Чӣ тавр аз хӯлаҳои алюминий ва мис тайёр кардан мумкин аст
Пендахулуан
Хӯла маводест, ки бо роҳи омезиши ду ё зиёда унсурҳои металлӣ (ё металлҳо бо дигар унсурҳо) барои ба даст овардани хосиятҳои беҳтар аз металли холис сохта мешавад. Як хӯлае, ки дар саноат васеъ истифода мешавад, хӯлаи алюминий (Al) ва мис (Cu) мебошад. Ин хӯла бо омезиши ҷолиби хосиятҳои худ машҳур аст: алюминий вазни сабук ва муқовимати хуби зангзаниро таъмин мекунад, дар ҳоле ки мис ба афзоиши мустаҳкамӣ, сахтӣ ва муқовимати фарсудашавӣ мусоидат мекунад. Дар амалияи саноатӣ, хӯлаҳои Al-Cu дар ҷузъҳои ҳавопаймо, ҷузъҳои автомобилӣ, таҷҳизоти муҳандисӣ ва сохторҳое, ки таносуби баланди мустаҳкамӣ ба вазнро талаб мекунанд, хеле маъмуланд.
Дар ин мақола раванди умумии тайёр кардани хӯлаҳои алюминий ва мис, аз омодасозии мавод, гудохта, омехта кардан, рехтан ва коркарди гармӣ то ба даст овардани хосиятҳои беҳтарини механикӣ, баррасӣ мешавад.
-
1. Принсипҳои асосии хӯлаҳои алюминий-мис
Алюминий ва мис метавонанд хӯлаҳоро бо доираи васеи таркибҳо ташкил диҳанд. Дар системаи Al-Cu, мис одатан дар доираи муайян илова карда мешавад (масалан, тақрибан 2-10% Cu дар бисёр хӯлаҳои муҳандисӣ), зеро иловаи назоратшавандаи Cu метавонад мустаҳкамиро тавассути механизмҳои сахтшавии маҳлули сахт ва сахтшавии боришот афзоиш диҳад.
Аммо, хӯлаҳои Al-Cu инчунин мушкилот эҷод мекунанд: мис метавонад муқовимати зангзании алюминийро коҳиш диҳад, агар дуруст ҳифз ё коркард нашавад ва раванди обшавӣ бояд назорат карда шавад, то омехтаи якхела таъмин карда шавад ва камбудиҳо ба монанди сӯрохнокӣ ва дохилшавии оксид кам карда шаванд.
-
2. Маводҳо ва таҷҳизоти зарурӣ
а. Маводҳо
1. Алюминийи холис ё резашудаи алюминий (масалан, Al 99% ё хӯлаи алюминийи асосӣ, агар лозим бошад).
2. Миси холис (чӯби мисӣ/хока/сахта).
3. Флюс (воситаи тозакунанда) барои пайваст кардани оксидҳо ва ифлосӣ дар металли гудохта.
4. Гази инертӣ (ихтиёрӣ) ба монанди аргон ё нитроген барои кам кардани оксидшавӣ ҳангоми гудохта ва дегазатсия.
б) Таҷҳизот
1. Кӯраи гудозиш: метавонад кӯраи барқӣ, индуксионӣ ё газӣ бошад.
2. Тигель (зарфи гудохташаванда), ки аз графит ё маводи ба гармӣ тобовар сохта шудааст.
3. Термопара/асбоби ченкунии ҳарорат барои назорати ҳарорат.
4. Омехтакунандаи металлӣ ё милаи графитӣ барои гомогенизатсия.
5. Қолаб: рег, металли доимӣ ё қолаби сармоягузорӣ, вобаста ба мақсад.
6. Таҷҳизоти бехатарӣ: дастпӯшакҳои ба гармӣ тобовар, сипари рӯй, пешдоман, пойафзоли бехатарӣ.
-
3. Марҳилаи омодагӣ пеш аз гудохтан
а. Таркиби хӯларо муайян кунед
Қадами аввал муайян кардани таркиби Al-Cu мувофиқи хосиятҳои ниҳоии зарурӣ мебошад. Масалан, агар афзоиши назарраси мустаҳкамӣ лозим бошад, фоизи Cu-ро зиёд кардан мумкин аст, аммо бо назардошти таъсири манфӣ ба монанди коҳиши муқовимати зангзанӣ ва эҳтимолияти афзоиши шиканандагӣ дар шароити муайян.
б) Тоза кардани ашёи хом
Алюминий ва мис бояд аз равған, чанг, оксидҳои ғафс ё дигар ифлоскунандаҳо тоза карда шаванд. Ифлосшавӣ метавонад боиси нуқсонҳои рехтагарӣ, ба монанди сӯрохнокӣ, тарқишҳо ё дохилшавӣ гардад.
в) Қолабро омода кунед
Қолаб бояд хушк бошад ва дар ҳолати зарурӣ барои кам кардани зарбаи гармӣ ва осон кардани ҷараёни металли гудохта пешакӣ гарм карда шавад. Қолаби намӣ метавонад боиси пайдоиши буғи зараровари об гардад ва намуди сӯрохиҳоро дар рехтагарӣ зиёд кунад.
-
4. Раванди гудохта ва омехта кардан
а. Гудозиши алюминий
Умуман, алюминий аввал гудохта мешавад, зеро нуқтаи обшавии он нисбат ба мис (тақрибан 1085°C) пасттар аст (тақрибан 660°C). Дар амал, алюминий аз нуқтаи обшавии худ болотар гарм карда мешавад ва ба ҳарорати муайяни корӣ мерасад (одатан аз якчанд даҳҳо то садҳо дараҷа болотар аз 660°C, вобаста ба миқёс ва техникаи рехтагарӣ), то онро ба қадри кофӣ моеъ ва осон омехта кунад.
б. Илова кардани мис
Мисро пас аз пурра гудохтани алюминий илова кардан мумкин аст. Азбаски дар ҳарорати хеле паст ҳал кардани мис душвортар аст, ҳарорати гудохта одатан ба қадри кофӣ баланд нигоҳ дошта мешавад, то мис зуд об шавад ва хӯла якхела шавад. Илова кардан оҳиста анҷом дода мешавад, то аз паст шудани якбораи ҳарорат ва кам кардани оксидшавӣ пешгирӣ карда шавад.
Дар баъзе амалияҳо, мисро метавон дар шакли зерин илова кард:
– Резаҳои хурд барои зуд об шудан, ё
– Хӯлаи асосӣ (хӯла байни миқдори зиёди Al ва Cu) барои осон кардани обшавӣ ва суръат бахшидан ба гомогенизатсия.
в. Омехтакунӣ ва гомогенизатсия
Пас аз ворид кардани мис, металли гудохта бо истифода аз милаи графитӣ ё омехтакунандаи махсус омехта карда мешавад. Ин тақсимоти якхелаи мисро таъмин мекунад ва аз ҷудошавии (ҷудошавии таркибӣ)-е, ки ҳангоми хунук шудани хӯла ба амал меояд, пешгирӣ мекунад.
г. Флюксинг ва дегазатсия
Оксидшавӣ дар гудохтани алюминий як мушкили маъмул аст, зеро алюминий ба осонӣ қабати оксидро ташкил медиҳад. Флюс барои пайваст кардани оксид ва ифлосҳо истифода мешавад, то онҳо ҳамчун партов (шлак) ҷудо карда шаванд. Ғайр аз ин, алюминийи гудохта ба осонӣ гидрогенро ҷаббида мегирад, ки ҳангоми сахтшавӣ метавонад боиси сӯрохшавӣ гардад. Аз ин рӯ, раванди дегазатсия (хориҷ кардани газҳои ҳалшуда) баъзан бо истифода аз гази инертӣ, ба монанди аргон, ки аз металли гудохта мегузарад, анҷом дода мешавад.
-
5. Рехтан (рехтан) ба қолаб
а. Тозакунии партовҳо (тозакунии шлак)
Пеш аз рехтан, партов/шлаки рӯи металли гудохташуда тоза карда мешавад (равғанаш тоза карда мешавад), то дохилшавӣ дар рехтагарӣ кам карда шавад.
б) Рехтани назоратшаванда
Металли гудохташуда бо суръати устувор ба қолаб рехта мешавад. Рехтани хеле зуд метавонад боиси нооромӣ гардад, ҳаворо банд кунад ва сӯрохиро зиёд кунад. Рехтани хеле оҳиста хатари баста шудани ҳаворо дорад (металл пеш аз пур шудани пурраи ковокии қолаб сахт мешавад).
в. Хунуккунӣ ва яхкунӣ
Пас аз рехтани металл, ба сахт шудани он иҷозат дода мешавад. Суръати хунуккунӣ ба андозаи донаҳо ва хосиятҳои механикӣ таъсир мерасонад. Хунуккунии босуръат ба ҳосил шудани донаҳои майдатар оварда мерасонад, ки аксар вақт бо афзоиши мустаҳкамӣ алоқаманданд, аммо барои пешгирӣ аз фишорҳои боқимонда ва кафидан бояд назорат карда шавад.
-
6. Раванди пас аз рехтагарӣ
а. Тозакунӣ ва тоза кардани қолаб
Рехтагарӣ аз қолаб гирифта шуда, аз боқимондаҳои рег ё маводи қолабӣ тоза карда мешавад. Дарвоза ва раф бурида мешаванд.
б. Коркарди гармӣ (коркарди гармӣ)
Бисёре аз хӯлаҳои Al-Cu барои афзоиши мустаҳкамӣ, асосан тавассути сахтшавии боришот, коркарди гармиро истифода мебаранд. Марҳилаҳои маъмулӣ инҳоянд:
1. Коркарди гармии маҳлул: гарм кардани хӯла то он даме, ки Cu дар матритсаи алюминий ҳал шавад.
2. Хомӯшкунӣ: хунуккунии босуръат барои «қулф кардан»-и маҳлули сахти сершуда.
3. Пироншавӣ: гарм кардан дар ҳарорати муайян (ё дар ҳарорати хона барои пиршавии табиӣ гузоштан), то ки таҳшинҳои майда ба вуҷуд оянд, ки маводро мустаҳкам мекунанд.
Параметрҳои ҳарорат ва вақт аз таркиби хӯла ва хосиятҳои мақсаднок (мустаҳкамӣ, чандирӣ, сахтӣ) хеле вобастаанд.
в. Раванди анҷомёбӣ
Вобаста аз ниёзҳо, хӯла метавонад аз чунин таъсирҳо гузарад:
– Коркарди коркард
– Сайқалдиҳӣ
– Рӯйпӯшкунӣ/анодкунӣ барои беҳтар кардани муқовимат ба зангзанӣ (гарчанде ки хӯлаҳои Al-Cu на ҳамеша ба мисли дигар хӯлаҳои Al барои анодкунӣ беҳтаринанд, вобаста ба миқдори Cu).
-
7. Мушкилоти маъмулӣ ва чӣ гуна бартараф кардани онҳо
1. Сӯрохнокӣ аз ҳисоби гидроген: бо роҳи дегазатсия ва тоза нигоҳ доштани металли гудохта бартараф карда мешавад.
2. Дохилҳои оксид: бо роҳи флюскунӣ, скимминг ва рехтани ғайритурбулентӣ кам карда мешаванд.
3. Ҷудокунии таркиб: тавассути назорати кофии омехтакунӣ ва хунуккунӣ пешгирӣ карда мешавад.
4. Шикастани гарм: бо тарҳи хуби қолаб, таркиби дуруст ва назорати суръати хунуккунӣ назорат карда мешавад.
-
Хулоса
Истеҳсоли хӯлаҳои алюминий ва мис асосан аз тайёр кардани мавод, гудохтани алюминий, илова кардани мис, гомогенизатсия, дегазатсия, рехтан ва коркарди гармӣ барои беҳтар кардани хосиятҳои механикӣ иборат аст. Калиди раванди муваффақ назорати ҳарорат, тозагии металли гудохта, усулҳои дурусти рехтан ва интихоби коркарди гармии мувофиқ мебошад. Бо тартиби дуруст, хӯлаҳои Al-Cu метавонанд маводҳои қавӣ, нисбатан сабук ва гаронбаҳоро барои як қатор барномаҳои муҳандисӣ ва саноатӣ истеҳсол кунанд.
Агар хоҳед, ман метавонам ин мақоларо ба версияи техникии бештар (бо мисолҳои таркибҳои мушаххаси хӯлаҳо ва параметрҳои коркарди гармии онҳо) ё версияи соддатар барои гузориши мактаб мутобиқ кунам.
