آشنایی با مواد (آلومینیوم)

آلومینیوم :

که معرف حضور همه شما هست . اگر رباتیک بخشی از سرگرمی شما شده ، برای ساخت ربات خود حتما ً از آلومینیوم استفاده کنید . ویژگی های آلومینیوم :

• سبک
• محکم
• مقاوم در برابر خوردگی
• مقرون به صرفه و نسبتا ً ارزان
• مهم تر از همه ، شکل دادن و خم خوردن آسان ، برش و دریل کاری راحت

استحکام :

آلومینیوم به اندازه فولاد ( steel ) سخت و مستحکم نیست و حتی ارزان تر هم نیست ! اما چرا آلومینیوم مناسب کار ساخت بدنه های رباتیک است ؟ به این دلیل که آلومینیوم نسبت به وزن خود استحکام و مقاومت بسیار بالایی دارد . یعنی برای جرم مساوی از آلومینیوم و فولاد ، استحکام آلومینیوم بیشتر است ، در نتیجه گران تر هم خواهد بود . اما آیا با وجود این استحکام بالاتر و مقاومت بسیار در برابر خوردگی ، شما نیاز به جرمی برابر با فولاد متناظر با آن دارید ؟

مقاومت در برابر خوردگی و پوشش های حفاظتی :

نکته جالب دیگر مقاومت آلومینیوم در برابر زنگ زدگی است . در واقع آلومینیوم زنگ می زند اما این زنگ یا همان اکسید آلومینیوم به عنوان یک لایه محافظ روی آن را می پوشاند و از اکسیداسیون دوباره آن جلوگیری می کند . اما همین مساله از نگاهی دیگر هنوز یک عیب برای این ماده است . مثلا ً در ظروف آشپزخانه این لایه هنگام پخت غذا شسته شده و وارد غذا می شود و به بدن ما آسیب می رساند . اگر روی برخی ظروف آلومینیومی دست بکشید و آن ها را لمس کنید انگشتان شما کمی خاکستری می شوند ، این همان زنگ آلومینیوم است . پس اگر ربات شما قرار است در آب قرار بگیرد آلومینیوم خیلی مناسب نیست چون زنگ آن در آب پخش می شود و دچار خوردگی پیاپی می گردد . نوع بهتر AL5052 است که زنگ آن در مقابل آب مقاوم شده است . فرآیند مقاوم سازی زنگ Iriditing نام دارد که نوعی آبکاری AL است و با ماده iridite که بخش اصلی آن از کروم است بعلاوه یک سری ماده سمی دیگر آلومینیوم را آبکاری می کنند .

دو نوع دیگر آبکاری AL وجود دارد :

اکسیداسیون سیاه : یک پوشش سخت تر برای مقاوم سازی فیزیکی در برابر صدمات ، اگر شما تا به حال یک پیچ سیاه رنگ دیده باشید حتما ًشاهد نتیجه اکسیداسیون سیاه بوده اید .

گالوانیزه کردن : این فرآیند یک لایه فلز روی را روی AL می پوشاند . در این حالت خوردگی تنها روی فلز روی (Zn) تاثیر می گذارد . این روش خیلی ارزان است اما با تماس و لمس کردن دست شما به سادگی آلوده می شود .

پوشش آلومینیوم و آندی کردن :

تا به حال دقت کرده اید که الماس می تواند شیشه را ببرد اما شیشه نمی تواند الماس را برش دهد ؟ تنها مواد سخت تر مواد نرم تر را برش می دهند . این یک مشکل اساسی AL است . چون بسیاری از مواد سخت تر و خشن تر می توانند آن را خراش دهند . گاهی واقعا ً در ساخت بدنه نیاز به سبکی داریم و نمی توان این عامل را در انتخاب ماده نادیده گرفت و انتخاب اول و آخر ما AL است . اما با خوردگی چه کنیم ؟ به این منظور از فرآیندی گران به نام آندی کردن استفاده می کنند که لایه محافظ خیلی سختی روی AL را می پوشاند . این کار رنگ AL را تغییر می دهد به قرمز و یا قهوه ای مایل به  سبز  . این فرآیند مثلا ً برای ربات های جنگجوی مسابقاتی مناسب است .

قابلیت های حرارتی :

تقریبا ً تمام مخازن حرارتی(خنک کننده های الکترونیک یا هیت سینک ها) از آلومینیوم ساخته می شوند و نمونه استفاده از این قابلیت AL هیت سینک ها ( گرما گیر ) در صنایع الکترونیک هستند . چون AL توانایی انتقال حرارتی بالایی دارد . تقریبا ً بعد از آلومینیوم ، تنها فلز با هدایت حرارتی بالا که در دسترس و فراوان باشد مس است .  اما مس به مراتب گران تر و سنگین تر و بیش از حد نرم است . اگر مثلا ً موتور ربات شما گرم می شود و می خواهید گرما را به شاسی انتقال دهید مناسب ترین گزینه یک هیت سینک آلومینیومی است . می توانید موتور را با یک هیت سینک کوچک به شاسی آلومینیومی خود وصل کنید . برای انتقال بهتر از خمیر یا ورق یا چسب سیلیکون هم استفاده کنید و آن را بین هیت سینک و موتور و نیز هیت سینک و شاسی قرار داده و بعد هر سه را به هم متصل کنید .

خمیر سیلیکون هم یک خمیر چسب مانند (نرم تر از خمیر دندان) اغلب سفید رنگ است که رسانای گرما است و معمولاً اگر کیس کامپیوتر را باز کرده باشید ممکن است اطراف هیت سینک ها یا بین cpu و خنک کننده آن را دیده باشید.

شیوه کار کردن با آلومینیوم :

کار با آلومینیوم بستگی به ضخامت آن دارد . برای بیشتر ربات ها ورق های نازک آن مناسب است . در این صورت یک اره نواری ساده و مته عادی برای برش و سوراخ کاری آن کافی است . اگر نهایتاً بخواهید کمی گوشه های ورق ها را گرد کنید و اصطلاحاً fillet بزنید از مته سمباده هایی از جنس الماس می توان کمک گرفت . برای خم کردن هم با ابزار ساده مثل انبردست و دم باریک و با دقت بالا می توان اشکال مختلفی درست کرد .