یکی از مهم‌ترین عوامل مؤثر بر کیفیت پروفیل‌های آلومینیومی، عیار شمش و میزان ناخالصی‌های موجود در آن است. از آنجایی که فرآیند اکستروژن کاملاً وابسته به ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی شمش اولیه است، کوچک‌ترین تغییر در آلیاژ، مقدار عناصر همراه و مقدار خلوص می‌تواند نتیجه نهایی را به طور چشمگیری تحت تأثیر قرار دهد. در این مقاله تیم آلومیناژ به‌طور تخصصی بررسی می‌کنیم که عیار شمش و ناخالصی‌ها چگونه خواص مکانیکی، ظاهری و عملکردی پروفیل آلومینیومی را تغییر می‌دهند.

اهمیت عیار شمش در تولید پروفیل آلومینیومی

عیار شمش یعنی میزان خلوص آلومینیوم و درصد آلیاژهایی مانند منیزیم، سیلیسیم، مس، منگنز و… که مشخص‌کننده کیفیت نهایی پروفیل هستند.

۱. تأثیر عیار بالا بر اکستروژن

شمش‌هایی با خلوص بالا دارای ساختار بلوری منظم‌تر بوده و در مقابل فشار اکستروژن بهتر رفتار می‌کنند. این ویژگی باعث می‌شود:

• پروفیل یکنواخت‌تر شکل بگیرد
• تاب‌برداشتگی کاهش یابد
• کیفیت سطحی بهبود پیدا کند
• نرخ تولید بالاتر شود

۲. تأثیر عیار پایین

شمش‌هایی با عیار پایین معمولاً حاوی ناخالصی‌های بیشتری مثل آهن، روی، یا سرب هستند که موجب:

• کاهش انعطاف‌پذیری
• سخت اکسترود شدن
• افزایش استهلاک قالب
• ایجاد خطوط و نقص‌های سطحی در پروفیل می‌شوند.

نقش ناخالصی‌ها در کیفیت پروفیل

وجود ناخالصی‌ها در شمش آلومینیوم نتیجه استفاده از مواد بازیافتی بی‌کیفیت، کنترل ضعیف کوره یا عدم پالایش مناسب مذاب است. ناخالصی‌ها باعث اختلال در ساختار آلیاژ شده و مستقیم بر کیفیت مکانیکی و ظاهری اثر می‌گذارند.

۱. تأثیر ناخالصی‌ها بر خواص مکانیکی

کاهش استحکام و مقاومت

وجود عناصر اضافی مانند آهن و مس در مقادیر بیش از استاندارد، باعث ایجاد فازهای شکننده در ساختار آلومینیوم شده و مقاومت آن را کاهش می‌دهد.

کاهش انعطاف‌پذیری

افزایش سرب یا روی، پروفیل را شکننده‌تر می‌کند و باعث ترک‌خوردگی در زمان خم‌کاری یا اتصال مکانیکی می‌شود.

کاهش عمر مفید

در محیط‌های مرطوب، ناخالصی‌ها باعث افزایش خوردگی گالوانیکی می‌شوند و عمر پروفیل را کاهش می‌دهند.

تأثیر ناخالصی‌ها بر کیفیت ظاهری

ایجاد خطوط سیاه و لکه روی سطح پروفیل

وجود آهن، کربن یا ترکیبات غیرآلومینیومی در هنگام اکستروژن روی سطح نمایان شده و باعث کاهش زیبایی ظاهری می‌شود.

یکنواخت نبودن رنگ در زمان آنادایز

ناخالصی‌ها باعث می‌شوند جذب رنگ در فرآیند آنادایز یا رنگ پودری یکنواخت نباشد و سطح، روشن و تیره شود.

کاهش براقیت و ایجاد خش

ناخالصی‌های جامد هنگام عبور از قالب، روی سطح پروفیل خش یا فرورفتگی ایجاد می‌کنند.

استانداردهای مهم آلیاژی برای جلوگیری از افت کیفیت

برای تولید پروفیل‌های باکیفیت، معمولاً از آلیاژهای سری ۶۰۰۰ مانند ۶۰۶۳، ۶۰۶۱ و ۶۰۰۵ استفاده می‌شود. در این آلیاژها:

• ترکیب سیلیسیم و منیزیم باید کاملاً کنترل‌شده باشد
• مقدار آهن نباید بیش از ۰.۳۵٪ باشد
• عناصر ناسازگار مثل سرب یا روی باید در حد کمّی باقی بمانند
• ناخالصی کل باید کمتر از ۰.۵٪ باشد

کنترل دقیق این مقادیر باعث افزایش کیفیت سطح، قابلیت ماشین‌کاری، مقاومت خوردگی و ظاهر پروفیل می‌شود.

تأثیر مواد اولیه بازیافتی بر کیفیت نهایی پروفیل

استفاده از آلومینیوم بازیافتی در صورتی که پالایش و آلیاژسازی دقیقی انجام نشود، منجر به:

• افزایش قابل توجه ناخالصی‌ها
• کاهش مقاومت و انعطاف
• ناهماهنگی ساختاری در پروفیل
• ایجاد نقص‌های سطحی در اکستروژن

می‌شود. بسیاری از کارخانه‌های حرفه‌ای از شمش خالص یا Billet با استاندارد اروپایی استفاده می‌کنند تا کیفیت ثابت بماند.

راهکارهای تولیدکنندگان برای کاهش ناخالصی‌ها

تصفیه مذاب با فیلترهای سرامیکی

ناخالصی‌های فلزی و غیر فلزی به‌طور مؤثر حذف می‌شوند.

هم‌زدن کنترل‌شده مذاب

سبب یکنواخت شدن آلیاژ و کاهش تجمع مواد ناسازگار می‌شود.

استفاده از گاززدایی (Degassing)

هیدروژن اضافی که باعث تخلخل در پروفیل می‌شود، از بین می‌رود.

کنترل دقیق ترکیب شیمیایی شمش

آزمایشات اسپکتروفتومتری استاندارد برای هر ذوب انجام می‌شود.

سوالات متداول

1. عیار شمش چه تأثیری بر استحکام پروفیل دارد؟

عیار بالاتر باعث افزایش یکنواختی ساختاری و بهبود استحکام و مقاومت مکانیکی پروفیل می‌شود.

2. کدام ناخالصی‌ها بیشترین تأثیر منفی را دارند؟

عناصر آهن، سرب، روی و مس در مقادیر زیاد باعث کاهش استحکام، افزایش شکنندگی و افت کیفیت سطحی می‌شوند.

3. چرا پروفیل‌هایی با شمش بی‌کیفیت در رنگ آنادایز یکنواخت نیستند؟

به علت تفاوت در ساختار کریستالی ناشی از ناخالصی‌ها، جذب رنگ در سطح یکسان نیست و لکه‌های روشن و تیره ایجاد می‌شود.

4. آیا استفاده از شمش بازیافتی همیشه بد است؟

خیر. اگر پالایش و کنترل کیفی دقیق انجام شود، می‌توان شمش بازیافتی باکیفیت نیز تولید کرد. مشکل زمانی است که کنترل عناصر آلیاژی دقیق نباشد.