างที่เสียหายจากไฟไหม้ ดังนั้น การวิเคราะห์และการออกแบบโครงสร้างอะลูมิเนียมจำเป็นต้องมีความเข้าใจที่ได้รับการพัฒนามาเป็นอย่างดีทั้งอุณหภูมิที่สูงขึ้นและพฤติกรรมเชิงกลที่เหลืออยู่ของโลหะผสมอะลูมิเนียมที่น่าสนใจ งานที่นำเสนอในบทความนี้มุ่งเน้นไปที่โลหะผสมสองชนิด: 5083-H116 และ 6061-T651 ซึ่งเป็นโลหะผสมโครงสร้างที่ใช้กันทั่วไปสำหรับการใช้งานที่มีน้ำหนักเบา
มีการรายงานการวัดคุณสมบัติทางความร้อนและเชิงกลที่อุณหภูมิสูงในเอกสารสำหรับโลหะผสมอลูมิเนียมที่แตกต่างกัน Maljaars และคณะ (2005) Mazzolani (1995) และ Eurocode 9 (BSI 2007) ให้ภาพรวมของข้อมูลคุณสมบัติทางความร้อนและเชิงกลที่เผยแพร่สำหรับอะลูมิเนียม ข้อมูลการเล็ดลอดสำหรับโลหะผสมอะลูมิเนียมบางชนิดแสดงอยู่ใน (Maljaars et al. 2008 ; Maljaars et al. 2005 ; Maljaars et al. 2009a ; Maljaars et al. 2009b) , (Faggiano et al. 2004) และ (Mazzolani 1995) ข้อมูลคุณสมบัติเชิงกลของอุณหภูมิสูงที่จำกัดจัดทำโดย Amdahl และคณะ (2544) สำหรับอลูมิเนียม 5083-H116 และ (Langhelle 1996) สำหรับ 6082 ด้วยการอบชุบด้วยความร้อน T4 และ T6 รวมถึงเส้นโค้งความเค้น-ความเครียดที่แสดงรายละเอียดการเสียรูปพลาสติกและความเครียดจากการแตกหัก อลูมิเนียมอัลลอยด์มีองค์ประกอบทางเคมีและอุณหภูมิที่หลากหลาย แม้จะอยู่ในตระกูลอัลลอยด์เดียวกัน (เช่น อลูมิเนียมอัลลอยด์ขึ้นรูป 5xxx-series) ดังนั้นคุณสมบัติเชิงกลของอุณหภูมิที่สูงขึ้น ซึ่งจำเป็นในการวิเคราะห์และจำลองการตอบสนองของโครงสร้างจะต้องถูกวัดสำหรับโลหะผสมอลูมิเนียมเฉพาะที่สนใจ หมายเหตุ การพิจารณาอย่างรอบคอบเกี่ยวกับโครงสร้างจุลภาคของโลหะผสมอาจทำให้สามารถคาดการณ์คุณสมบัติเชิงกลที่มีอยู่กับโลหะผสมอลูมิเนียมอื่นที่คล้ายคลึงกันได้
การเสื่อมสภาพของคุณสมบัติทางกลหลังจากการสัมผัสอุณหภูมิสูงสามารถเข้าใจได้บางส่วนผ่านกลไกการเสริมความแข็งแรง ซึ่งขึ้นกับโลหะผสมเนื่องจากองค์ประกอบทางเคมีและสถานะโครงสร้างจุลภาคที่แตกต่างกันจากการแปรรูปวัสดุ (เช่น งานเย็น การอบชุบด้วยความร้อน) อลูมิเนียมอัลลอยด์ 5xxx-series (Al-Mg) เป็นโลหะผสมที่ชุบแข็งด้วยความเครียด ซึ่งมีกลไกการเสริมความแข็งแรงหลักโดยการเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายที่เป็นของแข็งและการปรับ แต่งเกรน (Huskins et al. 2010) ความแข็งแรงที่ลดลงในเบื้องต้นเกิดจากการตกผลึกซ้ำเมื่อผ่านการหลอม (250 – 350°C) ซึ่งทำลายคุณภาพของเมล็ดพืช (Dieter 1976) การกู้คืนความคลาดเคลื่อนและการเจริญเติบโตของตะกอนที่อุณหภูมิต่ำกว่า (150 – 250°C) ยังช่วยลดความแข็งแรงผ่านเซลล์ผนังเคลื่อนที่ (เนื้อย่อย) ที่หยาบ (แวนเดอร์เมียร์และแฮนเซน2008) และในระดับที่น้อยกว่า การเจือจางของสารละลายของแข็ง Mg ในเมทริกซ์อะลูมิเนียม (Popović และ Romhanji 2008)
ประเภทอลูมิเนียม (เกรดต่างๆ)
บริการพิเศษตัดแก๊ส ตัดเลเซอร์ตามขนาดที่ต้องการ และจำหน่ายตามขนาดมาตรฐาน
อลูมิเนียมเส้น (Aluminum Bar) - 6063
- อลูมิเนียมเส้นกลม (Aluminum Round Bar)
- อลูมิเนียมเส้นสี่เหลี่ยม (Aluminum Square Bar)
- อลูมิเนียมเส้นฉาก (Aluminum Angle Bar)
- อลูมิเนียมเส้นแบน (Aluminum Flat Bar)
- อลูมิเนียมแผ่น (Aluminum Sheet) - 1100
- อลูมิเนียมอัลลอย์ดเส้น (Aluminum Alloy Bar) - 6061, 7022, 7075, 2011
- อลูมิเนียมอัลลอย์ดแผ่น (Aluminum Alloy Sheet) - 2024, 5052, 5083, 6061, 7022, 7075, 2011
- อลูมิเนียมรีด (Aluminum Drawn)
- อลูมิเนียมหล่อ (Aluminum Casting)
- เพลาอลูมิเนียม (Aluminum Round Bar) - 6060
- ท่ออลูมิเนียม (Aluminum Pipe); mso-hansi-font-famil
อลูมิเนียม (Aluminium)
สัญลักษณ์คือ Al ความหนาแน่น 2.7 กก./ดม3.
จุดหลอมเหลว 658 องศาเซลเซียส
ความเค้นแรงดึงของอลูมิเนียมหล่อ 9-12Kp/mm2 (9-12 กก./ตร.มม.)
ความเค้นแรงดึงของอลูมิเนียมอบเหนียว 7Kp/mm2(7 กก./ตร.มม.)
ความเค้นแรงดึงของอลูมิเนียมรีดแข็ง 13-20 Kp/mm2(13-20 กก./ตร.มม.)
อัตรายืดตัว 3-35%
คุณสมบัติของอลูมิเนียม
ลักษณะภายนอกของอลูมิเนียมคือมีสีเงิน มีความหนาแน่นน้อย น้ำหนักเบา และมีกำลังวัสดุต่อหน่วยน้ำหนัก (Strenght-to-Weght Ratio)สูง
มีความเหนียวจุดหลอมเหลวต่ำหล่อหลอมได้ง่ายอลูมิเนียมบริสุทธิ์ เมื่อทิ้งไว้ในอากาศจะเกิดออกไซด์ของอลูมิเนียมขึ้นเป็นอลูมิเนียมออกไซด์
(Aluminum Oxide) เคลือบอยู่เป็นผิวบางๆ ทำให้อลูเนียมนั้นทนต่อบรรยากาศ ไม่ถูกกัดกร่อน คุณสมบัติการนำไฟฟ้าประมาณ2/3 เท่าของ
ทองแดง แต่ อลูมิเนียมเบากว่าทองแดง สายเคเบิลแรงสูงจึงนิยมใช้อลูมิเนียมเป็นตัวนำความร้อนได้ดีและเหมาะอย่างยิ่งกับงานขึ้นรูป และงาน ปาดผิวโลหะเช่นอัด รีด ดึง ตัด เจาะ กลึง ไส กัด และนอกจากนี้อลูมิเนียมก็ยังเป็นวัสดุประสมที่มีประโยชน์มากคือใช้อลูมิเนียมเพียงเล็กน้อย ผสมลงไปในโลหะประสมที่มีทองแดงแมงกานีส และ แมกนีเซียม จะให้ความแข็งและคุณสมบัติในการกลึงให้ดีเด่นมากอย่างประหลาดเลย
ทีเดียว
เป็นโลหะผสมที่ประกอบด้วยธาตุ ทองแดง (Copper/Cu), แมกนีเซียม (Magnesium/Mn), แมงกานีส (Manganese/Mg), ซิลิกอน (Silicon/Si) และสังกะสี (Zinc/Zi) สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 กลุ่มหลักดังนี้
- อลูมิเนียมหล่อผสมอัลลอย (Casting Alloys) แบ่งหมวดย่อย Heat-Treatable / Non Heat-Treatable
- อลูมิเนียมผสมอัลลอย (Wrought Alloys) แบ่งหมวดย่อย Heat-Treatable / Non Heat-Treatable
อลูมิเนียมมีสีขาวเหมือนเงิน เนื้อเป็นมันวาวงดงามไม่หมองง่าย อาจถึงเป็นเส้นลวดขนาดเล็กยิ่งกว่าเส้นผม หรือ ตีแผ่เป็นแผ่นบางๆ ที่บางมากราวกับกระดาษได้อลูมิเนียมไม่สึกกร่อนโดยง่าย และจะทำปฏิกิริยากับกรดและด่างบางชนิดเท่านั้น เมื่อผสมโลหะอื่นบางชนิดลงไปในเนื้ออลูมิเนียม จะได้โลหะผสม ซึ่งแข็งแรง ทนทาน และเหนียวกว่าอลูมิเนียมบริสุทธิ์มาก ใช้ทำสิ่งของเครื่องใช้ได้อย่างดี
เราใช้อลูมิเนียมทำเครื่องครัว เพราะอลูมิเนียมนำความร้อนได้ดี ทำความสะอาดได้ง่าย กับเป็นเงางามอยู่เสมอนอกจากนั้นยังใช้ทำส่วนประกอบในเครื่องใช้ไฟฟ้า เพราะอลูมิเนียมสามารถนำไฟฟ้าได้ดี เครื่องบิน ละยานพาหนะหลายชนิด เช่น รถไฟ รถโดยสาร และรถยนต์ ก็นิยมใช้อลูมิเนียมเป็นส่วนประกอบ เนื่องจากน้ำหนักเบา แข็งแรงทนทาน
อลูมิเนียม (Aluminium)
สัญลักษณ์คือ Al ความหนาแน่น 2.7 กก./ดม3.
จุดหลอมเหลว 658 องศาเซลเซียส
ความเค้นแรงดึงของอลูมิเนียมหล่อ 9-12Kp/mm2 (9-12 กก./ตร.มม.)
ความเค้นแรงดึงของอลูมิเนียมอบเหนียว 7Kp/mm2(7 กก./ตร.มม.)
ความเค้นแรงดึงของอลูมิเนียมรีดแข็ง 13-20 Kp/mm2(13-20 กก./ตร.มม.)
อัตรายืดตัว 3-35%
คุณสมบัติของอลูมิเนียม
ลักษณะภายนอกของอลูมิเนียมคือมีสีเงิน มีความหนาแน่นน้อย น้ำหนักเบา และมีกำลังวัสดุต่อหน่วยน้ำหนัก (Strenght-to-Weght Ratio)สูง มีความเหนียวจุดหลอมเหลวต่ำหล่อหลอมได้ง่ายอลูมิเนียมบริสุทธิ์ เมื่อทิ้งไว้ในอากาศจะเกิดออกไซด์ของอลูมิเนียมขึ้นเป็นอลูมิเนียมออกไซด์ (Aluminum Oxide) เคลือบอยู่เป็นผิวบางๆ ทำให้อลูเนียมนั้นทนต่อบรรยากาศ ไม่ถูกกัดกร่อน คุณสมบัติการนำไฟฟ้าประมาณ2/3 เท่าของ
ทองแดง แต่ อลูมิเนียมเบากว่าทองแดง สายเคเบิลแรงสูงจึงนิยมใช้อลูมิเนียมเป็นตัวนำความร้อนได้ดีและเหมาะอย่างยิ่งกับงานขึ้นรูป และงาน ปาดผิวโลหะเช่นอัด รีด ดึง ตัด เจาะ กลึง ไส กัด และนอกจากนี้อลูมิเนียมก็ยังเป็นวัสดุประสมที่มีประโยชน์มากคือใช้อลูมิเนียมเพียงเล็กน้อย ผสมลงไปในโลหะประสมที่มีทองแดงแมงกานีส และ แมกนีเซียม จะให้ความแข็งและคุณสมบัติในการกลึงให้ดีเด่นมากอย่างประหลาดเลย
ทีเดียว
สินแร่และการถลุงอลูมิเนียม
แร่อลูมิเนียมพบมากโดยธรรมชาติ เช่น ในดินเกือบทุกชนิด ในดินเหนียวและยังมีในหินต่าง ๆ อีกมากมาย แต่แร่อลูมิเนียมที่สำคัญได้แก่ Bauxite (Al2O3 .2H2O) เป็นแร่ที่มีอลูมิเนียมประมาณ 60% เป็นแร่สีขาวหรืออาจจะเป็นสีน้ำตาล ถ้ามีแร่เหล็กปนความแข็งอยู่ระหว่าง 1 – 2 (Moh’s scale) ความถ่วงจำเพาะ 2.5 แร่บ๊อกไซด์หลังจากที่ขุดมาได้จะต้องบดให้เป็นก้อนเล็ก ๆ แล้วอบให้แห้ง ความจริงแร่บ๊อกไซด์เป็นแร่อลูมิเนียมออกไซด์ (Al2O3) อยู่แล้วไม่จำเป็นต้องเผาไล่กำมะถันอาจจะผ่านไปถลุงเพื่อไล่ออกซิเจนได้โดยตรง แต่กรรมวิธีนี้ใช้ไม่ได้กับแร่บ๊อกไซด์ เพราะการรวมตัวระหว่างอลูมิเนียมกับออกซิเจนมีเสถียรภาพสุงมาก คาร์บอนไม่อาจจะดึงออกซิเจนออกได้ การถลุงจะทำได้ต้องอาศัยทางด้านเคมี หรือการแยกด้วยกระแสไฟฟ้า ซึ่งเป็นวิธีเดียวที่มีราคาถูก และเป็นวิธีที่ใช้ผลิตอลูมิเนียมอยู่ในปัจจุบันนี้
การแยกอลูมิเนียมด้วยกระแสไฟฟ้า เริ่มโดยการแยกอลูมิเนียมออกไซด์ (Al2O3) ออกจากแร่บ๊อกไซด์ ซึ่งมีสารเจือปนอยู่บ้าน เช่น Sio2 ,Tio2 และเหล็กออกไซด์ (Fe2O3) นำเอาแร่ออกไซด์ที่บดเป็นก้อนเล็ก ๆ ผสมกับโซเดียมไฮดรอกไซด์ ที่กำลังร้อนพวกสารเจือปนทั้งหลายจะไม่ทำปฏิกริยากับโซเดียมไฮดรอกไซด์ ส่วนอลูมิเนียมออกไซด์ จะทำปฏิกริยากับโซเดียมไฮดรอกไซด์ได้ โซเดียมอลูมิเนท (aluminate) ละลายปนอยู่ในน้ำดังสมการ 2Na (OH) + Al2O3 . 3H2O à 2NaAlo2 + 4 H2O
ถ้าทำการกรองในขณะที่สารผสมยังร้อนอยู่พวกสารเจือปนต่าง ๆ จะถูกกรองออกหมด เราจะได้สารละลายโซเดียมอลูมิเนท (sodium aluminate) นำมาทำให้เจือจางโดยการเติมน้ำ และทำให้เย็นลงจาปรากฏว่า โซเดียวอลูมิเนทจะแตกตัวให้ Al2O3 . 3H2O กับ Na (OH) ซึ่งก็เป็นปฏิกริยากลับกับปฏิกริยาที่กล่าวมาแล้ว เราทิ้งให้ Al2O3 . 3H2O ตกตะกอนทำการกรองเอา Al2O3 . 3H2O ออกแล้วนำไปเผาไล่น้ำออกที่อุณหภูมิประมาณ 900 – 1000o C ก็จะได้ Alumina บริสุทธิ์ (Al2 O3) ซึ่งจะนำไปแยกด้วยกระแสไฟฟ้าต่อไป โดยเอาอลูมิน่าไปละลายใน Cryolite (Na3 Al F6) ที่อุณหภูมิ 980o C ใช้สารละลายนี้เป็นน้ำยาอีเลคโตรไลด์ใส่ในถังที่บุด้วยคาร์บอน ซึ่งจะทำหน้าที่เป็น Cathode และใช้แท่งถ่านคาร์บอนจุ่มลงด้านบนของอิเลคโตรไลต์ ทำหน้าที่ขั้ว anode จะปรากฏว่า อลูมิเนียมจะไปรวมอยู่ที่ก้นถัง ซึ่งเป็นขั้ว Cathode1 จะต้องระบายอลูมิเนียมออกทางก้นถังเป็นระยะแล้วนำไปเทลงในเบ้า ingot เพื่อทำเป็นแท่งต่อไป อลูมิเนียมที่ได้จะมีความบริสุทธิ์ 99.95%
คุณสมบัติที่ดีเด่นของอลูมิเนียม
1. มีความหนาแน่นน้อย น้ำหนักเบา ความถ่วงจำ เพราะ 2.7 ซึ่งเหล็ก 7.8 และมีกำลังวัสดุต่อหน่วยน้ำหนักสูง นิยมใช้ทำเครื่องใช้ไม้สอยตลอดจนชิ้นส่วนบางอย่างในเครื่องจรวจและขีปาวุธ
2. จุดหลอมเหลวต่ำ หล่อหลอมง่าย
3. มีความเหนียวมากสามารถขึ้นรูปด้วยกรรมวิธีต่าง ๆ ได้ง่าย และรุนแรงโดยไม่เสี่ยงต่อการแตกหัก
4. ค่าการนำไฟฟ้าคิดเป็น 62% IACS (International Anneal Copper Standard) ซึ่งไม่สูงนัก แต่เนื่องจากมีน้ำหนักเบา ดังนั้นจึงใช้เป็นตัวนำไฟฟ้าในกรณีที่คำนึงถึงเรื่องน้ำหนักเบาเป็นส่วนสำคัญ
5. เป็นโลหะไม่มีพิษต่อร่างกายมนุษย์ (nontoxic) และมีค่าการนำความร้อนสูงใช้ทำภาชนะหุงต้มอาหารและห่อรองรับอาหาร
6. ผิวหน้าของอลูมิเนียมบริสุทธิ์ มีดรรชนีการสะท้อนกลับของแสงสูงมาก จึงใช้ทำแผ่นสะท้อนในแฟลชถ่ายรูป จานสะท้อนแสงในโคมไฟฟ้า ไฟฟ้าหน้ารถยนต์
7. ทนทานต่อการเกิดสนิม และการผุกร่อนในบรรยากาศที่ใช้งานโดยทั่วไปได้ดีมาก แต่ไม่ทนทานการกัดกร่อนของกรดแก่และด่างทั่วไป
8. ซื้อหาได้ง่ายในท้องตลาดและราคาไม่แพงนัก
คุณสมบัติทั่วไปของโลหะผสมอลูมิเนียม แต่ละชนิด
อลูมิเนียมบริสุทธิ์สำหรับการใช้งานอุตสาหกรรม (กลุ่ม 1000) เมื่อความบริสุทธิ์ของอลูมิเนียมอยู่ในระหว่าง 99.0% - 99.9% เรียกโลหะผสมอลูมิเนียมนี้ว่า อลูมิเนียมบริสุทธิ์ สำหรับการใชงานอุตสาหกรรม พวกโลหะผสมี่จัดอยู่ในอนุกรมนี้ มีความต้านทานการกัดกร่อนดี สามารถนำความร้อนและนำไฟฟ้าได้ดี ท้งยังสะท้อนแสงได้ดีอีกด้วย นอกจากนั้น การนำไปตัดแปรรูป (Machining) ยังทำได้ง่าย สำหรับในด้านการเชื่อม จัดว่า ความสามารถในการเชื่อมยังอยู่ในเกณฑ์ที่น่าพอใจ ถึงแม้ว่า อลูมิเนียมบริสุทธิ์มีความแข็งต่ำ อลูมิเนียมเกรดนี้ มีกำลังวัสดุไม่สูงมากนัก แต่มีความเหนียวมาก เป็นอลูมิเนียมที่เหมาะสำหรับใช้ทำภาชนะเครื่องครัว เครื่องใช้ไม้สอยต่างๆ ที่ไม่ต้องการกำลังวัสดุมากนัก เช่น ทำภาชนะใส่อาหาร หม้อ กะทะ กาน้ำ แผ่นอลูมิเนียมห่ออาหาร ห่อบุหรี่ เป็นต้น
โลหะผสมอลูมิเนียม-ทองแดง (Aluminium-Copper Alloys) (กลุ่ม 2000) กลุ่มนี้ เป็นพวกที่สามารถใช้กับกรรมวิธีทางความร้อน คุณสมบัติทางกลใกล้เคียงกับเหล็กกล้าละมุน ทั้งนี้ เนื่องจากการเกิดแข็งตัวเนื่องจากการตกตะกอน ภายหลังการอบร้อน ความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อน (Corrosion Resistance) ของโลหะผสมกลุ่มนี้ ต่ำกว่าโลหะผสมอลูมิเนียมชนิดอื่นๆ นอกจากนั้น ยังมีความสามารถในการเชื่อมต่ำ เชื่อมได้ยาก ดังนั้น จึงมักนำไปใช้ทำโครงสร้าง ซึ่งยึดด้วยหมุดย้ำหัว เป็นต้น โลหะผสมอลูมิเนียมที่เรียกว่า “ดูราลูมิน / Duralumin” 2017 และ “ซุปเปอร์ดูราลูมิน / Super Duralumin” ซึ่งเป็นวัสดุที่สำคัญในการสร้างเครื่องบิน ก็จัดอยู่ในกลุ่มนี้ด้วย โลหะผสมกลุ่มนี้ (2xxx) การละลายของทองแดงในเนื้ออลูมิเนียม ทำให้โลหะแข็งขึ้น อลูมิเนียมผสมที่มีทองแดงผสมตั้ง แต่ 2.5-5.5% เป็นโลหะที่สามารถเพิ่มกำลังวัสดุให้แข็งขึ้นได้ โดยการทำกรรมวิธีทางความร้อนเพื่อให้เกิดการแยกตัวแข็งได้ นอกจากนี้ทองแดงยังช่วยให้สมบัติการไหลของโลหะดีขึ้น ดังนั้นในชิ้นงานรูปพรรณ มักจะผสมทองแดงด้วยปริมาณมากกว่าในชิ้นงานขึ้นรูป ธาตุอื่นที่นิยมผสมร่วมอยู่ในกลุ่มนี้ ได้แก่ แมกนีเซียม ทั้งนี้ เพื่อเพิ่มกำลังวัสดุให้สูงขึ้น ช่วยให้โลหะเกิดการแยกตัวแข็งขึ้นได้โดยไม่ต้องทำกรรมวิธีทางความร้อน เช่น 2024 (2.5 Cu, 1.5 Mg) นิยมใช้ทำกะทะล้อรถยนต์ เป็นต้น นอกจากนี้ อาจผสมนิเกิล เพื่อให้เหมาะสำหรับใช้งานในที่มีอุณหภูมิสูง เช่น ใช้ทำหัวสูบและกระบอกสูบ เช่น 2218 (4 Cu, 1.5 Mg, 2 Ni) เป็นต้น สำหรับชิ้นงานหล่อ มักจะผสมซิลิกอนจำนวนเล็กน้อย เพื่อช่วยให้สมบัติการไหลของโลหะขณะหล่อหลอมดีขึ้น ช่วยให้หล่อโลหะได้ง่ายขึ้นและยังช่วยเพิ่มกำลังวัสดุอีกด้วย
โลหะผสมอลูมิเนียม-แมงกานีส (Aluminium-Manganese Alloy) (กลุ่ม 3000) จัดอยู่ในกลุ่มที่มีความแข็งแรงสูง ในการผลิต มีการนำโลหะผสมไม่ผ่านขบวนการแปรรูปเย็น (Cold Working) ข้อดีของโลหะผสมนี้คือ มีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดี สามารถนำไปตัดแปรรูป และมีความสามารถในการนำไปเชื่อม เหมือนกับอลูมิเนียมบริสุทธิ์ แต่มีความแข็งแรงสูงกว่ามาก ในกลุ่มนี้ นิยมใช้กันมากคือ ชนิด alloy 3003 ซึ่งมี Formability ดี ความต้านทานในการกัดกร่อนดีมาก และ Machinability ดี นิยมใช้ทำ Food and Chemical handling และ Storage Equipment, Gasoline and Oil Tanks, Pressure Vessels และ Piping
โลหะผสมอลูมิเนียม-ซิลิกอน (Aluminium-Silicon Alloyed) (กลุ่ม 4000) โลหะผสมอลูมิเนียมชนิดนี้ เป็นพวกที่ไม่สามารถใช้กับกรรมวิธีทางความร้อน เมื่ออยู่ในสภาวะหลอมเหลว มันสามารถไหลได้ดีและในขณะแข็งตัว ไม่เกิดรอยแตกได้ง่าย ดังนั้น โลหะผสมเหล่านี้ จะถูกใช้สำหรับลวดเชื่อมสำหรับโลหะผสมอลูมิเนียมหล่อ และโลหะผสมอลูมิเนียมพวกที่สามารถใช้กับกรรมวิธีทางความร้อน และ Alloys เหล่านี้ โดยทั่วไป ไม่สามารถทำ Heat Treatment ได้ ตัวอย่างเช่น Wrought Alloy 4032 มี Silicon 12.5% มี Forgeability ดี และ Coefficient ของการขยายตัวต่ำ ดังนั้น จึงใช้สำหรับทำ Forged Automotive Pistons และ Aluminium-Silicon Casting alloys นั้นมี Castability ดีและมีความต้านทานการสึกหรอดี Alloy 13 (12% Si) และ Alloy 43 (5% Si) นี้ ใช้สำหรับทำ Intricate Castings, Food-Handling Equipment และ Marine Litting
โลหะผสมอลูมิเนียม-แมกนีเซียม (Aluminium-Magnesium Alloys) (กลุ่ม 5000) บางทีความร้อน ซึ่งมีความแข็งแรงสูงกว่าชนิดอลูมิเนียม-แมงกานีส ความสามารถในการเชื่อมของโลหะผสม จัดอยู่ในเกณฑ์ดี มีความต้านทานต่อการกัดกร่อน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง น้ำทะเล ตัวอย่างของโลหะผสมชนิดนี้คือ โลหะผสม 5083-0 ซึ่งนิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย ไม่เพียง แต่ใช้ทำเป็นโครงสร้างรอยเชื่อม (Welded Structures) เท่านั้น ยังสามารถทำเป็นถังบรรจุ (Storage Vessels) สำหรับก๊าซเหลว เช่น IISO และ LOX เป็นต้น ตัวอย่างการใช้งาน - Alloy 5005 (มี Magnesium ผสมอยู่ 0.8%) ใช้สำหรับทำ Architectual Extrustion - Alloy 5050 (มี Magnesium ผสมอยู่ 1.2%) ใช้สำหรับทำ Tuling และ Automotive Gas และ งานเกี่ยวกับการบรรจุน้ำมัน - Alloy 5052 (มี Magnesium ผสมอยู่ 2.5%) ใช้สำหรับทำ Aircraft fud และ Welded Structural Application และ Alloy 5056 (มี Magnesium 5.2%) สำหรับทำ Insert Screons, Cable Sheating และ Revets, สำหรับทำ Magnesium Alloys
โลหะผสมอลูมิเนียม-แมกนีเซียม-ซิลิกอน (Aluminium-Silicon-Magnesium Alloys) (กลุ่ม 6000) เป็น Heat Treatable Alloys ความสามารถในการนำไปตัดแปรรูป (Machineability) ความต้านทานต่อการกัดกร่อน และความสามารถในการเชื่อม จัดอยู่ในเกณฑ์น่าพอใจ ข้อเสียก็คือ เมื่อนำโลหะไปเชื่อม ความร้อนจากการเชื่อม จะทำให้รอยเชื่อมอ่อน โลหะผสม 6063 นิยมนำไปใช้ทำแผ่นเลื่อนบังแดด Alloys เหล่านี้ เหมาะแก่การนำไปใช้ทำ Aircraft Landing Mats, Canoes, Furniture, Vocuum-Cleaner Tubing, Bridge Railings และ Architectural applications Aluminium-Silicon-Magnesium Casting Alloys 355, 356 และ 360 ทั้ง 3 ชนิดนี้จะให้ Castability ดี Pressure Tighness ดี Strength ดี และความต้านทานการสึกหรอได้ดี ใน Heat-treated condition นั้น Alloys เหล่านี้ จะให้คุณสมบัติเชิงกลดี เหมาะแก่การนำไปใช้ทำ Machine-Tool parts, และ General-Purpore casting
โลหะผสมอลูมิเนียม-สังกะสี (Aluminium-Zinc Alloys) (กลุ่ม 7000) โลหะผสมกลุ่มนี้ เป็นพวกที่สามารถใช้กับกรรมวิธีทางความร้อน ซึ่งมี Mg เป็นส่วนผสมรอง นอกจากนั้น ก็มี Cu และ Cr อีกเล็กน้อย เนื่องจากโลหะผสมชนิดนี้มีความแข็งแรงเกินกว่า 50 kg/mm² ดังนั้นจึงเรียกกันว่า อุลตรา ดูราลูมิน สำหรับความสามารถในการเชื่อมและความสามารถต้านทานการกัดกร่อน จัดอยู่ในเกณฑ์ที่ต่ำ แต่เมื่อไม่นานมานี้ มีการผลิตโลหะผสมอลูมิเนียม-สังกะสี-แมกนีเซียมขึ้นมา ซึ่งไม่มี Cu ผสมอยู่เลย และนำไปใช้ทำโครงสร้างรอยเชื่อม โลหะผสมนี้มีความสามารถในการเชื่อมและความต้านทานการกัดกร่อนค่อนข้างดี นอกจากนั้นยังไม่เกิดการอ่อนตัวของบริเวณแนวเชื่อม เพราะบริเวณดังกล่าวเกิดการแข็งตัวเนื่องจากการตกตะกอนตามธรรมชาติ Alloys 71751 (ุ6.8% Zn, 2.7% Mg, 2.0% Cu) ซึ่งมี Strength สูงสุดในบรรดา Aluminium Alloys ทั้งหมด Susceptibility (จุดอ่อน) ของ Alloys เหล่านี้ ทำให้เกิด Stress Corrosion ได้ แต่ถ้าเพิ่ม Chromium เข้าไป จะทำให้ป้องกันได้บ้างนิดหน่อย และด้วยวิธี Heat-treatment Alloys เหล่านี้ เหมาะแก่การนำไปใช้งานที่ต้องการ Strength สูง และมีความต้านทานการสึกกร่อนดี เช่น ทำ Aircraft Sturctural Parts - Aluminium-Zinc Casting Alloy ที่รู้จักกันดีก็คือ 40E มีสังกะสีผสมอยู่ 5.5% Magnesium 0.6% Chromium 0.5% และ Titanium 0.25% ซึ่ง Alloy นี้มีความต้านทานต่อความกัดกร่อนดีและมี Machinability ดี เหมาะแก่การนำไปใช้ทำ Aircraft Fitting, Turret housings และ Radio Equipment
การวิจัยทางด้านอลูมิเนียม
ด้วยระดับความเป็นผู้นำระดับโลกในอุตสาหกรรมอลูมิเนียมและทองแดง Hindalco Industries Limited ของ Aditya Birla Group คือ หนึ่งในบริษัทผลิตอลูมิเนียมอัดแผ่นที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งของโลก และยังเป็นหนึ่งในผู้ผลิตอลูมิเนียมขั้นปฐมภูมิที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งใน ทวีปเอเชีย การดำเนินธุรกิจของบริษัทลำดับได้จากการทำเหมืองบอกไซด์ การทำออกไซด์ของอลูมิเนียมให้บริสุทธิ์ และการหลอมอลูมิเนียมไปจนถึงการอัดแผ่นอลูมิเนียมหลังกระบวนการผลิต การอัดขึ้นรูป และการผลิตฟอยล์ รวมไปถึงโรงงานผลิตกระแสไฟฟ้าขนาดย่อมและเหมืองแร่ถ่านหิน
ในประเทศอินเดีย กลุ่มบริษัทรู้สึกยินดีเป็นอย่างยิ่งกับตำแหน่งผู้นำในตลาดอลูมิเนียมและ ผลิตภัณฑ์หลังการผลิตประเภทต่างๆ อาทิเช่น ผลิตภัณฑ์อัดแผ่น ผลิตภัณฑ์อัดขึ้นรูป ฟอยล์ อลูมิเนียมขั้นปฐมภูมิชนิดแท่ง เหล็กท่อน เหล็กลวดและอลูมิเนียมแผ่นหนา
การวิจัย & พัฒนา
Aditya Birla Science and Technology Company (ABSTC) ร่วมทำงานใกล้ชิดกับทาง Hindalco Innovation Centre ในหลากหลายเรื่องด้วยกัน อาทิเช่น การผลิตออกไซด์ของอลูมิเนียม การหลอมอลูมิเนียม และกระบวนการหลังการผลิตอลูมิเนียม
ออกไซด์ของอลูมิเนียม
การเพิ่มผลผลิต การลดการบริโภคพลังงาน การลดผลกระทบทางด้านสิ่งแวดล้อมและการปรับปรุงเทคโนโลยี คือ ขอบเขตที่บริษัทให้ความสำคัญสำหรับการทำวิจัยออกไซด์ของอลูมิเนียม กลยุทธ์ทางด้านการวิจัยเกี่ยวข้องกับการประยุกต์ใช้วิทยาศาสตร์ขั้นสูง เทคโนโลยีและแพลทฟอร์มทางด้านวิศวกรรมศาสตร์ ซึ่งประกอบด้วยการวิเคราะห์กระบวนการขั้นพื้นฐาน กลศาสตร์ของไหลที่ใช้กระบวนการเชิงตัวเลขและขั้นตอนวิธี แบบจำลองขั้นตอนการทำงานของระบบและการจำลอง การควบคุมกระบวนการ การพัฒนากระบวนการ และการทดลองทางห้องปฏิบัติการ
การหลอมอลูมิเนียม
โฟกัสของกิจกรรมทางด้านการวิจัยมีวัตถุประสงค์เพื่อปรับปรุงความสามารถในการ ผลิตโดยการเพิ่มกำลังกระแสไฟฟ้าในหน่วยแอมแปร์ ประสิทธิภาพของอัตราการไหลของกระแสไฟ และเพื่อลดการบริโภคพลังงานเฉพาะของโรงหลอมอลูมิเนียม ด้วยความเชี่ยวชาญในการออกแบบ pot และการควบคุม ABSTC กำลังมุ่งสมาธิไปในเรื่องของการเพิ่มผลผลิตโดยการจำลองการทำงานของระบบและ การควบคุมกระบวนการที่ทันสมัย พร้อมด้วยการมุ่งเน้นในระยะยาวในการที่จะสร้าง amperage pots ที่สูงกว่า ในฐานะที่ดำเนินธุรกิจอลูมิเนียม ABSTC มีส่วนเกี่ยวข้องกับการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ อาทิเช่น เซลล์แคโทดแบบ drained ขั้วไฟฟ้าบวกแบบเฉื่อยและเซลล์อิเล็กโทรดแนวตั้ง
กระบวนการหลังการผลิต
ABSTC กำลังทำงานอย่างหนักเพื่อพัฒนาวัสดุประเภทโลหะและประเภทที่ไม่ใช่โลหะที่มี มาตรฐานและข้อกำหนดที่สูงกว่าในเชิงปฏิบัติ ทีมงานกำลังทำงานเพื่อปรับปรุงความเข้าใจเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของคุณสมบัติ ทางด้านโครงสร้างของกระบวนการทำงาน และนำเอาความรู้นี้มาใช้เพื่อการพัฒนาวัสดุประเภทที่ใหม่กว่า การตั้งห้องออกแบบการทดลองได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องเพื่อผลิตซ้ำใน เรื่องของกระบวนการทางด้านอุตสาหกรรมทั่วไปบางเรื่อง ณ ระดับห้องปฏิบัติการ เพื่อศึกษาคุณสมบัติเชิงกล และนำเอาคุณสมบัติเชิงกลที่ได้มานี้ไปใช้กับปัจจัยที่กำหนดในกระบวนการการ ผลิตที่หลากหลายต่อไป การวิเคราะห์หาลักษณะเฉพาะทางด้านโครงสร้างได้รับการปฏิบัติในระดับที่หลาก หลายเพื่อสร้างความเข้าใจที่ดียิ่งขึ้นเกี่ยวกับกระบวนการการผลิตและ ผลิตภัณฑ์ และเพื่อพิสูจน์ ซึ่งโอกาสในการสร้างที่เหมาะที่สุดต่อไป
