من خلال هذا المقال من مدونة المصنع نبحر سويا في تاريخ صناعة الألمنيوم، تم اكتشاف عنصر الألومنيوم منذ 200 عام. بعد فترة أولية من التطور التكنولوجي، تم استخدام سبائك الألومنيوم في العديد من التطبيقات الهيكلية، بما في ذلك مجال الهندسة المدنية. يعد الألومنيوم ثاني أكثر المعادن استخدامًا في البناء بعد الفولاذ، ويستخدم في جميع القطاعات بدءًا من المباني التجارية وحتى المساكن المنزلية.
يعد الألومنيوم ثاني أكثر المعادن استخدامًا في المباني بعد الفولاذ، ويستخدم في جميع قطاعات البناء، بدءًا من المباني التجارية وحتى المساكن المنزلية. يتم استخدام 40% من الإنتاج السنوي للألمنيوم في العالم في صناعة البناء والتشييد، وهو ما يعادل حوالي 150,000 طن من الألومنيوم سنويًا، منها حوالي 65,000 طن من المنتجات المبثوقة، و25,000 طن من مواد الصفائح.
قطاعات السوق الرئيسية هي النوافذ، والأسقف، والكسوة، والجدران الساترة والزجاج الإنشائي، والمباني الجاهزة، والأجهزة المعمارية، والمصاعد والتجهيزات، وتجهيزات المتاجر والفواصل. ويستخدم الألومنيوم أيضًا على نطاق واسع في المصانع والسلالم والسقالات.
يعتبر الألومنيوم المصهر الأولي نقيًا، وبالتالي، يتمتع بقوة منخفضة نسبيًا. بالنسبة للسحب والمكونات المصنعة الأخرى، يتم خلط المادة لتحسين قوتها، على الرغم من أن الألومنيوم المطاوع الأكثر سبائكًا لا يزال نقيًا بنسبة 92٪.
سلسلتان من السبائك الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في البناء هما سبائك المغنيسيوم المقوية للعمل من سلسلة 5000 وسبائك سيليكون المغنيسيوم القابلة للمعالجة بالحرارة من سلسلة 6000. تعتبر الأخيرة أكثر قابلية للبثق، وبالتالي توفر مجالًا أكبر للأشكال المعقدة. تُستخدم أيضًا سبائك السيليكون (مثل LM6) وسبائك المنغنيز (مثل 3103) في تطبيقات بناء محددة.
من خلال اختيار السبيكة المناسبة، يتم تقديم مجموعة واسعة من الخصائص للمصمم بما في ذلك القوة العالية (تصل إلى 400 ميجا باسكال أو 26 طن لكل بوصة مربعة)، والكثافة المنخفضة، والموصلية الحرارية العالية، وخصائص التشكيل والربط الجيدة.
يعتمد اختيار السبيكة الأكثر ملاءمة من سلسلة 6000 لقذف معين على طبيعة المهمة التي يتعين عليها القيام بها. يجب تحقيق التوازن بين القوة وسهولة التشكيل والتشطيب.
على سبيل المثال، تتمتع سبيكة 6063 بقابلية بثق جيدة ومقاومة للتآكل وتشطيب سطحي؛ وبالتالي يستخدم على نطاق واسع في التنفذة.
يتم تضخيم خصائص السبائك الفردية من خلال شكل قالب البثق. يمكن للتصميم الدقيق والمطلع الاستفادة من قدرة عملية البثق على توزيع المواد عبر القسم إلى المكان المطلوب بالضبط لمتطلبات أداء معينة.
لقد أثبت الألومنيوم، وهو مادة البناء في العصر الحديث، أثبت نفسه كعامل مهم في صناعة البناء والتشييد خلال القرن العشرين. يتيح الألومنيوم إمكانية تحقيق كل مفهوم معماري ممكن – بغض النظر عما إذا كان بناءًا جديدًا أو تحديثًا. تتراوح التطبيقات الممكنة من الواجهات والأسقف والجدران المصنعة لأنظمة منتجات البناء المصنوعة من الألومنيوم إلى الديكور الداخلي وتصميم المعيشة، وهي رائدة عالميًا من الناحية التكنولوجية – وليس أقلها المساحة، وتشمل النوافذ والأبواب والشرفات لأن الشركات عززت وتطوير المعاهد الموسيقية الحديثة.
على الرغم من أن تكاليف المواد الأساسية ستكون دائمًا مهمة لمحددي المواصفات، إلا أنه يجب موازنتها مقابل تكلفة التصنيع وأداء الخدمة اللاحقة. وهذا هو المجال الذي يقدم فيه الألومنيوم العديد من الفوائد، نظرًا لكونه مناسبًا بشكل مثالي لأتمتة إجراءات التصنيع بدرجة عالية من التفاوتات الدقيقة.
على سبيل المثال، تخضع سحب الألمنيوم لنظام جودة صارم، بدءًا من اختبار صلابة البثق الخام وحتى الانحناءات المخروطية، والنشر، والخدش، والتلاعب، والطرق، وقطرات الوزن لضمان أداء الطلاء. إن هذا المزيج من مراقبة الجودة والتكلفة الممتازة في الاستخدام وتكنولوجيا الأنظمة هو الذي ساعد في تطوير أسواق جديدة لشركات أنظمة الألومنيوم في قطاعات الصحة والتعليم والترفيه والنقل حيث حدثت تغييرات في تمويل مشتريات البناء، مثل PFI وصناديق الاستثمار.
تطور صناعة الألمنيوم
في عام 2022، بلغ الإنتاج العالمي للألمنيوم الأولي 65 مليون طن، وبلغ الاستهلاك حوالي 64 مليون طن، وتراوحت التطبيقات بين البناء والنقل.
إحدى أهم الأشياء التي يجذبها الألومنيوم للمحددين هي قوته الاستثنائية بالنسبة لنسبة الوزن. عند 2.7 جم/سم2، يكون الألومنيوم أخف بنسبة 66% من الفولاذ. كما أنها أقل عرضة للكسور الهشة. في الواقع، عند مقارنة هياكل الألمنيوم والفولاذ، فإن معامل المرونة الأكبر للألمنيوم يعني أنه يمكن الوصول بسهولة إلى نسب وزن تبلغ 1:2.
أحد الأسباب الرئيسية لشعبية الألمنيوم المستمرة والمتنامية هو توافقه مع تقنيات البناء السريعة الحالية والطلب في الوقت المناسب.
لا يمكن رؤية ذلك بشكل أكثر وضوحًا في الحوائط الساترة، حيث تسمح دقة المقاطع النهائية في المصنع بالتركيب السريع في الموقع، وتسمح للتشطيب الداخلي بالمضي قدمًا بسرعة أكبر. والنتيجة النهائية هي إشغال المبنى مبكرًا وهوامش ربح أكبر للعميل النهائي.
توفر واجهات متاجر الألمنيوم وأنظمة النوافذ وتجميعات الأبواب فوائد مماثلة في الموقع، والتي يتم تعزيزها الآن من خلال منصات التصنيع التي يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر والتي يمكنها الحفر والطحن والطحن والتثقيب وفقًا لتفاوتات دقيقة مما يتيح سهولة تركيب منتجات الحديد والزجاج الخرز والمكونات الثانوية الأخرى.
ساعد ظهور الكهرباء وتحسين الكيمياء في القرن التاسع عشر في اكتشاف الألومنيوم. وحتى بعد اكتشافه، أدى عدم وجود طريقة قابلة للتطبيق تجاريًا إلى جعل الألومنيوم أكثر تكلفة من الذهب.
تاريخ صناعة الألمنيوم
1900
في بداية القرن الماضي، لم يكن الألومنيوم مستخدمًا تقريبًا في الهندسة المدنية، حيث كان المعدن باهظ الثمن ولم يتم إنتاجه بكميات كافية.
عشرينيات القرن العشرين
تغير كل شيء في عشرينيات القرن العشرين، عندما أدت عملية التحليل الكهربائي إلى خفض تكلفة الألومنيوم بنسبة 80%.
ثلاثينيات القرن العشرين
تم استخدام الألومنيوم لأول مرة على نطاق واسع في بناء مبنى إمباير ستيت في نيويورك. تم الانتهاء من البناء في عام 1931، وتم الانتهاء من الهيكل الأساسي للمبنى ومكوناته من الألومنيوم، كما تم تشطيب الجزء الداخلي والردهة بهذه المادة.
الخمسينيات
أصبح الألومنيوم أكثر وأكثر شعبية في البناء في وقت مبكر من منتصف القرن العشرين. أصبحت إطارات النوافذ والألواح والأسقف المقببة وغيرها من الإنشاءات والزخارف واسعة النطاق مصنوعة من الألومنيوم بشكل متزايد.
الثمانينيات
أصبح الألومنيوم متاحًا بشكل أكبر للعامة من خلال عملية هول-هيرولت التي طورها المهندس الفرنسي بول هيرولت والمهندس الأمريكي تشارلز مارتن هول بشكل مستقل في عام 1886، وعملية باير التي طورها الكيميائي النمساوي كارل جوزيف باير في عام 1889. وقد تم استخدام هذه العمليات إنتاج الألمنيوم حتى الوقت الحاضر.
اليوم
اليوم، ومع التركيز المتزايد على المباني الخضراء، يُعرف الألمنيوم بأنه أحد أكثر مواد البناء كفاءة في استخدام الطاقة واستدامة. يتجاوز إنتاج الألمنيوم الآن إنتاج جميع المعادن غير الحديدية الأخرى مجتمعة.
الألومنيوم في صناعة البناء
يستخدم الألومنيوم على نطاق واسع في البناء بسبب خصائصه الجوهرية المتمثلة في الخفة ومقاومة التآكل. يعد الألومنيوم ثاني أكثر المعادن استخدامًا في المباني بعد الفولاذ.
