الألومنيوم EN AW-1200: التركيب، الخواص، دليل التصلب والتطبيقات

نظرة شاملة

EN AW-1200 هو جزء من سلسلة سبائك الألمنيوم المطروقة 1xxx، ويمثل الألمنيوم التجاري النقي مع محتوى ألمنيوم لا يقل عادة عن 99.0%. تتميز عائلة 1xxx بمحتوى سبائكي منخفض جداً وتصنف ضمن السبائك غير القابلة للمعالجة الحرارية؛ حيث يتم تحقيق القوة الميكانيكية بشكل رئيسي من خلال تقسية التشوه (العمل) بدلاً من تقسية الترسيب.

تشمل العناصر الرئيسية للسبائك والشوائب في EN AW-1200 الحديد والسيليكون كالمخلفات الأساسية، مع مستويات ضئيلة من النحاس والمنغنيز والمغنيسيوم والزنك والكروم والتيتانيوم. تؤثر هذه العناصر الثانوية على قابلية التشكيل والتوصيل والتركيب الحبيبي لكنها لا تشكل مراحل تقوية ملحوظة كما يحدث في أنظمة السبائك الأخرى.

الخصائص الرئيسية لـ EN AW-1200 هي التوصيل الكهربائي والحراري الممتاز، مقاومة التآكل الجيدة جداً في العديد من البيئات، الليونة والتشكيل المتميزان في الحالة المذهبنة، وقابلية اللحام الممتازة. وتعتبر القوة الميكانيكية منخفضة مقارنة بدرجات الألمنيوم السبائكية، لكن طراوة المعدن وسهولة التشغيل تجعله مفيداً حيث يكون التشكيل أو التوصيل أو الوصل الأولوية التصميمية.

تستخدم EN AW-1200 في صناعات متنوعة مثل الكهرباء والإلكترونيات (قضبان التوصيل، الرقائق، الموصلات)، معدات العمليات الكيميائية، المكونات المعمارية، التعبئة والرقائق، وبعض مكونات النقل حيث تتفوق مقاومة التآكل وقابلية التشكيل على الحاجة لقوة عالية. يختار المهندسون EN AW-1200 حيث تكون أعلى توصيلية، وقابلية تشكيل متفوقة، وتكلفة منخفضة، وتصنيع بسيط أولوية أعلى من القوة الميكانيكية القصوى.

درجات المعالجة (Temper)

درجة المعالجة	مستوى القوة	الاستطالة	القابلية للتشكيل	قابلية اللحام	ملاحظات
O	منخفضة	عالية	ممتازة	ممتازة	مذهبن بالكامل، أقصى ليونة وتوصيل
H12	منخفضة–متوسطة	متوسطة	جيدة جداً	ممتازة	تقسية جزئية عن طريق التشوه، تحافظ على قابلية تشكيل جيدة
H14	متوسطة	متوسطة	جيدة	ممتازة	درجة نص متصلدة تجارية شائعة لقوة معتدلة
H16	متوسطة–عالية	أقل	مقبولة	ممتازة	درجة للقوة الأعلى مع انقاص الليونة
H18	عالية	منخفضة	محدودة	ممتازة	تشديد كبير نتيجة للتشوه، قدرة تشكيل محدودة
H22	منخفضة–متوسطة	متوسطة	جيدة جداً	ممتازة	مثبتة بمعالجة حرارية بعد العمل البارد
H24	متوسطة	متوسطة	جيدة	ممتازة	مشددة جزئياً ثم مذهبنة لتثبيت الخصائص
H26	متوسطة–عالية	أقل	مقبولة	ممتازة	زيادة القوة عبر مزيد من العمل البارد
H111	منخفضة–متوسطة	جيدة	جيدة جداً	ممتازة	عمل بارد بسيط بخصائص محكومة

تتحكم درجات المعالجة لـ EN AW-1200 في القوة بشكل رئيسي من خلال درجة العمل البارد المطبقة أثناء المعالجة. يوفر المعدن المذهبن (درجة O) أفضل ليونة وأعلى توصيل، في حين أن درجات H تتبادل الليونة وقابلية التشكيل مقابل زيادة مقاومة الشد ومقاومة الخضوع عبر تقسية التشوه.

تظل قابلية اللحام ممتازة عبر جميع درجات المعالجة لأن السبائك عبارة عن ألومنيوم نقي أساساً، لكن يجب مراعاة عكسية العمل البارد والليونة الموضعية الناتجة حول مناطق تأثر الحرارة باللحام عند اختيار درجة لمعادن مشكّلة أو تتحمل الأحمال.

التركيب الكيميائي

العنصر	النسبة المئوية	ملاحظات
Al	الباقي (~99.0)	العنصر الأساسي؛ الباقي بعد الشوائب.
Si	≤ 0.30 (المستويات النموذجية بين 0.03–0.15)	مخلفات من الإنتاج، قد تحسن السيولة قليلاً.
Fe	≤ 0.60 (النطاق النموذجي 0.20–0.50)	عنصر مخلفات رئيسي؛ يؤثر بشكل معتدل على التركيب الحبيبي والقوة.
Mn	≤ 0.05	منخفض جداً؛ تأثير تقوية ضئيل عند هذه المستويات.
Mg	≤ 0.03	ضئيل، لا يُنتج تقسية عمرية في هذه السبائك.
Cu	≤ 0.05	مستويات منخفضة؛ يمكن أن تقلل قليلاً من مقاومة التآكل إذا كانت موجودة.
Zn	≤ 0.05	آثار ضئيلة؛ تأثير تقوية غير ملحوظ.
Cr	≤ 0.05	آثار ضئيلة، قد تؤثر على ثبات الحبيبات أثناء المعالجة.
Ti	≤ 0.03	يستخدم غالباً كمكرر للحبيبات، موجود بكميات ضئيلة.
أخرى	≤ 0.15 الإجمالي	تشمل مخلفات أخرى مثل Ni و V و Sn، إلخ.

تُهيمن على أداء EN AW-1200 المحتويات العالية من الألمنيوم النقي؛ حيث تراقب مستويات العناصر الشائبة لتحافظ على توصيلية كهربائية وحرارية عالية وليونة محفوظة. تؤثر الإضافات أو المخلفات الطفيفة على إعادة التبلور، حجم الحبيبات، وجودة السطح أثناء الدرفلة والتشكيل، لكنها لا تولد سلوك تقسية ترسيب كما في سبائك السلسلة 2xxx–7xxx.

الخصائص الميكانيكية

يعرض EN AW-1200 سلوك شد مميز للألمنيوم التجاري النقي: قوة شد منخفضة نسبياً مع استطالة ملحوظة حتى الانهيار في الحالة المذهبنة وزيادة متوقعة في القوة مع العمل البارد. قوة الخضوع منخفضة في حالة O لكنها تزداد بشكل كبير وبطريقة يمكن التحكم بها مع درجات H، مما يسمح للمصممين بضبط الخصائص عبر التشوه البارد. الاستطالة ممتازة في درجة O (غالباً أكثر من 20–30% حسب السُمك) وتنخفض مع زيادة تقسية التشوه.

تكون الصلادة منخفضة في EN AW-1200 مقارنة بالسلاسل السبائكية؛ قيم صلادة برينيل النموذجية في العشرينات الدنيا HB في المادة المذهبنة وتزداد بشكل معتدل مع درجات H. أداء التعب مقبول للعديد من التطبيقات الدورية لكنه أقل من سبائك الألمنيوم المشددة بالتشوه أو السبائكية؛ تتحسن مقاومة التعب بالعمل البارد لكنها محدودة بسبب غياب تقسية الترسيب. تؤثر السماكة والسُمك على القراءات الميكانيكية: حيث تظهر السماكات الأنحف قوة ظاهرة أعلى نتيجة للتشوه الناجم عن المعالجة وطبقات التصلب السطحي.

الخاصية	درجة O / المذهبنة	درجة مفتاحية (مثل H14)	ملاحظات
قوة الشد	~60–110 MPa	~110–160 MPa	تتفاوت القيم حسب السماكة والدرجة؛ درجات H تضاعف تقريباً القوة مقارنة بـ O.
قوة الخضوع	~25–60 MPa	~70–120 MPa	تزداد قوة الخضوع مع العمل البارد؛ قيم O منخفضة جداً.
الاستطالة	~25–40%	~8–20%	ليونة عالية في O؛ تنخفض تدريجياً مع زيادة تقسية التشوه.
الصلادة	~15–30 HB	~30–45 HB	صلادة منخفضة إجمالاً؛ تزداد مع درجة العمل البارد.

الخصائص الفيزيائية

الخاصية	القيمة	ملاحظات
الكثافة	2.71 g/cm³	قياسية للألمنيوم؛ مفيدة لحسابات الكتلة والصلابة.
مدى الانصهار	~650–660 °C	انصهار أحادي الطور قريب من نقطة الألمنيوم النقي.
التوصيل الحراري	~220–240 W/m·K (عند 20 °C)	عالي جداً، قريب من الألمنيوم النقي؛ ممتاز لتطبيقات تبديد الحرارة.
التوصيل الكهربائي	~55–63 % IACS	توصيل كهربائي عالي يجعله مناسباً للوصلات والقضبان الكهربائية.
السعة الحرارية النوعية	~0.90 kJ/kg·K (0.214 kcal/kg·°C)	سعة حرارية جيدة مفيدة في التصميم الحراري.
التمدد الحراري	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	تمدد نموذجي للألمنيوم؛ يجب أخذه في الاعتبار في التجميعات.

تعكس الخصائص الفيزيائية لـ EN AW-1200 تركيبه شبه النقي، مما يجعله جذاباً لإدارة الحرارة والتطبيقات الكهربائية. يستفيد المصممون الذين يعتمدون على التوصيل أو الهياكل خفيفة الوزن من مزيج السبائك بين الكثافة المنخفضة، والتوصيل الحراري والكهربائي العالي، والتمدد الحراري المدروس.

نظراً لأن مدى الانصهار وسلوك الأكسدة يتبعان تقريباً سلوك الألمنيوم النقي، فإن المعالجة (مثل اللحام بالنحاس أو اللحام بالنقطة أو اللحام بالقوس) تتبع الممارسات المعتمدة للألمنيوم عالي النقاء؛ ويعد اختيار الفلوروكس المناسب وإعداد السطح من العوامل الحاسمة لضمان جودة الوصلات المثلى.

أشكال المنتج

الشكل	السماكة/الحجم النموذجي	سلوك القوة	المطابقات الشائعة	ملاحظات
ألواح	0.15 mm – 6 mm	تتغير القوة حسب المطابقة وقصر البرودة	O, H12, H14, H24	يُستخدم على نطاق واسع للكسوة، الرقائق، والألواح المعمارية
صفائح	>6 mm – أكثر من 30 mm	تقوية منخفضة من العمل على البارد في الصفائح السميكة	O, H22	الأقسام السميكة تحافظ على قوة أقل ما لم تُدرج بشكل كبير
بروفيلات بثق	بروفيلات حتى مقاطع عرضية كبيرة	تعتمد القوة على العمل بالبرودة اللاحق	O, H111, H14	تستخدم بروفيلات البثق للأُطُر، قضبان التوصيل، والعناصر المعمارية
أنابيب	أنابيب بجدران رقيقة وسميكة	خصائص ميكانيكية نموذجية مشابهة للألواح بنفس المطابقة	O, H16, H18	تشكلت بالتدوير واللحام أو إنتاج بدون درزات
قضبان/عصي	أقطار مختلفة	تتأثر القوة بالسحب/العمل بالبرودة	O, H12, H14	تُستخدم للأعمدة الموصلية، السحابات، والمكونات المُشغَّلة

الألواح والمنتجات ذات السماكة الرقيقة هي أكثر الأشكال شيوعًا لـ EN AW-1200 بسبب قابلية تشكيلها العالية والتوصيل الكهربائي الممتاز. تُستخدم الصفائح والأقسام الإنشائية حيث يتطلب الأمر مقاومة جيدة للتآكل أو سهولة في اللحام مع متطلبات قوة معتدلة. يمكن توفير بروفيلات البثق والقضبان المسحوبة بمطابق تحافظ على القابلية للتشكيل أو تمنح قوة ناتجة عن العمل بالبرودة مناسبة للمكونات المركبة.

تؤثر اختلافات المعالجة (تخفيضات التدوير، التسخين، التبريد المحكوم) بقوة على جودة السطح، بنية الحبوب، وخصائص الاتجاه. تحديد المطابقة، السماكة، وعمليات التشكيل المقصودة مسبقًا يضمن أن المصنع يزودك بمنتج يلبي احتياجات التشكيل والربط مع أقل إعادة عمل لاحقة.

الدرجات المعادلة

المعيار	الدرجة	المنطقة	ملاحظات
AA	1200	دولي / الولايات المتحدة الأمريكية	ألمنيوم مُشغَّل نقي تجاريًا 1200؛ مطابق لـ EN AW-1200.
EN AW	1200	أوروبا	تسمية EN القياسية لنفس السبائك المشغولة.
JIS	A1200 / مكافئات A1050	اليابان	لدى JIS درجات مماثلة من الألمنيوم النقي؛ يجب التأكد من التسمية الدقيقة والتركيبة.
GB/T	1A00 (مثلاً سلسلة 1200)	الصين	تصنف المعايير الصينية الألمنيوم النقي التجاري المشابه؛ يجب مراجعة المواصفة المحددة.

تتبع التعيينات المعادلة نفس فئة المادة الأساسية—ألمنيوم نقي تجاريًا مع حدود شوائب مماثلة—لكن المعايير الإقليمية قد تختلف في أقصى مستويات الشوائب ومتطلبات الشهادات والمطابقات المتاحة. يجب على المهندسين التحقق من رقم اللوح/الصفيحة المعتمد وشهادات الفحص الكيميائي والميكانيكي للمورد عند استبدال الدرجات عبر المناطق.

مقاومة التآكل

يوفر EN AW-1200 مقاومة ممتازة لتآكل الغلاف الجوي بفضل تكوين طبقة أكسيد ألمنيوم مستقرة وحامية. في معظم الأجواء الريفية والحضرية، يُظهر السبيكة أداءً جيدًا جدًا، يقاوم التآكل الموحد والعديد من الملوثات الشائعة.

في البيئات البحرية والغنية بكلوريد الصوديوم، تظهر سبائك سلسلة 1xxx مقاومة جيدة للتآكل العام لكنها عرضة للتآكل النقطي في الظروف الساكنة وبتركيزات عالية من الكلوريد. عدم وجود النحاس وعناصر السبك النشطة الأخرى يقلل من قابلية التآكل الموضعي مقارنة ببعض سبائك سلسلتي 2xxx أو 7xxx.

صَدْمَة التآكل بالتوتر نادرة في درجات الألمنيوم النقي تجاريًا مثل EN AW-1200 لعدم وجود طورات ترسيب تعزز حدوثها؛ مع ذلك، ينبغي لتصميمات تجنب الإجهادات المتبقية الشدّية والاقتران الكهروكيميائي مع المعادن النبيلة دون عزل مناسب. التفاعلات الكهروكيميائية مع الفولاذ المقاوم للصدأ، النحاس، أو التيتانيوم تضع EN AW-1200 على الجانب الأنودي وتسرع التآكل إذا لم يتم عزلها كهربائيًا.

مقارنةً بالعائلات السبائكية: تقدم سبائك 1xxx مقاومة تآكل ممتازة ونقاءً معدنيًا عالٍ مع توصيل كهربائي جيد، وتوفر سلسلتا 3xxx/5xxx قوة مماثلة أو أفضل مع مقاومة جيدة للتآكل، بينما تقدم سلسلتا 6xxx/7xxx قوة أعلى غالبًا على حساب زيادة القابلية لبعض أوضاع التآكل الموضعي.

خصائص التصنيع

قابلية اللحام

تلحَم EN AW-1200 بسهولة باستخدام عمليات الانصهار الشائعة مثل TIG وMIG/MAG، كما تدعم التلحيم باللحام اللاصق ولحام المقاومة. وبما أنها من الألمنيوم النقي عمومًا، فإن التشقق الحار يكون محدودًا، لكن خط اللحام قد يظهر تليينًا في مناطق منطقة تأثير الحرارة (HAZ) وقد تتطلب معالجة ميكانيكية أو حرارية بعد اللحام لضمان الثبات الأبعادي. غالبًا ما تستخدم سبائك الحشو ذات المحتوى الأعلى من السبائك (مثل 4043، 5356) لتحسين الأداء الميكانيكي للوصل مع الحفاظ على توصيل كهربائي وسلوك تآكل مقبول.

قابلية التشغيل

تتراوح قابلية التشغيل لـ EN AW-1200 من معتدلة إلى جيدة ولكنها أقل من بعض سبائك الألمنيوم سهلة التقطيع لأن الباردة تكون نسبياً دكتايل ومرنة في الحالة المطابقة O. يُنصح باستخدام أدوات قطع ذات زاوية إيجابية، ومقاسات كربيد حادة، وكاسرات رقائق مناسبة للتحكم في الرقائق الطويلة والنشازية. تزيد سرعات القطع الأعلى مع أعماق قطع خفيفة وإدارة جيدة للتبريد والهواء من جودة السطح وعمر الأدوات.

قابلية التشكيل

تُعد قابلية التشكيل من نقاط القوة الأساسية لـ EN AW-1200؛ ففي حالة O تدعم تدوير شعاعي ضيق، السحب العميق، الدوران، والثني المركب مع ارتداد منخفض. يعتمد الحد الأدنى لأنصاف أقطار الثني على المطابقة والسماكة، لكنها عادة تكون منخفضة إلى 1–2× السماكة في حالة O؛ وتتطلب مطابقات H أنصاف أقطار أكبر وتعويضًا أدق للارتداد. تُعتبر العمليات المتتالية للتشكيل والتسخين الوسيط ممارسة معيارية عند التشكيل لأشكال معقدة.

سلوك المعالجة الحرارية

EN AW-1200 غير قابلة للمعالجة الحرارية؛ لا تستجيب لعلاج التصلب بالذوبان أو التشيخوخ الترسيبي كما في سبائك سلسلتي 2xxx–7xxx. تُحقق التحسينات في القوة من خلال العمل الميكانيكي (التدوير البارد، السحب، أو الثني) وعمليات تثبيت طبيعية لاحقة.

يُجرى التليين (الصلابة الكاملة إلى حالة O) بتسخين إلى درجات حرارة عادة بين 300–400 °C لفترات زمنية محددة يتبعها تبريد بطيء أو تبريد في الفرن، ما يعيد اللدونة والتوصيل الكهربائي عبر إعادة التبلور. تُحقق الانتقالات في المطابقات من سلسلة H بواسطة مزيج محدد من التخفيض البارد والمعالجة الحرارية منخفضة الحرارة الاختيارية لضبط الخصائص الميكانيكية والتحكم في الإجهادات المتبقية.

الأداء عند درجات الحرارة العالية

يتعرض EN AW-1200 لفقد تدريجي في القوة عند درجات الحرارة المرتفعة لأن تقوية المحلول الصلب ضعيفة ولا يوجد آلية تصلب بسبب العمر. للاستخدام الإنشائي المستمر، يحدد المصممون بشكل عام درجات الحرارة التشغيلية أقل من حوالي 100–150 °C لتجنب تخفيض ملحوظ في حد الخضوع والصلابة. تتحمل التعرضات القصيرة الأجل لدرجات حرارة أعلى لكنها تؤدي إلى تليين محتمل ونمو الحبيبات.

تنتج أكسدة الألمنيوم في درجات الحرارة التشغيلية فيلم أكسيد رقيق حمائي يقلل الأكسدة الزائدة، لكن تكون أكسدة السطح العالية غير مقلقة عند درجات الحرارة المعتدلة النموذجية لهذه السبيكة. في الأجزاء الملحومة، قد تظهر مناطق منطقة تأثير الحرارة (HAZ) تليينًا محليًا، كما أن التعرض المطول للحرارة المرتفعة يمكن أن يسرع الزحف في الأقسام الرقيقة تحت أحمال مستمرة.

التطبيقات

الصناعة	مثال على المكون	سبب استخدام EN AW-1200
السيارات	بطانات، دروع حرارية، قطع زخرفية	قابلية تشكّل ممتازة ومقاومة للتآكل للأجزاء غير الهيكلية
البحرية	قنوات، كسوة، تجهيزات غير هيكلية	مقاومة للتآكل وسهولة التصنيع في الأجواء المملوءة بالملح
الطيران	تجهيزات غير حرجة، أغلفة	قوة نوعية جيدة وأداء تشكيلي ممتاز للمكونات ذات الأحمال الخفيفة
الإلكترونيات	قضبان التوصيل، مراوح التبريد، دروع EMI	توصيل كهربائي وحراري عالي يدعم تصاميم حرارية/كهربية فعالة
التغليف والطعام	رقة، علب، حاويات	نقاء، مقاومة التآكل، وخمول كيميائي لتلامس الغذاء وتطبيقات الحاجز

يُختار EN AW-1200 حيث تُعطى الأولوية للأداء الكهربائي أو الحراري، مقاومة التآكل، وسهولة التشكيل على حساب القوة الهيكلية العالية. يجمع في خصائصه مجموعة واسعة من المكونات غير الهيكلية وشبه الهيكلية في عدة قطاعات.

نصائح الاختيار

يعد EN AW-1200 الخيار الأمثل عندما تكون التوصيلية العالية، أقصى قابلية للتشكيل، الكثافة المنخفضة، ومقاومة التآكل الممتازة هي المتطلبات الرئيسية وحيث لا تكون القوة الشدّية العالية ضرورية. حدد المطابقة O عند الحاجة للسحب العميق أو التشكيل المعقد؛ واختر مطابقة H عندما تكون هناك حاجة لزيادة متواضعة في القوة والثبات الأبعادي.

مقارنةً بالألمنيوم التجاري النقي مثل 1100، يوفر EN AW-1200 موصلية وكفاءة تشكيل مماثلة لكنه قد يحتوي على حدود شوائب مختلفة قليلاً؛ يقوم المصممون بالمقايضة بين فروق طفيفة في الموصلية وتوفر مورد معين. بالمقارنة مع السبائك المقواة عن طريق العمل الشائع مثل 3003 أو 5052، يتمتع EN AW-1200 بقوة أقل ولكنه غالباً ما يوفر موصلية كهربائية أفضل ومقاومة تآكل مماثلة، لذا يُفضل عندما تكون الموصلية أساسية. وبالمقارنة مع السبائك القابلة للمعالجة الحرارية مثل 6061 أو 6063، يقدم EN AW-1200 لدونة وموصلية أعلى ولكنه أقل بكثير في أقصى قوة؛ اختاره حيث تكون سهولة التشكيل واللحام أو الموصلية أكثر أهمية من الأداء الميكانيكي العالي.

الخلاصة النهائية

يبقى EN AW-1200 ذا صلة لأنه يجمع بين نقاط القوة الكلاسيكية للألمنيوم التجاري النقي — موصلية كهربائية وحرارية عالية، سهولة تشكيل ممتازة، ومقاومة تآكل قوية — مع تصنيع بسيط وتوفر واسع. للتطبيقات التي تُعطي الأولوية للموصلية أو التشكيل أو مقاومة التآكل على القوة العالية، يوفر EN AW-1200 سلوكاً متوقعاً وخيارات إنتاج اقتصادية.