ඇලුමිනියම් සහ තඹ මිශ්ර ලෝහ සාදා ගන්නේ කෙසේද?
පෙන්ඩහුලුවන්
මිශ්ර ලෝහයක් යනු පිරිසිදු ලෝහයට වඩා හොඳ ගුණාංග ලබා ගැනීම සඳහා ලෝහ මූලද්රව්ය දෙකක් හෝ වැඩි ගණනක් (හෝ ලෝහ වෙනත් මූලද්රව්ය සමඟ) ඒකාබද්ධ කිරීමෙන් සාදන ලද ද්රව්යයකි. කර්මාන්තයේ බහුලව භාවිතා වන එක් මිශ්ර ලෝහයක් වන්නේ ඇලුමිනියම් (Al) සහ තඹ (Cu) මිශ්ර ලෝහයකි. මෙම මිශ්ර ලෝහය එහි ආකර්ශනීය ගුණාංග සංයෝජනය සඳහා ප්රසිද්ධය: ඇලුමිනියම් සැහැල්ලු බර සහ හොඳ විඛාදන ප්රතිරෝධය සපයන අතර තඹ ශක්තිය, දෘඪතාව සහ ඇඳුම් ප්රතිරෝධය වැඩි කිරීමට දායක වේ. කාර්මික භාවිතයේදී, Al–Cu මිශ්ර ලෝහ බහුලව භාවිතා වන්නේ ගුවන් යානා සංරචක, මෝටර් රථ සංරචක, ඉංජිනේරු උපකරණ සහ ඉහළ ශක්තිය-බර අනුපාතයක් අවශ්ය ව්යුහයන් තුළ ය.
මෙම ලිපියෙන් ඇලුමිනියම් සහ තඹ මිශ්ර ලෝහ සෑදීමේ සාමාන්ය ක්රියාවලිය සාකච්ඡා කෙරේ, ද්රව්ය සකස් කිරීම, උණු කිරීම, මිශ්ර කිරීම, වාත්තු කිරීම සහ තාප පිරියම් කිරීම වැනි ප්රශස්ත යාන්ත්රික ගුණාංග ලබා ගැනීම සඳහා.
-
1. ඇලුමිනියම්–තඹ මිශ්ර ලෝහවල මූලික මූලධර්ම
ඇලුමිනියම් සහ තඹ විවිධ සංයුති සහිත මිශ්ර ලෝහ සෑදිය හැක. Al–Cu පද්ධතිය තුළ, තඹ සාමාන්යයෙන් නිශ්චිත පරාසයක් තුළ එකතු කරනු ලැබේ (උදා: බොහෝ ඉංජිනේරු මිශ්ර ලෝහවල Cu 2–10% පමණ), මන්ද Cu පාලිත එකතු කිරීම ඝන ද්රාවණ දැඩි කිරීම සහ වර්ෂාපතන දැඩි කිරීමේ යාන්ත්රණයන් හරහා ශක්තිය වැඩි කළ හැකි බැවිනි.
කෙසේ වෙතත්, Al–Cu මිශ්ර ලෝහ ද අභියෝග ඉදිරිපත් කරයි: තඹ ඇලුමිනියම් නිසි ලෙස ආරක්ෂා නොකළහොත් හෝ සකස් නොකළහොත් එහි විඛාදන ප්රතිරෝධය අඩු කළ හැකි අතර, සමජාතීය මිශ්රණයක් සහතික කිරීම සඳහා සහ සිදුරු සහ ඔක්සයිඩ් ඇතුළත් කිරීම් වැනි දෝෂ අවම කිරීම සඳහා ද්රවාංක ක්රියාවලිය පාලනය කළ යුතුය.
-
2. අවශ්ය ද්රව්ය හා උපකරණ
අ. ද්රව්ය
1. පිරිසිදු ඇලුමිනියම් හෝ ඇලුමිනියම් ඉන්ගෝට් (උදා: අවශ්ය පරිදි Al 99% හෝ මූලික ඇලුමිනියම් මිශ්ර ලෝහය).
2. පිරිසිදු තඹ (තඹ දණ්ඩ/කුඩු/ඉන්ගොට්).
3. උණු කළ ලෝහවල ඔක්සයිඩ සහ අපිරිසිදු ද්රව්ය බන්ධනය කිරීමට උපකාරී වන ප්රවාහ (පිරිසිදු කිරීමේ කාරකය).
4. දියවීමේදී සහ වායු ඉවත් කිරීමේදී ඔක්සිකරණය අඩු කිරීම සඳහා ආගන් හෝ නයිට්රජන් වැනි නිෂ්ක්රීය වායුව (විකල්ප).
ආ. උපකරණ
1. උණුකරන උදුන: විදුලි, ප්රේරණය හෝ ගෑස් උදුනක් විය හැකිය.
2. මිනිරන් හෝ තාප ප්රතිරෝධී ද්රව්ය වලින් සාදන ලද කෲසිබල් (දියවන බහාලුම).
3. උෂ්ණත්ව පාලනය සඳහා තාපකූප/උෂ්ණත්ව මිනුම් උපකරණය.
4. සමජාතීයකරණය සඳහා ලෝහ කලවම් කරන්නා හෝ මිනිරන් දණ්ඩ.
5. අච්චුව: වැලි, ස්ථිර ලෝහ හෝ ආයෝජන අච්චුව, අරමුණ අනුව.
6. ආරක්ෂක උපකරණ: තාප ප්රතිරෝධී අත්වැසුම්, මුහුණු ආවරණ, ඒප්රොන්, ආරක්ෂිත සපත්තු.
-
3. උණු කිරීමට පෙර සූදානම් වීමේ අදියර
අ. මිශ්ර ලෝහයේ සංයුතිය තීරණය කරන්න
පළමු පියවර වන්නේ අවශ්ය අවසාන ගුණාංග අනුව Al–Cu සංයුතිය තීරණය කිරීමයි. උදාහරණයක් ලෙස, සැලකිය යුතු ශක්තියක් ලබා ගැනීමට අවශ්ය නම්, Cu ප්රතිශතය වැඩි කළ හැකි නමුත්, විඛාදන ප්රතිරෝධය අඩු වීම සහ ඇතැම් තත්වයන් යටතේ විභවය වැඩි වීම වැනි අතුරු ආබාධ සැලකිල්ලට ගනිමින්.
ආ. අමුද්රව්ය පිරිසිදු කිරීම
ඇලුමිනියම් සහ තඹ තෙල්, දූවිලි, ඝන ඔක්සයිඩ් හෝ වෙනත් අපවිත්ර ද්රව්ය වලින් පිරිසිදු කළ යුතුය. දූෂණය වීමෙන් සිදුරු, ඉරිතැලීම් හෝ ඇතුළත් කිරීම් වැනි වාත්තු දෝෂ ඇති විය හැක.
ඇ. අච්චුව සකස් කරන්න
තාප කම්පනය අඩු කිරීමට සහ උණු කළ ලෝහයේ ප්රවාහය පහසු කිරීමට අවශ්ය නම් අච්චුව වියළි හා පෙර රත් කළ යුතුය. තෙත් අච්චුවක් හානිකර ජල වාෂ්ප සෑදීමට හේතු විය හැකි අතර වාත්තු කිරීමේදී සිදුරු පෙනුම වැඩි කරයි.
-
4. උණු කිරීම සහ මිශ්ර කිරීමේ ක්රියාවලිය
අ. ඇලුමිනියම් උණු කිරීම
සාමාන්යයෙන් ඇලුමිනියම් මුලින්ම උණු කරනු ලබන්නේ එහි ද්රවාංකය තඹ (1085°C පමණ) ට වඩා අඩු (660°C පමණ) නිසාය. ප්රායෝගිකව, ඇලුමිනියම් එහි ද්රවාංකයට වඩා රත් කර නිශ්චිත ක්රියාකාරී උෂ්ණත්වයකට ළඟා වේ (සාමාන්යයෙන් පරිමාණය සහ වාත්තු තාක්ෂණය අනුව 660°C ට වඩා අංශක දස සිට සිය ගණනක් දක්වා) එය ප්රමාණවත් තරම් ද්රව සහ මිශ්ර කිරීමට පහසු කරයි.
ආ. තඹ එකතු කිරීම
ඇලුමිනියම් සම්පූර්ණයෙන්ම උණු කළ පසු තඹ එකතු කළ හැක. තඹ ඉතා අඩු උෂ්ණත්වයකදී දිය කිරීමට අපහසු බැවින්, තඹ ඉක්මනින් දිය වී මිශ්ර ලෝහය සමජාතීය වීමට ඉඩ සලසන පරිදි ද්රවාංක උෂ්ණත්වය සාමාන්යයෙන් ඉහළ මට්ටමක තබා ඇත. උෂ්ණත්වයේ දැඩි පහත වැටීමක් වළක්වා ගැනීමට සහ ඔක්සිකරණය අවම කිරීම සඳහා එකතු කිරීම සෙමින් සිදු කෙරේ.
සමහර පිළිවෙත් වලදී, තඹ පහත ආකාරයෙන් එකතු කළ හැක:
– ඉක්මනින් දිය වීමට කුඩා කුට්ටි, හෝ
– ද්රාවණය පහසු කිරීමට සහ සමජාතීයකරණය වේගවත් කිරීමට ප්රධාන මිශ්ර ලෝහය (Al සහ ඉහළ Cu අන්තර්ගතය අතර මිශ්ර ලෝහය).
ඇ. කලවම් කිරීම සහ සමජාතීයකරණය
තඹ හඳුන්වා දීමෙන් පසු, උණු කළ ලෝහය ග්රැෆයිට් දණ්ඩක් හෝ විශේෂ කලවම් යන්ත්රයක් භාවිතයෙන් කලවම් කරනු ලැබේ. මෙය තඹ ඒකාකාරව බෙදා හැරීම සහතික කරන අතර මිශ්ර ලෝහය සිසිල් වන විට සිදුවිය හැකි වෙන් කිරීම (සංයුති වෙන් කිරීම) වළක්වයි.
ඈ. ෆ්ලක්සිං සහ වායු ඉවත් කිරීම
ඇලුමිනියම් උණු කිරීමේදී ඔක්සිකරණය පොදු ගැටළුවක් වන්නේ ඇලුමිනියම් පහසුවෙන් ඔක්සයිඩ් තට්ටුවක් සාදයි. ඔක්සයිඩ් සහ අපද්රව්ය බන්ධනය කිරීමට ප්රවාහය භාවිතා කරන අතර එමඟින් ඒවා බොර (ස්ලැග්) ලෙස වෙන් කළ හැකිය. තවද, උණු කළ ඇලුමිනියම් පහසුවෙන් හයිඩ්රජන් අවශෝෂණය කරයි, එය ඝන වූ විට සිදුරු ඇති කළ හැකිය. එබැවින්, වායු ඉවත් කිරීමේ ක්රියාවලිය (ද්රාවිත වායූන් ඉවත් කිරීම) සමහර විට උණු කළ ලෝහය හරහා බුබුලු දැමූ ආගන් වැනි නිෂ්ක්රීය වායුවක් භාවිතයෙන් සිදු කෙරේ.
-
5. අච්චුවට වත් කිරීම (වාත්තු කිරීම)
අ. ස්කිමිං (ස්ලැග් ඉවත් කිරීම)
වත් කිරීමට පෙර, වාත්තු කිරීමේදී ඇතුළත් කිරීම් අඩු කිරීම සඳහා උණු කළ ලෝහයේ මතුපිට ඇති බොර/ස්ලැග් පිරිසිදු කරනු ලැබේ (ඉවත් කරනු ලැබේ).
ආ. පාලිත වත් කිරීම
උණු කළ ලෝහ අච්චුවට ස්ථාවර අනුපාතයකින් වත් කරනු ලැබේ. ඉතා ඉක්මනින් වත් කිරීම කැළඹිලි ඇති කළ හැකි අතර, වාතය හිර කර සිදුරු වැඩි කරයි. ඉතා සෙමින් වත් කිරීම සීතල වැසීමේ අවදානමක් ඇති කරයි (අච්චු කුහරය සම්පූර්ණයෙන්ම පිරවීමට පෙර ලෝහය ඝන වේ).
ඇ. සිසිලනය සහ කැටි කිරීම
වත් කිරීමෙන් පසු, ලෝහය ඝන වීමට ඉඩ දෙනු ලැබේ. සිසිලන අනුපාතය ධාන්ය ප්රමාණයට සහ යාන්ත්රික ගුණාංගවලට බලපායි. වේගවත් සිසිලනය සියුම් ධාන්ය නිපදවීමට නැඹුරු වන අතර, එය බොහෝ විට වැඩි ශක්තියක් සමඟ සහසම්බන්ධ වේ, නමුත් අවශේෂ ආතතීන් සහ ඉරිතැලීම් වැළැක්වීම සඳහා පාලනය කළ යුතුය.
-
6. පශ්චාත්-වාත්තු ක්රියාවලිය
අ. අච්චු ඉවත් කිරීම සහ පිරිසිදු කිරීම
වාත්තු කිරීම අච්චුවෙන් ඉවත් කර ඉතිරි වැලි හෝ අච්චු ද්රව්ය වලින් පිරිසිදු කරනු ලැබේ. ගේට්ටුව සහ රයිසර් කපා දමනු ලැබේ.
ආ. තාප පිරියම් කිරීම (තාප පිරියම් කිරීම)
බොහෝ Al–Cu මිශ්ර ලෝහ ශක්තිය වැඩි කිරීම සඳහා තාප පිරියම් කිරීම භාවිතා කරයි, ප්රධාන වශයෙන් වර්ෂාපතන දැඩි කිරීම හරහා. පොදු අවධිවලට ඇතුළත් වන්නේ:
1. ද්රාවණ තාප පිරියම් කිරීම: ඇලුමිනියම් අනුකෘතියේ Cu දියවන පරිදි මිශ්ර ලෝහය රත් කිරීම.
2. නිවාදැමීම: අධි සංතෘප්ත ඝන ද්රාවණය "අගුළු දැමීමට" වේගවත් සිසිලනය.
3. වයසට යාම: යම් උෂ්ණත්වයකදී රත් කිරීම (හෝ ස්වාභාවික වයසට යාම සඳහා කාමර උෂ්ණත්වයේ තැබීම) එවිට ද්රව්යය ශක්තිමත් කරන සියුම් අවක්ෂේප සෑදේ.
උෂ්ණත්ව හා කාල පරාමිතීන් මිශ්ර ලෝහ සංයුතිය සහ ඉලක්ක ගුණාංග (ශක්තිය, ductility, තද බව) මත බෙහෙවින් රඳා පවතී.
ඇ. නිම කිරීමේ ක්රියාවලිය
අවශ්යතා මත පදනම්ව, මිශ්ර ලෝහයට පහත සඳහන් දෑ සිදු විය හැකිය:
- යන්ත්රෝපකරණ
- ඔප දැමීම
– විඛාදන ප්රතිරෝධය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා ආලේපනය/ඇනෝඩීකරණය (Cu අන්තර්ගතය මත පදනම්ව, Al–Cu මිශ්ර ලෝහ ඇනෝඩීකරණය සඳහා අනෙකුත් Al මිශ්ර ලෝහ තරම් සැමවිටම පරමාදර්ශී නොවේ).
-
7. පොදු ගැටළු සහ ඒවා ජය ගන්නේ කෙසේද?
1. හයිඩ්රජන් නිසා ඇතිවන සිදුරු: වායු ඉවත් කිරීමෙන් සහ උණු කළ ලෝහය පිරිසිදුව තබා ගැනීමෙන් ජය ගැනීම.
2. ඔක්සයිඩ් ඇතුළත් කිරීම්: ප්රවාහය, ස්කීම් කිරීම සහ කැළඹිලි රහිත වත් කිරීම මගින් අඩු කිරීම.
3. සංයුතිය වෙන් කිරීම: ප්රමාණවත් ඇවිස්සීම සහ සිසිලන පාලනය හරහා වැළැක්වීම.
4. උණුසුම් ඉරිතැලීම්: හොඳ අච්චු නිර්මාණය, නිසි සංයුතිය සහ සිසිලන අනුපාත පාලනය මගින් පාලනය වේ.
-
නිගමනය
ඇලුමිනියම් සහ තඹ මිශ්ර ලෝහ නිෂ්පාදනය සඳහා අත්යවශ්යයෙන්ම ද්රව්ය සකස් කිරීම, ඇලුමිනියම් උණු කිරීම, තඹ එකතු කිරීම, සමජාතීයකරණය, වායු ඉවත් කිරීම, වාත්තු කිරීම සහ තාප පිරියම් කිරීම යාන්ත්රික ගුණාංග ප්රශස්ත කිරීම සඳහා ඇතුළත් වේ. සාර්ථක ක්රියාවලියක යතුර වන්නේ උෂ්ණත්ව පාලනය, උණු කළ ලෝහ පිරිසිදුකම, නිසි වත් කිරීමේ ශිල්පීය ක්රම සහ සුදුසු තාප පිරියම් කිරීමක් තෝරා ගැනීමයි. නිවැරදි ක්රියා පටිපාටි සමඟින්, Al–Cu මිශ්ර ලෝහවලට විවිධ ඉංජිනේරු සහ කාර්මික යෙදුම් සඳහා ශක්තිමත්, සාපේක්ෂව සැහැල්ලු සහ ඉහළ වටිනාකමක් ඇති ද්රව්ය නිපදවිය හැකිය.
ඔබ කැමති නම්, මට මෙම ලිපිය වඩාත් තාක්ෂණික අනුවාදයකට (නිශ්චිත මිශ්ර ලෝහ සංයුති සහ ඒවායේ තාප පිරියම් කිරීමේ පරාමිතීන් සඳහා උදාහරණ සහිතව) හෝ පාසල් වාර්තාවක් සඳහා සරල අනුවාදයකට අනුවර්තනය කළ හැකිය.
