کاربرد و ویژگی های آلومینیوم - یراق آلات آلومینیوم

کاربردهای آلومینیوم در صنایع

آلومینیوم به دلیل ترکیبات خاص خود به یکی از مهمترین مواد مهندسی و ساخت مصالح به محسوب می شود. جرم سبک ،استحکام به وزن بالا و داشتن مقاومت بالا در برابر خوردگی و زنگ زدگی آلومینیوم را تبدیل به یک فلز عالی و پرطرفدار کرده است. آلومینیوم قابل بازیافت می باشد و با محیط زیست سازگاری دارد. آلومینیوم با دوام است و سال ها بدون هیچگونه پوسیدگی کار می کند. چه از نظر کیفیت و چه از نظر ارزش آلومینیوم کاربردی ترین فلز بعد از آهن به شمار می رود و تقریبا در تمامی بخش های صنعت دارای اهمیت می باشد.

تمامی این ویژگی های آلومینیوم را به یک گزینه مناسب جهت کاربرد در شرایط خاص تبدیل نموده است. از آلومینیوم در حمل ونقل، بسته بندی، ساخت و ساز، برق و… استفاده می شود. 

بیشتر بخوانید: انواع پروفیل های آلومینیوم

کاربرد و ویژگی های آلومینیوم

متالوژی:

آلومینیوم به همراه مقدار کمی سیلیس، روی منگنز، منیزیم، مس و یا لیتیوم، آلیاژهای مقاومی در برابر فرسودگی، و زنگ زدن را تشکیل می دهند که برای بسته بندی، ظروف، کالاهای الکتریکی، مصالح ساختمانی، هوا فضا و اتومبیل سازی کاربرد فراوانی دارد.

شیمیایی:

آلومینیوم برای تهیه انواع عایق و به عنوان یک رسانای عالی گرمایی، در تهیه وسایل آشپزخانه به کار می رود. آلومینیوم بعد از مس، دومین عنصر رسانای جریان الکتریکی است و به علت ایجاد خطوط بسیار قوی الکتریکی، از آن برای تهیه سیم های انتقال ولتاژ بالای جریان استفاده می شود. بوکسیت ها در تهیه ی سیمان و ماده ثابت رنگ کاری به کار می روند و همچنین از پودر اکسید آلومینیوم به صورت کانی بوکسیت، برای تهیه سولفات آلومینیوم و آلومینات سدیم در تصفیه آب مورد استفاده قرار می گیرد. از سولفات آلومین هم در صنایع کاغذسازی و حتی پارچه بافی استفاده می شود.

بازیافت:

90% آلومینیوم قابل بازیافت است و ۹۵ درصد نیز قابلیت ذخیره انرژی را دارد. قراضه آلومینیوم در بازار جهانی مورد معامله قرار می گیرد. قراضه های آلومینیوم به طورگسترده به ذوب کنندگان آلومینیوم ثانویه فروخته می شود. در این روش به حفظ و سلامت محیط زیست کمک بسیاری می کند و هم از نظر تجاری صرفه اقتصادی دارد چون که در هزینه ذوب و تولید آلومینیوم از نظر مصرف انرژی صرفه جویی می شود.

صنعت حمل و نقل:

اتومبیل ها

مزایای کاربرد آلومینیوم در خودرو

کاربرد زیاد آلومینیوم در وسایل نقلیه، می‌ ‌تواند تا حدود ۲۰ درصد انتشار گازهای گلخانه ‌‌ای جهان را کم کند. مصرف زیاد آلومینیوم در خودرو باعث شده است که از ۱۹۹۰ تاکنون بیش از ۳۵ بیلیون گالن سوخت صرفه‌‌ جویی شود.

صنایع هوافضا

آلیاژهای آلومینیوم باعث شده مقاومت بالا در برابر کشش به نسبت وزن کم آن، استفاده زیادی در ساخت هواپیماهای تجاری و نظامی شود. آلومینیوم ماده برتر استفاده شده در هواپیماست که از ۵۵ تا ۸۱ درصد کل وزن آن را تشکیل می دهد.

نسل جدید آلیاژهای آلومینیوم- لیتیومی، می توانند وزن هواپیما را تا ۲۵ درصد کاهش دهند. این آلیاژها دارای چگالی کمتر،‌ چقرمگی بالا و مقاومت دربرابر تخریب بیشتری نسبت به مواد به‌ کار رفته قبلی در صنعت هوا-فضاست. اولین نسل آلیاژهای آلومینیوم-لیتیومی در صنایع هوا-فضا و صنایع دفاعی به ‌کار رفته ‌اند. این آلیاژها برای اولین ‌بار در ایرباس  ۳۸۰A مورد استفاده قرار گرفتند.

بعد از آن بوئینگ۷۸۷ مورد تحول قرار گرفت و از این آلیاژ در تولید محصولات خود استفاده کرد .استفاده از آلیاژهای آلومینیوم-لیتیومی در هواپیماسازی نسبت به مصرف کامپوزیت‌ ها، مصرف سوخت را ۲۷-۲۲ درصد و وزن هواپیما را ۱۰-۶ درصد کاهش می‌ دهد. درعین‌ حال مقاومت به خوردگی و ساختار بدنه هواپیما ۱۰۰ درصد بهبود پیدا می کند. البته با ورود نسل جدید آلیاژهای آلومینیوم-لیتیومی به بازار آینده مثبتی در انتظار صنایع هواپیماسازی می باشد.

صنایع دریایی

آلومینیوم استفاده های زیاد و متنوعی در صنایع کشتی سازی داشته است. علت استفاده آلومینیوم در این صنایع داشتن وزن سبک، مقاومت بالا و ایستادگی آن در برابر خوردگی است. آلیاژهای آلومینیوم گروه ۶۰۰۰ استحکام و مقاومت به خوردگی خوبی در سازه های دریایی دارند. بازار استفاده از آلومینیوم به خصوص در قایق های تندرو بیشتر است. مهمترین و اصلی ترین پتانسیل استفاده از آلومینیوم در این صنعت، کشتی های مخصوص حمل مسافر و بار می باشد که از سرعت زیادی برخوردار هستند.

صنایع حمل و نقل ریلی

مقاومت بالا به نسبت وزن کم آلومینیوم باعث شده که از آن در ساخت قسمت های چرخشی قطارها استفاده کنند که به قطار اجازه دهد تا سوخت و بار بیشتری را حمل کند. آلومینیوم اغلب در برابر زنگ زدن مقاوم است که باعث شده از آن در مصارف طولانی مدت استفاده کرد. آلومینیوم در این صنعت، استفاده های متنوعی داشته که می توان به ساخت واگن های حمل بار و مسافر، لکوموتیوها و مترو اشاره کرد. ریل هایی که از جنس آلومینیوم می توانند در انواع سیستم ریل مغناطیسی گسترش یابند. در ترن های سریع السیر هم از آلومینیوم استفاده می شود.

قوطی ها و بسته بندی ها

یکی از اصلی ترین کاربردهای مهم آلومینیوم در بسته بندی ها می باشد. استفاده از آلومینیوم در بدنه و سر و ته قوطی های کنسرو، مهمترین استعمال آلومینیوم در این بخش از صنعت می باشد که۹۰درصد آن را تشکیل می دهد. صنایع بسته بندی، دومین صنعت بزرگ استفاده از آلومینیوم بعد از صنعت حمل و نقل هستند، که مقادیر بسیار زیادی از آلومینیوم در این صنعت در کشورهای جهان مصرف می شود.

سینی ها، فویل ها، سرهای بطری و قوطی های کنسرو معمولا از این عنصر فلزی ساخته می شوند. این عنصر همچنین برای ساخت قمقمه، در قابلمه و جعبه های نگهدارنده استفاده می شود. همچنین این فلز به عنوان غلاف شمشیر نیز استفاده می شود. آلومینیوم به این دلیل دارای اولویت است که غذا را تمیز نگه می دارد. ویژگی های فلز باعث شده غذا را از عوامل مضر محیطی محفوظ نگه دارد.

به همین دلیل است که آلومینیوم کاربردهای بسیار زیادی در صنعت بسته بندی دارد. این عنصر فلزی در مقابل فرسایش مقاوم است. اکسید آلومینیوم در مقایسه با آهن مخرب است. قابلیت محافظت دارد و غیر قابل نفوذ است. این فلز روی طعم و بوی غذای بسته بندی شده تاثیر نمی گذارد. مهم تر از همه این که این فلز دارای عناصر سمی نمی باشد.

صنعت ساختمان

بخش عمده ی بازار آلومینیوم در صنعت ساختمان می باشد که در آن آلومینیوم و آلیاژهای آن مورد استفاده قرار می گیرند. مهمترین فاکتورهایی که سبب می شوند از آلومینیوم در این قسمت استفاده شود، وزن کم، شکل پذیری بالا، مقاومت بالا در برابر زنگ زدگی، هزینه کم برای نگهداری، عمرطولانی و عدم نیاز به رنگ کردن است. سبک بودن آلومینیوم باعث می شود که هزینه احداث بنا پایین آمده و همچنین زمان ساخت هم کاهش یابد. کشورهای چین و آمریکا بزرگترین مصرف کننده گان آلومینیوم در ساختمان سازی هستند.

از این عنصر در دستگیره های در، چارچوب پنجره و وسایل آشپزخانه هم استفاده می شود. عنصر به کار رفته در کتری، قابلمه، توستر و یخچال ها استفاده می شود. البته در ساخت برخی از تجهیزات ورزشی مانند وسایل باشگاه های گلف و توپ های تنیس نیز از آلومینیوم استفاده می شود.

صنایع برق

منیزیم و سیلیس برای افزایش خواص فیزیکی آلومینیوم به آن اضافه می کنند تا آلیاژی مقاوم از آلومینیوم به وجود آورند. اما آلیاژ حاصل، خاصیت هدایت الکتریکی ضعیف تری نسبت به آلومینیوم خواهد داشت. آلومینیوم ۶۰ درصد هدایت الکتریکی مس را دارد، ولی چگالی آن بسیار کمتر از مس است (۶/۲ در برابر۹ ) وزن رساناهای ساخته شده از آلومینیوم کمتر از نصف وزن رساناهای مسی است.

از دهه ۱۹۲۰ تا به الان آلومینیوم برای قسمت بالای دکل های انتقال برق فشار قوی به کار می رود. استحکام بالا به نسبت وزن کم، دلیلی می باشد که بتوان با آن دکل های بلند و مستحکمی ساخت که باعث کم شدن قیمت ها در سیستم انتقال نیرو می شود. آلومینیوم اغلب در برابر خوردگی مقاوم است.

مصارف وسایل با دوام

آلومینیوم بخش عمده ی کولرها، یخچال ها و فریزرها و ماشین لباسشویی را تشکیل می دهند. استفاده از آلومینیوم در این سه صنعت در ۱۵ سال اخیر ۲ برابر شده است. البته گفتنی است که استفاده از آلومینیوم در وسایل پخت و پز مثل اجاق گاز، رو به کاهش است، گفته شده که می تواند باعث بیماری آلزایمر شود. از این فلز به دلیل قابلیت انتقال گرمای بالا و وزن سبک آن و در مقابل خوردگی استفاده می شود.

ماشین ها و تجهیزات

این بخش شامل صنایع کشاورزی، ساختمان سازی و همچنین تجهیزات کارخانه ها است. این موارد شامل لوله های آبیاری، نردبان ها، داربست ها، وسایل اتصاالت و سخت افزارهای دیگر است.

تصفیه و گالوانیزه کردن فولاد

آلومینیوم در پروسه های مدرن تولید فولاد و برای پالایش فولاد هم به کار می رود. آلومینیوم به فولاد اضافه می شود تا خواص مکانیکی-فیزکی فولاد را تقویت کند. آلومینیوم به فولادهای دارای کربن کم اضافه می شود تا با کاهش میزان نیتروژن، میزان کشش آن را افزایش دهد. یکی از مصارف مهم آلومینیوم، استفاده از آن به عنوان محافظ ورقه های فولاد برای جلوگیری از زنگ زدگی است.

این ترکیب پوشاننده فولاد، شامل ۵۵% آلومینیوم، ۵/۴۳ %روی و ۵/۱ %سیلیسیم است. استفاده اصلی از آهن گالوانیزه و ترکیبات مشابه آن در صنایع اتومبیل سازی است که بیشتر برای خطوط انتقال سوخت، خطوط خنک کننده روغن و خطوط هدایت نیرو به کار می رود.

باتری ها

آلومینیوم در تولید و ذخیره سازی انرژی الکتریکی مورد آزمایش قرار گرفته است. استفاده از باتری های آلومینیوم هوا بخصوص در ماشین هایی که با انرژی الکتریسیته فعالیت می کنند، افزایش یافته است. البته این میزان در ماشین های دیگری که انرژی کمتری مصرف می کنند نیز بیشتر شده است. از سال ۱۹۸۸ تلاشی آغاز شده تا باتری های آلومینیوم هوا در مراکز سوییچ مخابراتی، جایگزین باتری های سرب اسید شوند.

باتری های این مراکز باید شرایط ویژه ای داشته باشند که سعی شده در محصولات لحاظ شود. این باتری ها بعنوان ذخیره باتری های سرب- اسید فعالیت می کنند و یا باتریی های که در صورت نقص در باتری‌ های سرب-‌ اسید از آن ها جهت امور مخابراتی استفاده می ‌شود.

نیمه رساناها

آلومینیوم یکی از موادی می باشد که پتانسیل های لازم برای تولید رساناهای با قدرت بالا را دارد. رساناهای با قدرت بالا، مواد یا آلیاژهایی هستند که مقاومتی در مقابل جریان برق ندارند و آن را بدون اتلاف انرژی و با سرعت منتقل می کنند. اکثر رساناها با قدرت بالا که تاکنون گسترش یافته اند و فقط در دمای بسیار پایین، فعالیت می کنند.

سایر مصارف

از آلومینیوم در مهمات سازی به میزان کم به کار می رود. آلومینیوم در ساخت تفنگ ها استفاده می شود تا قابلیت و کارایی آنها بالا برود. در بعضی موارد هم در کلت های کمری نیروهای پلیس و در بعضی از کشورها در ضرب سکه به کار می رود. از پودر آلومینیوم در صنایع معدنی نیز استفاده می شود.