Хөнгөн хэрэглээнд зориулсан хөнгөн цагаан металл боловсруулах аргууд
Хөнгөн цагаан (илүү нарийвчлалтайгаар хөнгөн цагаан) нь тээврийн хэрэгслийн хүрээ, нисэх онгоцны эд ангиас эхлээд гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл, орчин үеийн барилга байгууламж хүртэл хөнгөн даацын хэрэглээнд хамгийн өргөн хэрэглэгддэг металлуудын нэг юм. Үүний гол давуу талууд нь бага нягтралтай, зэврэлтэнд тэсвэртэй, уян хатан, ялангуяа хайлш хэлбэрээр ашигласан үед сайн бат бэх-жингийн харьцаа юм. Гэсэн хэдий ч хөнгөн цагаан нь бат бөх, удаан эдэлгээтэй хэвээр байхын тулд түүхий эдийн үе шатнаас эхлээд эцсийн шат хүртэл зохих боловсруулалт шаардлагатай.
Энэ нийтлэлд хөнгөн цагааны металлыг хөнгөн хэрэглээнд хэрхэн дарааллаар боловсруулах талаар авч үзэх болно: хайлш сонгох, хэлбэржүүлэх үйл явц, дулааны боловсруулалтаас эхлээд гадаргууг бүрэх хүртэл.
-
1. Хөнгөн жингийн хэрэглээнд зориулсан хөнгөн цагааны шинж чанарыг ойлгох нь
Мэдээжийн хэрэг, хөнгөн цагаан нь хэд хэдэн чухал шинж чанартай байдаг:
1. Хөнгөн: нягтрал нь ойролцоогоор 2,7 г/см³ (гангийн 1/3 орчим).
2. Зэврэлтэнд тэсвэртэй: гадаргууг хамгаалдаг байгалийн исэл давхарга үүсгэдэг.
3. Дулаан болон цахилгаан дамжуулагч сайн: радиатор эсвэл цахилгаан эд ангиудад тохиромжтой.
4. Хэлбэржүүлэхэд хялбар: шахах, өнхрүүлэх, давтах эсвэл цутгах замаар боловсруулж болно.
Гэсэн хэдий ч цэвэр хөнгөн цагаан нь илүү зөөлөн бөгөөд бат бөх чанар нь хязгаарлагдмал байдаг. Тиймээс бат бөх чанар шаарддаг хөнгөн хэрэглээнд (жишээлбэл, дугуйн хүрээ, тээврийн хэрэгслийн кузов, эсвэл нисэх онгоцны бүтэц) хөнгөн цагааныг ерөнхийдөө 6061, 6063, 7075, эсвэл 5052 зэрэг хайлшид ашигладаг.
-
2. Хөнгөн цагаан хайлшийн төрлийг сонгох
Хайлшийн сонголт нь үйл явц болон эцсийн гүйцэтгэлийг тодорхойлдог. Хөнгөн жингийн хэрэглээний зарим түгээмэл жишээг энд оруулав.
– 5xxx цуврал (Al-Mg): зэврэлтэнд тэсвэртэй, хэлбэржүүлэхэд хялбар; их бие, хавтан болон далайн хэрэглээнд тохиромжтой. Жишээ: 5052.
– 6xxx цуврал (Al-Mg-Si): бат бөх, гагнахад хялбар, шахахад тохиромжтой. Жишээ нь: 6061 (бүтцийн), 6063 (профиль).
– 7xxx цуврал (Al-Zn-Mg): маш бат бөх, ихэвчлэн сансар судлалын салбарт ашиглагддаг боловч гагнахад илүү хэцүү бөгөөд зэврэлтийг хянах шаардлагатай. Жишээ: 7075.
Ерөнхий хэрэглээ болон олон талын хөнгөн ажиллагааны хэрэгцээнд зориулж 6061 болон 6063 нь бат бөх чанар, боловсруулалтын чадвар болон өртгийн тэнцвэрийг хадгалах хамгийн сайн сонголтуудын нэг юм.
-
3. Хөнгөн цагаан материалын үйлдвэрлэлийн үйл явц: Цутгаас бүтээгдэхүүн хүртэл
Хөнгөн цагааныг үйлдвэрлэлийн аргаар (боксит → хөнгөн цагааны исэл → хайлсан хөнгөн цагаан) гарган авсны дараа дараагийн алхам бол түүнийг түүхий эд болгон гулдмай эсвэл бэлдэц болгон хувиргах явдал юм. Үйлдвэрлэлийн хүрээнд анхан шатны боловсруулалт нь ихэвчлэн дараах үе шатуудад явагддаг.
а. Хайлуулах ба цутгах
Хөнгөн цагааныг хайлуулж, тодорхой хэлбэрт оруулдаг:
– Цутгамал: олноор үйлдвэрлэх, нарийн төвөгтэй хэлбэр, өндөр нарийвчлалтай (жишээ нь электрон эд ангийн гэр, жижиг хүрээ) тохиромжтой.
– Элсээр цутгах: том хэлбэрт уян хатан, хэвний зардал багатай ч барзгар гадаргуутай.
– Байнгын хэв цутгах: элс цутгахаас илүү чанартай, дунд зэргийн хэмжээтэй эд ангиудад тохиромжтой.
Хөнгөн даацын хэрэглээнд, нарийн төвөгтэй геометрийн хэлбэрийг их хэмжээний боловсруулалтгүйгээр хийх шаардлагатай үед цутгах аргыг ашигладаг. Гэсэн хэдий ч өндөр бат бэх шаарддаг бүтцийн хувьд шахах эсвэл давтах зэрэг бусад аргууд нь ихэвчлэн илүү давуу талтай байдаг.
б. Шахмал
Шахмал гэдэг нь тодорхой хэлбэртэй урт профиль үүсгэхийн тулд халуун хөнгөн цагаан бэлдэцийг хэвээр түлхэх үйл явц юм, жишээлбэл:
- цонхны хүрээ,
- төмөр зам,
– дугуйн хүрээний профайл,
- хөнгөн бүтцийн элементүүд.
Экструзийн давуу талууд:
- урт хугацааны үйлдвэрлэлд үр ашигтай,
– профайлын дизайныг хөнгөн боловч бат бөх (жишээ нь хөндий) байхаар оновчтой болгож болно,
– 6xxx цувралд тохиромжтой.
в. Өнхрөх
Энэ процессыг хөнгөн цагаан хуудас эсвэл хавтан хийхэд ашигладаг:
– анхны зузааныг багасгахын тулд халуунаар гулсуулах,
– бат бөх чанар болон гадаргуугийн чанарыг нэмэгдүүлэхийн тулд хүйтэн цувих.
Өнхрөх бүтээгдэхүүнийг дараахь зүйлд өргөн ашигладаг.
- тээврийн хэрэгслийн кузов,
- барилгын хавтангууд,
- төхөөрөмжийн бүрхүүл,
- лааз болон тугалган цаас.
d. Дэвсгэр
Хөнгөн цагааныг өндөр даралтаар (ихэвчлэн халуунаар) хэлбэржүүлдэг бөгөөд энэ нь илүү нягт, илүү бат бөх ширхэгийн бүтэц үүсгэдэг.
Хэрэглээ:
- өндөр хүчин чадалтай автомашины эд ангиуд,
- онгоцны эд анги,
– зарим дугуй/объектууд,
- их хэмжээний ачааллыг хүлээн авдаг эд ангиуд.
Өндөр хүчин чадалтай хөнгөн ачааллын хэрэглээнд зориулж цутгахаас илүү сайн бат бөх чанарыг өгдөг.
-
4. Дэвшилтэт боловсруулалт ба хэлбэржүүлэх процессууд
Хөнгөн цагаан нь анхны профайл/хуудас/бүрэлдэхүүн хэсэг болсны дараа цаашид боловсруулалт хийгддэг:
а. Машин боловсруулах (CNC/Гар аргаар)
Хөнгөн цагааныг боловсруулахад харьцангуй хялбар байдаг:
– тээрэмдэх,
- эргэлт,
- өрөмдлөг,
– товших.
Хамгийн сайн үр дүнд хүрэхийн тулд дараахь зүйлд анхаарлаа хандуулах хэрэгтэй.
– хурц цүүц сонгох,
- тохиромжтой хөргөлтийн шингэн ашиглах;
– хэт их "нүхжилт"-ээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд зүсэх хурдыг хянана уу.
б. Хэлбэржүүлэх: Нугалах, тамгалах, гүн зурах
Хөнгөн цагаан хуудсыг дараах аргаар хавтан эсвэл тодорхой хэлбэрт оруулж болно:
– нугалах (нугалах),
– тамга дарах (пресслэх),
– гүнзгий зураг зурах (сав/бүрхүүл гэх мэт дүрсийг гүнзгий зураг зурах).
5xxx цуврал болон 6xxx цувралын зарим хатууруулагчийг үүсгэхэд харьцангуй хялбар байдаг бол маш бат бөх хайлшийг гулзайлтын радиус хэт бага байвал ихэвчлэн илүү хэцүү бөгөөд хагарах хандлагатай байдаг.
-
5. Бат бөх чанарыг нэмэгдүүлэхийн тулд дулааны боловсруулалт хийх
Хөнгөн жинтэй, бат бөх хэвээр байгаа хэрэглээний хувьд дулааны боловсруулалт нь чухал алхам бөгөөд ялангуяа 6xxx болон 7xxx цувралын хувьд чухал алхам юм.
Ерөнхий үе шатууд:
1. Уусмалын дулааны боловсруулалт: хайлшийн элементүүд жигд уусахаар халаана.
2. Бөхөөх: бүтцийг "түгжих" зорилгоор хурдан хөргөх.
3. Байгалийн эсвэл хиймэл хөгшрөлт: бат бөх чанарыг нэмэгдүүлдэг нарийн тунадас үүсгэдэг.
Алдартай зан авирын жишээнүүд:
– T6: уусмалыг дулаанаар боловсруулсан + хиймэл хөгшрөлт (өндөр бат бэх, 6061-T6-д түгээмэл байдаг).
– T4: уусмалыг дулаанаар боловсруулсан + байгалийн хөгшрөлт (илүү зөөлөн, хэлбэржүүлэхэд хялбар).
Температурын сонголтыг тохируулах шаардлагатай: өндөр бат бэх шаарддаг бүтэц нь T6-д тохиромжтой бол эхлээд бүрдүүлэх шаардлагатай бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь T4-ийг ашиглаж, бүрдүүлсний дараа хөгшрөх боломжтой.
-
6. Хөнгөн цагаан холболт: Гагнуур ба хувилбарууд
Хөнгөн цагааныг холбох нь исэлдсэн давхарга болон өндөр дулаан дамжуулалттай тул хүндрэлтэй байж болно. Нийтлэг аргууд:
– TIG гагнуур (GTAW): цэвэр үр дүн, нимгэн-дунд зузаантай гагнуурт тохиромжтой.
– MIG гагнуур (GMAW): үйлдвэрлэлд илүү хурдан.
– Үрэлтийн хутгалттай гагнуур (ҮХХ): холболтын чанар маш сайн, гажуудал багатай (үйлдвэрлэлд өргөн хэрэглэгддэг).
– Хав/боолт болон наалдамхай холболт: гагнуур хийхэд хэцүү эсвэл HAZ (дулаан нөлөөлөлд өртсөн бүс)-ийн бат бэхийг бууруулахаас зайлсхийх хувилбарууд.
7xxx цувралын хувьд гагнуур нь гүйцэтгэлийг бууруулдаг тул механик холболт эсвэл тусгай процессыг илүү их сонгодог.
-
7. Өнгөлгөө болон гадаргуугийн хамгаалалт
Хөнгөн хэрэглээнд гоо зүйн болон бат бөх чанарыг чухалчилдаг. Нийтлэг өнгөлгөө:
а. Аноджуулалт
Илүү зузаан, илүү хүчтэй исэлдсэн давхарга үүсгэдэг:
- зэврэлтээс хамгаалах чадварыг нэмэгдүүлэх,
- зураасны эсэргүүцлийг нэмэгдүүлдэг;
– өнгөтөөр будаж болно (гоёл чимэглэлийн аноджуулалт).
Экструзийн профайл, бүрхүүл, дугуйн эд анги, электрон төхөөрөмжүүдэд маш их алдартай.
б. Нунтаг бүрэх / будах
Хамгаалалтын давхарга болон жигд өнгө төрхийг бий болгодог. Гадаа хэрэглэхэд тохиромжтой боловч хамгийн сайн наалдахын тулд гадаргууг сайтар бэлтгэх шаардлагатай.
в. Бүрхүүл ба химийн хувиргалт
Жишээлбэл, зэврэлтээс хамгаалах чадварыг нэмэгдүүлэхийн тулд хромат хувиргалт (эсвэл хромгүй хувилбарууд) болон будахаас өмнө праймер болгон ашиглах.
-
8. Хөнгөн цагаан бүтээгдэхүүний чанарын хяналт
Аюулгүй, тогтвортой бүтээгдэхүүнийг хангахын тулд чанарын хяналтын хэд хэдэн тал чухал юм.
– хатуулгийн тест (жишээ нь Бринелл/Викерс),
– бат бэх чанар нь стандартад нийцэж байгаа эсэхийг шалгах суналтын туршилт,
– хэмжээст үзлэг (шахалтын профайл/боловсруулалтын эд ангиуд),
– согогийн шинжилгээ (цутгамал дахь нүх сүв, гагнуурын хагарал),
– гадаа/далайн хэрэглээнд зориулсан зэврэлтээс хамгаалах туршилт.
Аж үйлдвэрт ASTM эсвэл ISO зэрэг стандартуудыг ихэвчлэн лавлагаа болгон ашигладаг, ялангуяа бүтцийн болон тээврийн бүтээгдэхүүний хувьд.
-
Дүгнэлт
Хөнгөн жинд зориулсан хөнгөн цагаан металл боловсруулах нь зүгээр л "тодорхой хэлбэрт оруулах" асуудал биш, харин хайлш сонгох, хэлбэржүүлэх арга (цутгах, шахах, өнхрүүлэх, давтах), боловсруулах процесс, бат бөх чанарыг дулааны боловсруулалт, тохирох холбох техник, аноджуулах эсвэл нунтаг бүрэх зэрэг гадаргуугийн өнгөлгөө хүртэл хэд хэдэн техникийн шийдвэрийг багтаадаг. Процессуудын зөв хослол нь хөнгөн, бат бөх, зэврэлтэнд тэсвэртэй, удаан эдэлгээтэй эд ангиудыг бий болгоно.
Хэрэв та хүсвэл би энэ нийтлэлийг илүү техникийн хувилбар болгон (жишээлбэл, хайлш, зөөлрүүлэгч, дугуйн хүрээ эсвэл тээврийн хэрэгслийн кузов гэх мэт бүтээгдэхүүний кейс судалгааны жишээнүүдээр дүүргэсэн) эсвэл сургуулийн даалгаврын илүү энгийн хувилбар болгон өөрчилж болно.
