Գունավոր մետաղների ձուլում

Սև մետաղները լայնորեն օգտագործվում են ինժեներական արդյունաբերության մեջ՝ իրենց գերազանցության, մեխանիկական հատկությունների շարքի և ցածր ծախսերի պատճառով: Այնուամենայնիվ, գունավոր մետաղները նույնպես օգտագործվում են տարբեր կիրառություններում իրենց հատուկ հատկությունների համար, համեմատած սև համաձուլվածքների հետ, չնայած դրանց ընդհանուր բարձր արժեքին: Ցանկալի մեխանիկական հատկությունները կարելի է ձեռք բերել այս համաձուլվածքներում աշխատանքային կարծրացման, տարիքային կարծրացման և այլնի միջոցով, բայց ոչ սովորական ջերմային մշակման գործընթացների միջոցով, որոնք օգտագործվում են գունավոր համաձուլվածքների համար: Հետաքրքրվող հիմնական գունավոր գունավոր նյութերից են ալյումինը, պղինձը, ցինկը և մագնեզիումը

1. Ալյումին

Բոլոր գունավոր համաձուլվածքներից ալյումինը և դրա համաձուլվածքները ամենակարևորն են իրենց գերազանց հատկությունների պատճառով: Մաքուր ալյումինի որոշ հատկություններ, որոնց համար այն օգտագործվում է ինժեներական արդյունաբերության մեջ, հետևյալն են.

• 1) Գերազանց ջերմային հաղորդունակություն (0,53 կկալ/սմ/C)
• 2) Գերազանց էլեկտրական հաղորդունակություն (376 600/օմ/սմ)
• 3) Ցածր զանգվածային խտություն (2,7 գ/սմ)
• 4) Ցածր հալման կետ (658C)
• 5) գերազանց կոռոզիոն դիմադրություն
• 6) ոչ թունավոր է:
• 7) Այն ունի ամենաբարձր արտացոլումներից մեկը (85-ից 95%) և շատ ցածր արտանետում (4-ից 5%)
• 8) Այն շատ փափուկ է և ճկուն, ինչի արդյունքում ունի շատ լավ արտադրական հատկություններ:

Որոշ կիրառություններ, որտեղ ընդհանուր առմամբ օգտագործվում է մաքուր ալյումինը, էլեկտրական հաղորդիչներն են, ռադիատորի փեղկերի նյութերը, օդորակիչները, օպտիկական և լուսային ռեֆլեկտորները, փայլաթիթեղը և փաթեթավորման նյութերը:

Չնայած վերը նշված օգտակար կիրառություններին, մաքուր ալյումինը լայնորեն չի օգտագործվում հետևյալ խնդիրների պատճառով.

• 1) Այն ունի ցածր առաձգական ուժ (65 ՄՊա) և կարծրություն (20 BHN)
• 2. Շատ դժվար է զոդել կամ զոդել։

Ալյումինի մեխանիկական հատկությունները կարող են էապես բարելավվել համաձուլման միջոցով: Հիմնական համաձուլվածքային տարրերն են՝ պղինձը, մանգանը, սիլիցիումը, նիկելը և ցինկը:

Ալյումինը և պղինձը կազմում են CuAl2 քիմիական միացությունը։ 548 C ջերմաստիճանից բարձր այն ամբողջությամբ լուծվում է հեղուկ ալյումինի մեջ։ Երբ այն մարվում է և արհեստականորեն հնանում (երկարատև պահում 100 - 150C ջերմաստիճանում), ստացվում է կարծրացած համաձուլվածք: CuAl2-ը, որը չի հնանում, ժամանակ չունի նստել ալյումինի և պղնձի պինդ լուծույթից և, հետևաբար, գտնվում է անկայուն վիճակում (գերհագեցած սենյակային ջերմաստիճանում): Ծերացման գործընթացում առաջանում են CuAl2-ի շատ նուրբ մասնիկներ, ինչը հանգեցնում է համաձուլվածքի ամրացմանը: Այս գործընթացը կոչվում է լուծույթի կարծրացում:

Մյուս համաձուլվածքային տարրերն են՝ մինչև 7% մագնեզիում, մինչև 1,5% մանգան, մինչև 13% սիլիցիում, մինչև 2% նիկել, մինչև 5% ցինկ և մինչև 1,5% երկաթ։ Բացի այդ, տիտանը, քրոմը և կոլումբիան նույնպես կարող են ավելացվել փոքր տոկոսներով: Մշտական ​​կաղապարման և ձուլման մեջ օգտագործվող որոշ բնորոշ ալյումինե համաձուլվածքների բաղադրությունը տրված է Աղյուսակ 2. 10-ում՝ դրանց կիրառություններով: Այս նյութերից ակնկալվող մեխանիկական հատկությունները, երբ դրանք ձուլվել են մշտական ​​կաղապարների կամ ճնշման տակ ձուլման միջոցով, ներկայացված են Աղյուսակ 2.1-ում:

2. Պղինձ

Ալյումինի նման, մաքուր պղինձը նույնպես լայն կիրառություն է գտնում իր հետևյալ հատկությունների պատճառով

• 1) Մաքուր պղնձի էլեկտրական հաղորդունակությունը բարձր է (5,8 x 105 /ohm/cm) իր մաքուր ձևով: Ցանկացած փոքր աղտոտվածություն կտրուկ նվազեցնում է հաղորդունակությունը: Օրինակ, 0.1% ֆոսֆորը նվազեցնում է հաղորդունակությունը 40% -ով:
• 2) Այն ունի շատ բարձր ջերմահաղորդություն (0.92 կալ/սմ/C)
• 3) Ծանր մետաղ է (տեսակարար կշիռը 8.93)
• 4) Այն հեշտությամբ կարելի է միացնել միմյանց եռակցման միջոցով
• 5) դիմադրում է կոռոզիային,
• 6) Այն ունի հաճելի գույն:

Մաքուր պղինձն օգտագործվում է էլեկտրական մետաղալարերի, ավտոբուսների ձողերի, փոխանցման մալուխների, սառնարանի խողովակների և խողովակաշարերի արտադրության մեջ:

Պղնձի մեխանիկական հատկությունները մաքուր վիճակում այնքան էլ լավ չեն։ Այն փափուկ է և համեմատաբար թույլ։ Այն կարող է շահավետ համաձուլվել՝ բարելավելու մեխանիկական հատկությունները: Հիմնական համաձուլվածքային տարրերը, որոնք օգտագործվում են ցինկ, անագ, կապար և ֆոսֆոր:

Պղնձի և ցինկի համաձուլվածքները կոչվում են արույր։ Մինչև 39% ցինկի պարունակությամբ պղինձը կազմում է միաֆազ (α-փուլ) կառուցվածք։ Նման համաձուլվածքները ունեն բարձր ճկունություն։ Համաձուլվածքի գույնը մնում է կարմիր մինչև 20% ցինկի պարունակությունը, բայց դրանից այն կողմ դառնում է դեղին: Երկրորդ կառուցվածքային բաղադրիչը, որը կոչվում է β-փուլ, հայտնվում է ցինկի 39-46%-ի սահմաններում: Դա իրականում միջմետաղային միացությունն է CuZn, որը պատասխանատու է աճող կարծրության համար: Արույրի ուժն ավելի է մեծանում, երբ ավելացվում են փոքր քանակությամբ մանգան և նիկել:

Անագի հետ պղնձի համաձուլվածքները կոչվում են բրոնզներ։ Բրոնզի կարծրությունն ու ամրությունը մեծանում են թիթեղի պարունակության ծալման հետ: Ճկունությունը նույնպես նվազում է 5-ից բարձր անագի տոկոսի աճով: Երբ ալյումինը նույնպես ավելացվում է (4-ից 11%), ստացված համաձուլվածքը կոչվում է ալյումինի բրոնզ, որն ունի զգալիորեն ավելի բարձր կոռոզիոն դիմադրություն: Բրոնզը համեմատաբար թանկ է արույրի համեմատ՝ անագի առկայության պատճառով, որը թանկարժեք մետաղ է:

3. Այլ գունավոր մետաղներ

Ցինկ

Ցինկը հիմնականում օգտագործվում է ճարտարագիտության մեջ իր ցածր հալման ջերմաստիճանի (419,4 C) և կոռոզիոն ավելի բարձր դիմադրության պատճառով, որը մեծանում է ցինկի մաքրության հետ: Կոռոզիոն դիմադրությունը պայմանավորված է մակերեսի վրա պաշտպանիչ օքսիդի ծածկույթի ձևավորմամբ: Ցինկի հիմնական կիրառությունները ցինկապատման մեջ են՝ պողպատը կոռոզիայից պաշտպանելու համար, տպագրական արդյունաբերության և ձուլման համար:

Ցինկի թերությունները դեֆորմացված պայմաններում դրսևորվող ուժեղ անիզոտրոպությունն են, ծերացման պայմաններում ծավալային կայունության բացակայությունը, ցածր ջերմաստիճանի դեպքում ազդեցության ուժի նվազումը և միջհատիկավոր կոռոզիայի նկատմամբ զգայունությունը: Այն չի կարող օգտագործվել 95.C ջերմաստիճանից բարձր սպասարկման համար, քանի որ դա կհանգեցնի առաձգական ուժի և կարծրության էական նվազմանը:

Ձուլման մեջ դրա լայն կիրառումը պայմանավորված է նրանով, որ այն պահանջում է ավելի ցածր ճնշում, ինչը հանգեցնում է ձուլման այլ համաձուլվածքների համեմատ ավելի բարձր ժամկետի: Ավելին, այն ունի շատ լավ մշակելիություն: Ցինկի ձուլման արդյունքում ստացված ավարտը հաճախ բավարար է հետագա մշակման համար, բացառությամբ բաժանման հարթությունում առկա բռնկման հեռացման:

Մագնեզիում

Իրենց թեթև քաշի և լավ մեխանիկական ուժի պատճառով մագնեզիումի համաձուլվածքները օգտագործվում են շատ բարձր արագություններով: Նույն կոշտության համար մագնեզիումի համաձուլվածքները պահանջում են C25 պողպատի քաշի ընդամենը 37,2%-ը, այդպիսով խնայելով քաշը: Օգտագործված երկու հիմնական համաձուլվածքային տարրերն են ալյումինը և ցինկը: Մագնեզիումի համաձուլվածքները կարող են լինել ավազով ձուլվածք, մշտական ​​ձուլվածք կամ ձուլվածք: Ավազով ձուլված մագնեզիումի համաձուլվածքի բաղադրիչների հատկությունները համեմատելի են մշտական ​​ձուլման կամ ձուլման բաղադրիչների հատկությունների հետ: Ձուլման համաձուլվածքները, ընդհանուր առմամբ, ունեն բարձր պղնձի պարունակություն, ինչը թույլ է տալիս դրանք պատրաստել երկրորդական մետաղներից՝ ծախսերը նվազեցնելու համար: Դրանք օգտագործվում են ավտոմեքենաների անիվների, բեռնախցիկների և այլնի արտադրության համար: Որքան բարձր է պարունակությունը, այնքան բարձր է մագնեզիումով մշակված համաձուլվածքների մեխանիկական ուժը, ինչպիսիք են գլանվածքը և դարբնոցային բաղադրիչները: Մագնեզիումի համաձուլվածքները կարող են հեշտությամբ եռակցվել ավանդական եռակցման գործընթացների մեծ մասի միջոցով: Մագնեզիումի համաձուլվածքների շատ օգտակար հատկությունը նրանց բարձր մշակելիությունն է: Նրանք պահանջում են միայն մոտ 15% հզորություն հաստոցների համար՝ համեմատած ցածր ածխածնային պողպատի հետ: