شمش آلومینیوم

شمش آلومینیوم (Aluminum Ingot) قطعه هایی از آلومینیوم خالص یا آلیاژ آن هستند که به شکل مکعب مستطیل یا دیگر اشکال استاندارد ریخته گری میشوند. این شمش ها به عنوان ماده اولیه در صنایع مختلف استفاده میشوند و پس از ذوب شدن، برای تولید محصولات نهایی مانند ورق، فویل، پروفیل، قطعات خودرو و غیره شکل دهی میشوند.

 ویژگی شمش آلومینیوم

1. سبکی: چگالی کم آلومینیوم (حدود ۲.۷ گرم بر سانتی مترمکعب) آن را برای صنایع حمل و نقل (هواپیما، خودرو) ایده آل میکند.
2. رسانایی الکتریکی و حرارتی: در صنایع الکترونیک و انتقال برق کاربرد دارد.
3. مقاومت در برابر خوردگی: اکسیداسیون سطحی، لایه ای محافظ ایجاد میکند.
4. قابلیت بازیافت: بدون کاهش کیفیت، بارها ذوب و استفاده می شود.
5. انعطاف پذیری در آلیاژسازی: با افزودن عناصری مانند مس، منیزیم یا سیلیسیم، خواص مکانیکی بهبود می یابد.

 فرآیند تولید پودر آلومینیوم

پودر آلومنیوم به  صورت :

1. استخراج از بوکسیت: بوکسیت (سنگ معدن آلومینیوم) طی فرآیند بایر به آلومینا (Al₂O₃) تبدیل میشود.
2. الکترولیز: آلومینا در کوره الکترولیز (Hall-Héroult) به آلومینیوم مذاب تبدیل میشود.
3. ریخته گری: آلومینیوم مذاب در قالب شمش ریخته شده و پس از سرد شدن، بسته بندی میشود.

بیشتر بخوانید :ویژگی پودر آلومینیوم

 انواع شمش آلومینیوم

شمش آلومینیوم بر اساس ترکیب شیمیایی، روش تولید، شکل فیزیکی و کاربرد به انواع مختلفی تقسیم بندی میشوند. در زیر به معرفی جامع انواع شمش آلومینیوم پرداخته می شود:

1- دسته بندی بر اساس منشأ تولید

شمش اولیه (Primary Ingot): 

• از احیای مستقیم سنگ معدن بوکسیت و طی فرآیند الکترولیز تولید میشود.
• خلوص بالا (معمولاً بالای ۹۹.۷٪ آلومینیوم) و عاری از ناخالصی های فلزی.
• کاربرد: صنایع حساس مانند هوافضا، الکترونیک و تولید آلیاژهای خاص.

شمش ثانویه (Secondary Ingot): 

• از بازیافت ضایعات آلومینیوم (قراضه، قوطی های نوشیدنی، قطعات مستعمل) تولید می شود.
• هزینه تولید پایین تر و سازگار با محیط زیست.
• ممکن است حاوی ناخالصی های جزئی باشد.
• کاربرد: صنایع ساختمانی، خودروسازی و تولید محصولات غیرحساس.

 2- دسته بندی بر اساس ترکیب شیمیایی

شمش آلومینیوم به دو گروه کلی تقسیم می شوند:

 الف) شمش آلومینیوم خالص (Unalloyed): 

• سری ۱xxx (مانند ۱۰۵۰، ۱۱۰۰):
• حداقل ۹۹٪ آلومینیوم خالص.
• رسانایی الکتریکی و حرارتی بالا، مقاومت در برابر خوردگی.
• کاربرد: کابل برق، فویلهای غذایی، رادیاتورها.

 ب) شمش آلیاژی (Alloyed): 

بر اساس استاندارد Aluminum Association (AA)، آلیاژ آلومینیوم به سری زیر تقسیم می شوند:

سری ۲xxx (آلیاژ آلومینیوم-مس): 

•  مثال: آلیاژ ۲۰۲۴، ۲۰۱۷.
• مقاومت مکانیکی بالا و مناسب برای عملیات حرارتی.
• کاربرد: ساخت قطعات هواپیما، صنایع نظامی.

سری ۳xxx (آلیاژ آلومینیوم-منگنز): 

• مثال: آلیاژ ۳۰۰۳، ۳۰۰۴.
• مقاومت عالی در برابر خوردگی و شکل پذیری بالا.
• کاربرد: بدنه خودروها، مخازن تحت فشار.

سری ۵xxx (آلیاژ آلومینیوم-منیزیم): 

• مثال: آلیاژ ۵۰۵۲، ۵۰۸۳.
• مقاومت در محیط های نمکی و دریایی.
• کاربرد: ساخت کشتی ها، پل ها و سازه های دریایی.

سری ۶xxx (آلیاژ آلومینیوم-منیزیم-سیلیسیم): 

• مثال: آلیاژ ۶۰۶۱، ۶۰۶۳.
• تعادل بین استحکام، جوش پذیری و مقاومت به خوردگی.
• کاربرد: پروفیل های ساختمانی، قطعات خودرو.

سری ۷xxx (آلیاژ آلومینیوم-روی): 

• مثال: آلیاژ ۷۰۷۵، ۷۰۵۰.
• استحکام بسیار بالا (نزدیک به فولاد).
• کاربرد: صنایع هوافضا، تجهیزات ورزشی.

سری ۸xxx (سایر آلیاژها): 

• مثال: آلیاژ ۸۰۱۱، ۸۰۲۱.
• حاوی عناصری مانند لیتیوم یا قلع.
• کاربرد: باتری ها، صنایع شیمیایی.

 دسته بندی بر اساس شکل فیزیکی

شمش ریخته گری (Cast Ingot): 

• شکل مکعب مستطیل یا ذوزنقه ای با وزن بین ۵ تا ۱۰۰۰ کیلوگرم.
• برای ذوب مجدد در صنایع ریخته گری استفاده می شود.

بیلت (Billet): 

• شمش استوانه ای یا مربعی با سطح مقطع کوچک (معمولاً قطر ۷۵ تا ۲۰۰ میلیمتر).
• کاربرد: اکستروژن برای تولید پروفیل ها و لوله ها.

اسلب (Slab): 

• شمش تخت و پهن با ضخامت کم.
• کاربرد: نورد برای تولید ورق و فویل.

تاد بار (T-Bar): 

• شمش با سطح مقطع T شکل.
• کاربرد: ریخته گری در قالبهای خاص.

 دسته بندی بر اساس استاندارد بین المللی

استاندارد ASTM (آمریکا): 

• مانند ASTM B233 برای شمش های اکستروژنی.

استاندارد EN (اروپا): 

• مانند EN 576 برای آلومینیوم خالص.

استاندارد JIS (ژاپن): 

• مانند JIS H 2108 برای شمش های ریخته گری.

استاندارد ملی ایران (ISIRI): 

• مانند ISIRI 3702 برای شمش های آلومینیومی.

شمش ویژه

شمش با خلوص فوق بالا (High Purity): 

• خلوص ۹۹.۹۹٪ (گرید ۱۰۹۰) برای صنایع نیمه رساناها و اپتیک.

شمش مخصوص ریخته گری تحت فشار (Die Casting): 

•   – آلیاژهایی مانند ADC12 (حاوی سیلیسیم، مس و روی).

شمش پیش آلیاژ شده (Master Alloy): 

• حاوی غلظت بالایی از عناصر آلیاژی (مانند تیتانیوم، بور) برای تنظیم ترکیب مذاب.

 نکات کلیدی در انتخاب شمش آلومینیوم

1. صنعت هدف: هوافضا نیازمند شمش با خلوص بالا (سری ۲xxx یا ۷xxx)، در حالی که ساختمان سازی از سری ۶xxx استفاده میکند.
2. فرآیند تولید: انتخاب بین شمش ریخته گری، بیلت یا اسلب به روش شکل دهی نهایی بستگی دارد.
3. هزینه: شمش ثانویه مقرون به صرفه ترند، اما برای کاربرد حساس، شمش اولیه ضروری است.

 کاربردها:

• صنعت حمل ونقل: بدنه خودروها، قطعات هواپیما.
• ساختمان سازی: پنجره، درب، نماهای شیشه ای.
• بسته بندی: قوطی های نوشیدنی، فویل های غذایی.
• الکترونیک: کابل های انتقال برق، رادیاتورها.

 استانداردها:

• بین المللی: ISO 209, ASTM B233.
• ایران: استاندارد ملی ۳۷۰۲ مرتبط با شمش های آلومینیومی.

 بازار جهانی:

چین، روسیه، هند، کانادا و امارات از تولیدکنندگان عمده هستند. قیمت شمش ها تحت تأثیر هزینه انرژی، قیمت آلومینا و تقاضای صنایع است.