Алюминий жана жез эритмелерин кантип жасоо керек
Pendahuluan
Эритме – бул таза металлга караганда жакшыраак касиеттерге жетүү үчүн эки же андан көп металл элементтерин (же металлдарды башка элементтер менен) бириктирүү жолу менен жасалган материал. Өнөр жайда кеңири колдонулган эритменин бири – алюминий (Al) жана жездин (Cu) эритмеси. Бул эритме өзүнүн жагымдуу касиеттеринин айкалышы менен белгилүү: алюминий жеңил салмакты жана жакшы коррозияга туруктуулукту камсыз кылат, ал эми жез бекемдиктин, катуулуктун жана эскирүүгө туруктуулуктун жогорулашына өбөлгө түзөт. Өнөр жай практикасында Al–Cu эритмелери учактардын тетиктеринде, автомобиль тетиктеринде, инженердик жабдууларда жана салмакка карата жогорку бекемдик катышын талап кылган конструкцияларда абдан кеңири колдонулат.
Бул макалада алюминий жана жез эритмелерин жасоонун жалпы процесси, материалды даярдоодон баштап, эритүүдөн, аралаштыруудан, куюудан жана жылуулук менен иштетүүдөн баштап, оптималдуу механикалык касиеттерге жетүү талкууланат.
-
1. Алюминий-жез эритмелеринин негизги принциптери
Алюминий жана жез ар кандай курамдагы эритмелерди түзө алат. Al–Cu системасында жез, адатта, белгилүү бир диапазондо кошулат (мисалы, көптөгөн инженердик эритмелерде болжол менен 2–10% Cu), анткени Cuну көзөмөлдөө менен кошуу катуу эритменин катууланышы жана чөкмөнүн катууланышы механизмдери аркылуу бекемдикти жогорулата алат.
Бирок, Al-Cu эритмелери дагы кыйынчылыктарды жаратат: эгерде жез туура корголбосо же иштетилбесе, алюминийдин коррозияга туруктуулугун төмөндөтүшү мүмкүн, ал эми эрүү процесси бир тектүү аралашманы камсыз кылуу жана көзөнөктүүлүк жана кычкыл кошулмалары сыяктуу кемчиликтерди азайтуу үчүн көзөмөлдөнүшү керек.
-
2. Керектүү материалдар жана жабдуулар
а. Материалдар
1. Таза алюминий же алюминий куймасы (мисалы, зарылчылыкка жараша Al 99% же негизги алюминий эритмеси).
2. Таза жез (жез таякчасы/порошок/куйма).
3. Эриген металлдагы оксиддерди жана кирди байланыштырууга жардам берүүчү флюс (тазалоочу каражат).
4. Эритүү жана газсыздандыруу учурунда кычкылданууну азайтуу үчүн аргон же азот сыяктуу инерттүү газ (милдеттүү эмес).
б. Жабдуулар
1. Эритүү меши: электрдик, индукциялык же газ меши болушу мүмкүн.
2. Графиттен же ысыкка чыдамдуу материалдан жасалган тигель (эритүүчү идиш).
3. Температураны көзөмөлдөө үчүн термопара/температура өлчөгүч аспап.
4. Гомогендештирүү үчүн металл аралаштыргыч же графит таякчасы.
5. Калып: максатына жараша кум, туруктуу металл же инвестициялык калып.
6. Коопсуздук каражаттары: ысыкка чыдамдуу кол каптар, бет калканч, алжапкыч, коопсуздук бут кийими.
-
3. Эритүү алдындагы даярдоо этабы
а. Эритменин курамын аныктоо
Биринчи кадам - талап кылынган акыркы касиеттерге ылайык Al-Cu курамын аныктоо. Мисалы, эгерде бекемдиктин олуттуу жогорулашы кааланса, Cu пайызын көбөйтүүгө болот, бирок белгилүү бир шарттарда коррозияга туруктуулуктун төмөндөшү жана морттуктун жогорулашы сыяктуу терс таасирлерди эске алуу менен.
б. Чийки заттарды тазалоо
Алюминий менен жезди майдан, чаңдан, коюу кычкылдардан же башка булгоочу заттардан тазалоо керек. Булгануу куюуда кемчиликтерди, мисалы, тешиктүүлүктү, жаракаларды же кошулмаларды пайда кылышы мүмкүн.
в. Калыпты даярдоо
Калып кургак жана зарыл болсо, алдын ала ысытылышы керек, бул жылуулук соккусун азайтып, эритилген металлдын агышын жеңилдетет. Нымдуу калып зыяндуу суу буусунун пайда болушуна алып келип, куюуда тешикчелердин пайда болушун күчөтүшү мүмкүн.
-
4. Эритүү жана аралаштыруу процесси
а. Алюминий эритүү
Жалпысынан алганда, алюминий алгач эрийт, анткени анын эрүү температурасы жезге караганда (1085°C тегерегинде) төмөн (660°C тегерегинде). Иш жүзүндө алюминий эрүү температурасынан жогору ысытылат жана белгилүү бир жумушчу температурага жетет (адатта, масштабына жана куюу ыкмасына жараша 660°C жогору бир нече ондогондон жүздөгөн градуска чейин), бул аны жетиштүү суюк жана аралаштыруу оңой кылат.
б. Жезди кошуу
Алюминий толугу менен эригенден кийин жезди кошууга болот. Жезди өтө төмөн температурада эритүү кыйыныраак болгондуктан, эрүү температурасы, адатта, жездин тез эришине жана эритменин бир тектүү болушуна мүмкүндүк берүүчү жогору кармалат. Температуранын кескин төмөндөшүнө жол бербөө жана кычкылданууну минималдаштыруу үчүн кошуу жай жүргүзүлөт.
Айрым практикаларда жезди төмөнкүдөй түрдө кошууга болот:
– Тез эрип кетүүчү майда куймалар, же
– Эритүүнү жеңилдетүү жана гомогендештирүүнү тездетүү үчүн мастер-куйма (Al жана жогорку Cu курамындагы куймалардын ортосундагы куйма).
в. Аралаштыруу жана гомогендештирүү
Жез кошулгандан кийин, эриген металл графит таякчасы же атайын аралаштыргыч менен аралаштырылат. Бул жездин бирдей бөлүштүрүлүшүн камсыздайт жана эритме муздаганда пайда болушу мүмкүн болгон сегрегациянын (курамдык бөлүнүүнүн) алдын алат.
г. Флюкстөө жана дегазациялоо
Кычкылдануу алюминий эритүүдөгү кеңири таралган көйгөй болуп саналат, анткени алюминий оңой эле кычкыл катмарын түзөт. Флюс кычкыл менен кошулмаларды байланыштыруу үчүн колдонулат, ошондуктан аларды калдык (шлак) катары бөлүүгө болот. Андан тышкары, эриген алюминий суутекти оңой сиңирип алат, бул катууланганда тешиктүүлүккө алып келиши мүмкүн. Ошондуктан, газсыздандыруу процесси (эриген газдарды алып салуу) кээде эриген металл аркылуу көбүкчөлөр менен өткөн аргон сыяктуу инерттүү газды колдонуу менен жүргүзүлөт.
-
5. Калыпка куюу (куюу)
а. Скимминг (шлактарды алып салуу)
Куюудан мурун, эриген металлдын бетиндеги калдык/шлак куюудагы кошулмаларды азайтуу үчүн тазаланат (майы алынат).
б. Көзөмөлдөнүүчү куюу
Эритилген металл калыпка туруктуу ылдамдыкта куюлат. Өтө тез куюу турбуленттүүлүктү жаратып, абаны кармап, тешиктүүлүктү жогорулатат. Өтө жай куюу муздап калуу коркунучун жаратат (металл калыптын көңдөйү толугу менен толтурула электе катып калат).
в. Муздатуу жана тоңдуруу
Куюлгандан кийин металлдын катууланышына жол берилет. Муздатуу ылдамдыгы дандын өлчөмүнө жана механикалык касиеттерине таасир этет. Тез муздатуу көбүнчө бекемдиктин жогорулашы менен байланыштуу болгон майда дандарды пайда кылат, бирок калдык чыңалуулардын жана жаракалардын алдын алуу үчүн аны көзөмөлдөө керек.
-
6. Кастингден кийинки процесс
а. Көктү кетирүү жана тазалоо
Куюма калыптан алынып, калган кумдан же калып материалынан тазаланып, дарбаза жана көтөргүч кесилет.
б. Жылуулук менен иштетүү (жылуулук менен иштетүү)
Көптөгөн Al-Cu эритмелери, негизинен, жаан-чачын менен катуулануу аркылуу бекемдикти жогорулатуу үчүн жылуулук менен иштетүүнү колдонушат. Жалпы этаптар төмөнкүлөрдү камтыйт:
1. Эритмени жылуулук менен иштетүү: куйманы алюминий матрицасында Cu эригидей кылып ысытуу.
2. Суусун өчүрүү: ашыкча каныккан катуу эритмени "бекитүү" үчүн тез муздатуу.
3. Эскирүү: белгилүү бир температурада ысытуу (же табигый эскирүү үчүн бөлмө температурасында калтыруу), ошондо материалды бекемдөөчү майда чөкмөлөр пайда болот.
Температура жана убакыт параметрлери эритменин курамына жана бута касиеттерине (бекемдик, ийкемдүүлүк, бышыктык) абдан көз каранды.
в. Бүтүрүү процесси
Муктаждыктарга жараша, эритме төмөнкүлөргө дуушар болушу мүмкүн:
– Машина куруу
– Жылтыратуу
– Коррозияга туруктуулугун жогорулатуу үчүн каптоо/аноддоо (бирок Al–Cu эритмелери Cu курамына жараша аноддоо үчүн башка Al эритмелери сыяктуу эле идеалдуу боло бербейт).
-
7. Көп кездешүүчү көйгөйлөр жана аларды кантип жеңүү керек
1. Суутектин айынан пайда болгон тешиктүүлүк: эриген металлды газсыздандыруу жана таза кармоо менен жеңүү.
2. Оксиддик кошулмалар: флюстоо, каймакты сүртүү жана турбуленттүү эмес куюу менен калыбына келтирилет.
3. Курамды бөлүү: аралаштырууну жана муздатууну жетиштүү көзөмөлдөө аркылуу алдын алууга болот.
4. Ысык крекинг: жакшы калыптын дизайны, туура курамы жана муздатуу ылдамдыгын көзөмөлдөө менен башкарылат.
-
Корутунду
Алюминий жана жез эритмелерин өндүрүү негизинен материалды даярдоону, алюминийди эритүүнү, жезди кошууну, гомогендештирүүнү, дегазациялоону, куюуну жана механикалык касиеттерди оптималдаштыруу үчүн жылуулук менен иштетүүнү камтыйт. Ийгиликтүү процесстин ачкычы - температураны көзөмөлдөө, эриген металлдын тазалыгы, туура куюу ыкмалары жана тиешелүү жылуулук менен иштетүүнү тандоо. Туура процедуралар менен Al-Cu эритмелери ар кандай инженердик жана өнөр жайлык колдонмолор үчүн бекем, салыштырмалуу жеңил жана баалуу материалдарды өндүрө алат.
Кааласаңыз, мен бул макаланы техникалык версияга (белгилүү бир эритме курамдарынын мисалдары жана аларды жылуулук менен иштетүү параметрлери менен) же мектептин отчету үчүн жөнөкөй версияга ылайыкташтыра алам.
