كيف يكون بنية الألومنيوم للموازنة الطويلة وتوازن الخفة والمتانة؟

التوازن بين خفة ومتانة بنية الألومنيوم من تقدم طويل المدى يتم تحقيقه من خلال التحسين متعدد الأبعاد لعلوم المواد والتصميم الهيكلي وعمليات التصنيع. تكمن الميزة الأساسية لسبائك الألومنيوم في كثافتها المنخفضة وقوتها العالية المحددة. تبلغ كثافة الألومنيوم النقي 2.7 جم/سم مكعب ، أي حوالي ثلث كثافة الصلب ، ولكن عن طريق إضافة عناصر مثل المغنيسيوم والسيليكون لتشكيل سبائك (مثل 6061-T6 أو 7075 من الألومنيوم المنخفضة) يمكن زيادة قوتها الشد إلى أكثر من 300 ميغاباس متر ، واختترت من مستوى الصب المنخفض. على سبيل المثال ، لا تقلل سبائك الألومنيوم-ماغنيسيوم من الوزن فحسب ، بل تعزز أيضًا مقاومة التآكل ومقاومة التعب من خلال عمليات تقوية المحلول الصلبة وتصلب الهطول. بالإضافة إلى ذلك ، تتيح ليونة سبائك الألومنيوم معالجتها في أشكال مستعرضة معقدة من خلال عمليات التزوير أو عمليات القذف ، مما يزيد من الخصائص الميكانيكية.
تم اعتماد التصميم المستعرض على غرار التصميم الخاص بـ I-beam لزيادة اللحظة الجانبية للقصور الذاتي لتحسين مقاومة الانحناء مع تقليل الوزن الزائد للمواد. على سبيل المثال ، عندما يتعرض أنبوب الألومنيوم لنوع معين من مقصات التقليم للضغط الطولي ، يمكن أن يوزع بنية "I" بالتساوي التوتر على الشفاه على كلا الجانبين لتجنب التشوه المحلي. عادةً ما تتبنى قضبان التلسكوبية تصميمًا متعدد القسم متداخل ، ويتم محاذاة كل قسم من جسم القضيب بدقة من خلال أخدود ختم أو نظام سكة حديد توجيهية لمنع التغلب الهيكلي الناجم عن الدوران أو الإزاحة أثناء عملية التلسكوبية. بعض المنتجات أيضًا تضمنت أبازيم الفولاذ أو دبابيس الزنبرك على المفاصل لتعزيز قوة العقد. على الرغم من أن الجسم الرئيسي مصنوع من سبيكة الألومنيوم ، إلا أن الشفرات والفصل والأجزاء الأخرى التي تحمل قوى القص عالية التردد مصنوعة من الصلب عالي الكربون أو فولاذ أداة SK5 ، والتي يتم دمجها مع جسم قضيب الألمنيوم من خلال التثبيت أو اللحام لتشكيل هيكل هجين "صلب وناعم".
يتم تشكيل أنبوب الألومنيوم في مخطط أولي من خلال عملية بثق ساخنة ، ثم يتم طحن منطقة تركيز الإجهاد الداخلي بواسطة أداة آلة CNC لتقليل حدوث الشقوق الصغيرة. بما في ذلك عمليات مثل أنود ، طلاء الكروم أو طلاء تفلون. على سبيل المثال ، بعد أن يكون هناك نوع معين من قضيب التلسكوبي مطلي بالكروم ، يمكن أن تصل صلابة السطح إلى 800-1000 HV ، ويتم زيادة مقاومة التآكل بأكثر من 3 مرات ، ويتم تشكيل فيلم أكسيد كثيف لمنع التآكل البيئي. بالنسبة للأجزاء غير الحاملة مثل المقابض ، يمكن لسبائك الألومنيوم المصبوب أن يحقق نمذجة سطح منحنية معقدة مع ضمان القوة ، وزيادة الوزن من خلال بنية قرص العسل الداخلية.
يتم استخدام تحليل العناصر المحدودة لمحاكاة توزيع القوة أثناء التقليم وتحسين سمك الجدار للقضيب. على سبيل المثال ، يتغير سمك الجدار لقضيب القص التقليم تدريجياً من 2.5 مم في نهاية المقبض إلى 1.2 مم في الأعلى ، مما لا يقلل من الوزن في النهاية فحسب ، بل يضمن أيضًا مقاومة الالتواء للجذر. يتم تغطية مقبض الألمنيوم بطبقة مطاطية أو سيليكون مضادة للانزلاق ، والتي لا تزيد فقط من احتكاك السيطرة ، ولكنها تمتص الاهتزاز أيضًا من خلال تشوه مرن لتجنب كسر التعب المعدني الناجم عن الاستخدام على المدى الطويل. بالنسبة للبيئات الرطبة أو المتربة ، تقوم بعض المنتجات برش الطلاء مسعور على سطح سبيكة الألومنيوم أو تستخدم محامل مغلقة بالكامل لمنع الرمال من الغزو والتسبب في المربى.
لضمان الأداء الفعلي لهيكل الألمنيوم ، يتم محاكاة عشرات الآلاف من الإجراءات الفتح والإغلاق لاكتشاف ما إذا كانت المفصلات والآليات التلسكوبية لها تشوه بلاستيكي أو توسع الفجوة. يتم وضع العينات في غرفة رذاذ الملح أو معدات الشيخوخة المتسارعة للأشعة فوق البنفسجية للتحقق من مقاومة التآكل للطلاء والركيزة. يتم تطبيق الحمل الثابت الذي يتجاوز قوة القطع الاسمية على قضيب لضمان عدم وجود ثني أو كسر دائم .