Хөнгөн цагаан хайлшийн техникийн үзүүлэлтүүд
300 гаруй цутгаж боловсруулсан хайлш байдаг бөгөөд тэдгээрийн 50 нь өргөн хэрэглэгддэг. Эдгээрийг ихэвчлэн АНУ-д үүссэн, одоо дэлхий даяар хүлээн зөвшөөрөгдсөн дөрвөн оронтой тооллын системээр тодорхойлдог. Доорх хэсэгт цутгаж боловсруулсан хайлшуудын системийн талаар тайлбарлана. Цутгамал хайлшууд нь төстэй нэршилтэй бөгөөд таван оронтой тооллын систем ашигладаг.
Цутгамал хөнгөн цагаан хайлшны нэршилүүд
Хөнгөн цагаан нь ихэвчлэн зэс, цайр, магни, кремний, марганц, литийнтэй хайлшилдаг. Мөн бага хэмжээгээр хром, титан, цирконий, хар тугалга, бисмут, никель нэмж, төмөр нь үргэлж бага хэмжээгээр агуулагддаг.
300 гаруй цутгаж боловсруулсан хайлш байдаг бөгөөд тэдгээрийн 50 нь өргөн хэрэглэгддэг. Эдгээрийг ихэвчлэн АНУ-д үүссэн, одоо дэлхий даяар хүлээн зөвшөөрөгдсөн дөрвөн оронтой тооллын системээр тодорхойлдог. 1-р хүснэгт цутгаж боловсруулсан хайлшуудын системийг тайлбарлана. Цутгамал хайлшууд нь ижил нэршилтэй бөгөөд таван оронтой тооллын систем ашигладаг.
- Хувилгагч элемент байхгүй (99%+ хөнгөн цагаан) - 1XXX
- Хуургагч элемент Хөнгөн цагаан - 2XXX
- Хуургагч элемент Манган - 3XXX
- Хуургагч элемент Силикон - 4XXX
- Хуургагч элемент Магни - 5XXX
- Хуургагч элемент Магни + Силикон - 6XXX
- Хуургагч элемент Цайр - 7XXX
- Хуургагч элемент: Литийн болон бусад - 8XXX
1XXX гэж тэмдэглэсэн хайлшгүй цутгамал хөнгөн цагааны хайлшуудад сүүлийн хоёр цифр нь металлын цэвэршилтийг илэрхийлнэ. Эдгээр нь хөнгөн цагааны цэвэршилтийг хамгийн ойрын 0.01 хувиар илэрхийлэхдээ арван хэсэн цэгийн дараах сүүлийн хоёр цифртэй тэнцүү. Хоёр дахь цифр нь бохирдлын хязгаарт оруулсан өөрчлөлтийг заана. Хэрэв хоёр дахь цифр тэг бол байгалийн бохирдлын хязгаартай хайлшгүй хөнгөн цагаан, харин 1-ээс 9 хүртэлх цифр нь тус тусдаа бохирдуулагч эсвэл хайлш элементүүдийг илэрхийлнэ. 2XXX-аас 8XXX хүртэлх бүлгүүдэд сүүлийн хоёр цифр нь тухайн бүлгийн янз бүрийн хөнгөн цагаан хайлшуудыг тодорхойлно. Хоёр дахь цифр нь хайлшийн өөрчлөлтийг заана. Хоёр дахь цифр тэг бол анхны хайлш, 1-ээс 9 хүртэлх цифр нь дараалсан хайлшийн өөрчлөлтүүдийг илэрхийлнэ.
Үүнд ганцхан онцгой тохиолдол нь хэрэглэгч Хятадын, Британийн, Европын эсвэл Олон улсын холбогдох материалын стандартаар нэг буюу хэд хэдэн бодисын агууламжийг GB/T 26572-д заасан хязгаараас давсан байхыг шаарддаг материал ангиллыг захиалсан тохиолдол юм. Ийм тохиолдолд материал нь холбогдох материалын стандартад заасан шаардлагын дагуу тус бүрийн бодисын агууламжтай байна.
Физик шинж чанарууд
Шигшүүр
Алюминийн нягтрал нь ган эсвэл зэсийнхээс ойролцоогоор гуравны нэг тул энэ нь зах зээл дээр худалдаалагддаг хамгийн хөнгөн металлуудын нэг юм. Үүний үр дүнд үүссэн өндөр бат бэх ба жингийн харьцаа нь тээврийн салбарт ачаа тээвэрлэх багтаамжийг нэмэгдүүлэх эсвэл түлшний зарцуулалтыг бууруулахад чухал бүтцийн материал болгодог.
Хүч
Цэвэр хөнгөн цагаан нь өндөр суналтын бат бэхгүй. Гэсэн хэдий ч манган, силикон, зэс, магни зэрэг хайлшжуулагч элементүүдийг нэмснээр хөнгөн цагааны бат бэхийг нэмэгдүүлж, тодорхой хэрэглээнд зориулагдсан шинж чанартай хайлш гаргаж авч болно. Хөнгөн цагаан нь хүйтэн орчинд маш тохиромжтой. Температур буурах тусам суналтын бат бэх нь нэмэгдэж, хатуулаг чанараа хадгалдаг тул гангаас давуу талтай. Харин ган нь бага температурт хугархай болдог.
Зэврэлт тэсвэр
Агаартай харьцах үед хөнгөн цагаан дээр бараг л шууд аллюминийн оксидийн давхарга үүсдэг. Энэ давхарга нь зэврэлтээс маш сайн хамгаалдаг. Ихэнх хүчлүүдэд харьцангуй тэсвэртэй боловч шүлтүүдэд харьцангуй сул тэсвэртэй.
Дулааны дамжуулалт
Алюминий дулааны дамжуулалт гангаас ойролцоогоор гурван дахин их байдаг. Энэ нь алюминийг дулаан солилцогч зэрэг хөргөх, халаах зориулалтын төхөөрөмжүүдэд чухал материал болгодог. Мөн хоргүй учир алюминийг хоол хийх сав суулга, гал тогооны хэрэгслүүдэд өргөн ашигладаг.
Цахилгаан дамжуулах чадвар
Зэсээс гадна хөнгөн цагаан нь цахилгаан дамжуулагчаар ашиглахад хангалттай өндөр цахилгаан дамжуулах чадвартай. Хэдийгээр өргөн хэрэглэгддэг 1350 маркийн дамжуулах хайлшны дамжуулах чадвар нь аннельдсэн зэсийнхээс ердөө 62% орчим байдаг ч жин нь зэсийнхээс гурав дахин хөнгөн тул ижил жинтэй зэсээс хоёр дахин их цахилгаан дамжуулах боломжтой.
Тусгалын коэффициент
Хар туяанаас инфраулаан хүртэлх туяаг алюминийн хувьд цацрагийн энергийг маш сайн тусган харуулдаг. Харагдах гэрлийн тусгах чадвар нь ойролцоогоор 80–90% тул гэрэлтүүлгийн хэрэгсэлд өргөн хэрэглэгддэг. Тусгах чадварын ижил шинж чанарууд нь алюминийг зун нарны туяанаас хамгаалж, өвлийн дулааны алдагдлыг бууруулах дулаалгын материал болгодог.
Хөнгөн цагаангийн ерөнхий шинж чанарууд
| Өмч | Үнэ цэнэ |
| Атомын дугаар | 13 |
| Атомын жин (г/моль) | 26.98 |
| Валент байдал | 3 |
| Кристалл бүтэц | АНУ-ын Холбооны Харилцаа Холбооны Комисс |
| Хайлах температур (°C) | 660.2 |
| Халуусах цэг (°C) | 2480 |
| Дундаж тусгай дулаан багтаамж (0–100°C) (кал/г·°C) | 0.219 |
| Дулааны дамжуулалт (0–100°C) (кал/см·с·°C) | 0.57 |
| Шугаман өргөжилтийн коэффициент (0–100°C) (×10⁻⁶/°C) | 23.5 |
| 20°C-д цахилгаан эсэргүүцэл μΩ·см | 2.69 |
| Төрөлх нягт (г/см³) | 2.6898 |
| Уян хатуулагын модуль (ГПа) | 68.3 |
| Загасны харьцаа | 0.34 |
Механик шинж чанарууд
Хөнгөн цагаан эвдэрэлгүйгээр хүчтэй деформацид орж чаддаг. Энэ нь хөнгөн цагааныг ролл хийх, экструд хийх, татах, машин боловсруулах болон бусад механик аргуудаар хэлбэржүүлэх боломжийг олгодог. Мөн өндөр нарийвчлалтай цутгаж болно. Хуурамчлах, хүйтэн боловсруулалт болон дулааны боловсруулалтыг ашиглан хөнгөн цагааны шинж чанарыг тохируулан өөрчлөх боломжтой. Цэвэр хөнгөн цагаан нь ойролцоогоор 90 МПа таталтын бат бэхтэй байдаг ч зарим дулааны боловсруулалттай хайлшуудад энэ үзүүлэлт 690 МПа-аас давж нэмэгддэг.
Сонгогдсон хөнгөн цагаан хайлшуудын механик шинж чанарууд
| Хуулга | Темпер | Баталгаажуулалтын стресс 0.2% (МПа) | Суналтын бат бэх (МПа) | Хазайх бат бэх (МПа) | Уртсалт A5 (%) | Вэкерсийн хатуулаг (HV) |
| АА1050А | H12 | 85 | 100 | 60 | 12 | 30 |
| H14 | 105 | 115 | 70 | 10 | 36 | |
| H16 | 120 | 130 | 80 | 7 | - | |
| H18 | 140 | 150 | 85 | 6 | 44 | |
| O | 35 | 80 | 50 | 42 | 20 | |
| АА2011 | T3 | 290 | 365 | 220 | 15 | 100 |
| T6 | 300 | 395 | 235 | 12 | 115 | |
| АА3103 | H14 | 140 | 155 | 90 | 9 | 46 |
| O | 45 | 105 | 70 | 29 | 29 | |
| АА4015 | O | 45 | 110-150 | - | 20 | 30-40 |
| H12 | 110 | 135-175 | - | 4 | 45-55 | |
| H14 | 135 | 160-200 | - | 3 | - | |
| H16 | 155 | 185-225 | - | 2 | - | |
| H18 | 180 | 210-250 | - | 2 | - | |
| АА5083 | H32 | 240 | 330 | 185 | 17 | 95 |
| O/H111 | 145 | 300 | 175 | 23 | 75 | |
| АА5251 | H22 | 165 | 210 | 125 | 14 | 65 |
| 24 цаг | 190 | 230 | 135 | 13 | 70 | |
| H26 | 215 | 255 | 145 | 9 | 75 | |
| O | 80 | 180 | 115 | 26 | 46 | |
| АА5754 | H22 | 185 | 245 | 150 | 15 | 75 |
| 24 цаг | 215 | 270 | 160 | 14 | 80 | |
| H26 | 245 | 290 | 170 | 10 | 85 | |
| O | 100 | 215 | 140 | 25 | 55 | |
| АА6063 | O | 50 | 100 | 70 | 27 | 85 |
| T4 | 90 | 160 | 11 | 21 | 50 | |
| T6 | 210 | 245 | 150 | 14 | 80 | |
| АА6082 | O | 60 | 130 | 85 | 27 | 35 |
| T4 | 170 | 260 | 170 | 19 | 75 | |
| T6 | 310 | 340 | 210 | 11 | 100 | |
| АА6262 | T6 | 240 | 290 | - | 8 | - |
| T9 | 330 | 360 | - | 3 | - | |
| АА7075 | O | 105-145 | 225-275 | 150 | 9 | 65 |
| T6 | 435-505 | 510-570 | 350 | 5 | 160 |
Хөнгөн цагаан стандартууд
Хуучин BS1470 стандартыг есөн EN стандартаар сольсон. EN стандартуудыг доорх хүснэгтэнд өгөгдсөн.
Цайрд зориулсан Хятадын стандартууд
| Стандарт | Хүрээ |
| GB/T 3880.1 | Цутгамал хөнгөн цагаан болон хөнгөн цагаан хайлшын хавтан, хуудас, тууз нийлүүлэх техникийн нөхцөл (ерөнхий үзлэг, нийлүүлэлтийн шаардлага). |
| GB/T 3880.2 | Хэвлэн боловсруулсан хөнгөн цагаан болон хөнгөн цагаан хайлшын хавтан, хуудас, туузны механик шинж чанарууд. |
| GB/T 3880.3 | Хэвлэн гаргасан хөнгөн цагаан болон хөнгөн цагаан хайлшны хавтан, хуудас, туузны хэмжээ ба тэсвэр (гаралт зузаан, өргөн, урт болон хэлбэрийн тэсвэрийн шаардлагыг халуун болон хүйтэн цувисан бүтээгдэхүүнд нэг стандартаар тогтоосон; EN 485-3/485-4 стандартыг нэгтгэсэн). |
| GB/T 16475 (ихэвчлэн ашиглагддаг) | Гар аргаар боловсруулсан хөнгөн цагаан болон хөнгөн цагаан хайлшуудын хатуурлын зэрэглэлүүд (T4, T6, H14 гэх мэт Хятадын хатуурлын систем; EN 515 стандартын адил үүрэгтэй). |
| GB/T 3190 | Хэвлэн боловсруулсан хөнгөн цагаан болон хөнгөн цагаан хайлшуудын химийн найрлага (1050, 3003, 5052, 6061, 7075 гэх мэт хайлшны цувралыг тодорхойлдог; EN 573-3 стандартын “химийн” хэсгийг үйлдлийн хувьд хамардаг). |
- CN стандартууд нь хуучин BS1470 стандартаас дараах талуудаар ялгаатай:
- Химийн найрлага – өөрчлөгдөөгүй.
- Хуванцар тоон систем – өөрчлөгдөөгүй.
- Дулааны боловсруулалттай хайлшуудын температурын заалтууд одоо илүү өргөн хүрээний тусгай температуудыг хамардаг. Стандарт бус хэрэглээнд зориулан T-ээс хойш дөрвөн оронтой цифрүүдийг нэвтрүүлсэн (жишээ нь T6151).
- Дулааны боловсруулалт хийх боломжгүй хайлшуудын температурын заалтуудыг – одоо байгаа температурын төлөвүүд өөрчлөгдөөгүй боловч тэдгээрийг хэрхэн үүсгэдэг талаар илүү бүрэн тодорхойлсон. Зөөлөн (O) температур одоо H111 болж, дунд зэргийн температур H112 шинээр нэвтрүүлсэн. 5251 зэрэглэлийн хайлшны температур төлөвүүдийг одоо H32/H34/H36/H38 гэж (H22/H24 гэх мэттэй тэнцүү) харуулдаг болсон. H19/H22 болон H24-ийг одоо тусдаа харуулдаг болсон.
- Механик шинж чанарууд – өмнөх үзүүлэлтүүдтэй адил хэвээр байна. Одоо туршилтын гэрчилгээнд 0.2% нотлох ачааллыг заавал зааж өгөх ёстой.
- Тэсвэрлэх хязгааруудыг янз бүрийн хэмжээгээр чангатгасан.
Дулааны боловсруулалт
- Хөнгөн цагаан хайлшуудад дараах төрлийн дулааны боловсруулалтыг хэрэглэж болно:
- Гомогенизаци – цутгасны дараа халаах аргаар ялгаралтыг арилгах.
- Аннелинг – 1XXX, 3XXX болон 5XXX зэрэг хүйтэн боловсруулалтаар хатууруулсан хайлшуудыг хүйтэн боловсруулалтын дараа хатууралтыг арилгах зорилгоор ашиглагддаг.
- Шүршилт эсвэл насжилт хатууруулалт (2XXX, 6XXX болон 7XXX хайлшууд).
- Цутгамал хатууруулах халаалт нь шингээх хатууруулалттай хайлшуудыг хөгшрүүлэхээс өмнө явуулдаг.
- Хатууруулах бүрхүүл хатаах зориулалттай шарах
- Халуун боловсруулалтын дараа заасан дугаарт залгавар үсэг нэмдэг.
- F залгавар нь “хуурамчаар үйлдсэн” гэсэн утгатай.
- O гэдэг нь “халааж хөгцөлсөн боловсруулсан бүтээгдэхүүн” гэсэн утгатай.
- T гэдэг нь “халааж боловсруулсан” гэсэн үг юм.
- W нь материал шингэлтийн халаалтаар боловсруулагдсан гэсэн үг юм.
- H нь халааж боловсруулах боломжгүй, хүйтэн боловсруулалт эсвэл суналтын улмаас хатууруулсан хайлшуудыг заадаг.
- Халуун боловсруулалт хийх боломжгүй хайлшууд нь 3XXX, 4XXX болон 5XXX бүлгүүдэд хамаарна.
Хөнгөн цагаан болон хөнгөн цагааны хайлшуудын дулааны боловсруулалтын тэмдэглэгээнүүд
| Хугацаа | Хүрээ |
| T1 | Өндөр температурт хэлбэржүүлсний дараа хөргөж, байгалийн аргаар боловсорсон. |
| T2 | Өндөр температурт хэлбэржүүлсний дараа хөргөж, хүйтэн боловсруулж, байгалийн аргаар хугацаа өнгөрүүлсэн. |
| T3 | Шийдлийг дулааны боловсруулалт хийж, хүйтэн боловсруулалт хийж, байгалийн аргаар хөгшрүүлэн ихээхэн тогтвортой төлөвт хүргэсэн. |
| T4 | Шийдлийг дулааны боловсруулалт хийж, байгалийн аргаар хөгшрүүлэн харьцангуй тогтвортой төлөвт хүргэсэн. |
| Т5 | Өндөр температурт хэлбэржүүлсний дараа хөргөж, дараа нь хиймэл байдлаар хугацаа өгч хөгжүүлсэн. |
| T6 | Шингэнийг дулааны боловсруулалт хийж, дараа нь хиймэл байдлаар хөгшрүүлсэн. |
| T7 | Шийдлийг дулааны боловсруулалт хийж, хэтэрхий удаан хугацаанд тогтворжуулсан. |
Ажлын хатуужил
Дулааны боловсруулалт хийх боломжгүй хайлшуудын шинж чанарыг хүйтэн боловсруулалтаар тохируулж болно. Хүйтэн цувилт нь үүний тод жишээ юм.
Эдгээр тохируулсан шинж чанарууд нь хүйтэн боловсруулалтын зэрэг болон боловсруулалтын дараа халаах эсвэл тогтворжуулах дулааны боловсруулалт хийгдсэн эсэхээс хамаарна.
Эдгээр боловсруулалтыг тодорхойлох нэр томъёонд O, F эсвэл H үсэг болон түүнээс хойш нэг буюу хэд хэдэн тоо ашигладаг. Доорх хүснэгтэд зааснаар эхний тоо нь боловсруулсан төлөвийг, хоёр дахь тоо нь харшлуулах зэргийг илэрхийлнэ.
Дулааны боловсруулалт хийх боломжгүй хайлшны заалтууд
| Хугацаа | Тайлбар |
| H1X | Ажлын явцад хатуужсан |
| H2X | Ажлын явцад хатуужсан ба хэсэгчлэн аннельдсэн |
| H3X | Бага температурын боловсруулалтаар хатуужсан ба тогтворжсон |
| H4X | Ажлын явцад хатуужсан ба зууханд хатаасан |
| HX2 | Квартер хатуу - ажиллах зэрэг |
| HX4 | Хагас хатуу - ажлын зэрэг |
| HX6 | Гурван хагас хатуу - ажлын зэрэг |
| HX8 | Бүтэн хатуу - ажлын зэрэг |
Тавганы температурын кодууд
| Код | Тайлбар |
| H112 | Хэлбэржүүлэх явцад тодорхой хэмжээгээр харшилжуулалттай боловч толбо хатууруулах эсвэл дулааны боловсруулалтын хэмжээг тусгайлан хянадаггүй хайлшууд. Зарим бат бэх байдлын хязгаарлалт үйлчилнэ. |
| H321 | Хяналттай H32 темперлэлтэд шаардлагатай хэмжээнээс бага зэргээр хатууруулан боловсруулсан. |
| Х323 | Хүчдэлийн корозион хагаралд хангалттай тэсвэртэй болгох зорилгоор тусгайлан үйлдвэрлэсэн H32-ын нэг хувилбар. |
| H343 | Хүчдэлийн зэврэлт хагаралтанд хангалттай тэсвэртэй болгох зорилгоор тусгайлан үйлдвэрлэсэн H34-ийн нэг хувилбар. |
| H115 | Хавтан хуяг. |
| H116 | Цацрагт тэсвэртэй тусгай хатууруулалт. |
