Alyuminiy va mis qotishmalarini qanday tayyorlash mumkin
Pendahuluan
Qotishma - bu sof metallga qaraganda yaxshiroq xususiyatlarga ega bo'lish uchun ikki yoki undan ortiq metall elementlarni (yoki metallarni boshqa elementlar bilan) birlashtirish orqali tayyorlangan material. Sanoatda keng qo'llaniladigan qotishmalardan biri alyuminiy (Al) va mis (Cu) qotishmasi. Bu qotishma o'zining jozibali xususiyatlarining kombinatsiyasi bilan mashhur: alyuminiy yengil vazn va yaxshi korroziyaga chidamlilikni ta'minlaydi, mis esa mustahkamlik, qattiqlik va aşınmaya bardoshlilikni oshiradi. Sanoat amaliyotida Al-Cu qotishmalari samolyot komponentlarida, avtomobil komponentlarida, muhandislik uskunalarida va yuqori mustahkamlik-og'irlik nisbatini talab qiladigan konstruksiyalarda juda keng qo'llaniladi.
Ushbu maqolada alyuminiy va mis qotishmalarini tayyorlashning umumiy jarayoni, material tayyorlash, eritish, aralashtirish, quyish va issiqlik bilan ishlov berishdan tortib, optimal mexanik xususiyatlarga erishishgacha muhokama qilinadi.
-
1. Alyuminiy-mis qotishmalarining asosiy tamoyillari
Alyuminiy va mis turli xil tarkibli qotishmalar hosil qilishi mumkin. Al-Cu tizimida mis odatda ma'lum bir diapazonda qo'shiladi (masalan, ko'plab muhandislik qotishmalarida taxminan 2–10% Cu), chunki Cu ning nazorat ostida qo'shilishi qattiq eritmaning qattiqlashishi va yog'ingarchilikning qattiqlashishi mexanizmlari orqali mustahkamlikni oshirishi mumkin.
Biroq, Al-Cu qotishmalari ham qiyinchiliklarga duch keladi: agar mis to'g'ri himoya qilinmasa yoki qayta ishlanmasa, alyuminiyning korroziyaga chidamliligini pasaytirishi mumkin va bir hil aralashmani ta'minlash va g'ovaklik va oksid qo'shilishlari kabi nuqsonlarni minimallashtirish uchun erish jarayonini nazorat qilish kerak.
-
2. Kerakli materiallar va uskunalar
a. Materiallar
1. Sof alyuminiy yoki alyuminiy quyma (masalan, Al 99% yoki zaruratga qarab asosiy alyuminiy qotishmasi).
2. Sof mis (mis tayoqcha/kukun/quyma).
3. Eritilgan metalldagi oksidlar va kirlarni bog'lashga yordam beradigan flyuks (tozalovchi vosita).
4. Eritish va gazsizlantirish jarayonida oksidlanishni kamaytirish uchun argon yoki azot kabi inert gaz (ixtiyoriy).
b. Uskunalar
1. Erituvchi pech: elektr, induksiya yoki gaz pechi bo'lishi mumkin.
2. Grafit yoki issiqqa chidamli materialdan tayyorlangan tigel (eritish idishi).
3. Haroratni boshqarish uchun termojuft/haroratni o'lchash moslamasi.
4. Gomogenizatsiya uchun metall aralashtirgich yoki grafit tayoqchasi.
5. Qolip: maqsadga qarab qum, doimiy metall yoki investitsiya qolipi.
6. Xavfsizlik uskunalari: issiqqa chidamli qo'lqoplar, yuz qalqoni, fartuk, xavfsizlik poyabzali.
-
3. Eritishdan oldin tayyorgarlik bosqichi
a. Qotishma tarkibini aniqlang
Birinchi qadam, kerakli yakuniy xususiyatlarga muvofiq Al-Cu tarkibini aniqlashdir. Masalan, agar sezilarli darajada mustahkamlik ortishi istalsa, Cu foizini oshirish mumkin, ammo ma'lum sharoitlarda korroziyaga chidamlilikning pasayishi va mo'rtlikning oshishi kabi yon ta'sirlarni hisobga olgan holda.
b. Xom ashyolarni tozalash
Alyuminiy va misni moy, chang, quyuq oksidlar yoki boshqa ifloslantiruvchi moddalardan tozalash kerak. Ifloslanish quyma nuqsonlariga, masalan, g'ovaklik, yoriqlar yoki qo'shilishlarga olib kelishi mumkin.
c. Qolipni tayyorlang
Qolip quruq bo'lishi va kerak bo'lganda oldindan qizdirilishi kerak, bu esa termal zarbani kamaytirish va eritilgan metallning oqishini osonlashtiradi. Nam qolip zararli suv bug'ining paydo bo'lishiga va quyma tarkibida g'ovaklarning ko'rinishini oshirishi mumkin.
-
4. Eritish va aralashtirish jarayoni
a. Alyuminiy eritish
Umuman olganda, alyuminiy avval eritiladi, chunki uning erish harorati misga (taxminan 1085°C) nisbatan pastroq (taxminan 660°C). Amalda, alyuminiy erish haroratidan yuqori qizdiriladi va ma'lum bir ish haroratiga yetadi (odatda shkala va quyish texnikasiga qarab 660°C dan bir necha o'nlab daraja yuqori), bu esa uni yetarlicha suyuq va aralashtirish oson bo'lishiga olib keladi.
b. Mis qo'shilishi
Mis alyuminiy to'liq eriganidan keyin qo'shilishi mumkin. Misni juda past haroratda eritish qiyinroq bo'lgani uchun, erish harorati odatda misning tez erishi va qotishmaning bir hil bo'lishi uchun yetarlicha yuqori darajada saqlanadi. Haroratning keskin pasayishiga yo'l qo'ymaslik va oksidlanishni minimallashtirish uchun qo'shish sekin amalga oshiriladi.
Ba'zi amaliyotlarda mis quyidagi shaklda qo'shilishi mumkin:
– Tez erishi uchun kichik quymalar, yoki
– Eritishni osonlashtirish va gomogenizatsiyani tezlashtirish uchun asosiy qotishma (Al va yuqori Cu miqdori orasidagi qotishma).
c. Aralashtirish va gomogenizatsiya qilish
Mis qo'shilgandan so'ng, eritilgan metall grafit tayoqchasi yoki maxsus aralashtirgich yordamida aralashtiriladi. Bu misning bir tekis taqsimlanishini ta'minlaydi va qotishma soviganida yuzaga kelishi mumkin bo'lgan segregatsiyani (tarkibiy ajralishni) oldini oladi.
d. Flyukslash va degazatsiyalash
Oksidlanish alyuminiy eritishda keng tarqalgan muammo hisoblanadi, chunki alyuminiy osongina oksid qatlamini hosil qiladi. Oksid va aralashmalarni bog'lash uchun flyuks ishlatiladi, shunda ular chiqindi (shlak) sifatida ajratilishi mumkin. Bundan tashqari, erigan alyuminiy vodorodni osonlikcha yutadi, bu esa qattiqlashganda g'ovaklikka olib kelishi mumkin. Shuning uchun, degazatsiya jarayoni (erigan gazlarni olib tashlash) ba'zan eritilgan metall orqali pufakchalar bilan o'tadigan argon kabi inert gaz yordamida amalga oshiriladi.
-
5. Qolipga quyish (quyish)
a. Skimming (shlaklarni olib tashlash)
Quyishdan oldin, eritilgan metall yuzasidagi qoldiq/shlak quyma tarkibidagi qo'shimchalarni kamaytirish uchun tozalanadi (yog'sizlantiriladi).
b. Nazorat ostida quyish
Eritilgan metall qolipga barqaror tezlikda quyiladi. Juda tez quyish turbulentlikni keltirib chiqarishi, havoni ushlab qolishi va g'ovaklikni oshirishi mumkin. Juda sekin quyish sovuq yopilish xavfini tug'diradi (metall qolip bo'shlig'i to'liq to'ldirilmasdan oldin qattiqlashadi).
c. Sovutish va muzlatish
Quygandan so'ng, metallning qattiqlashishiga ruxsat beriladi. Sovutish tezligi donalarning hajmiga va mexanik xususiyatlariga ta'sir qiladi. Tez sovutish ko'pincha mayda donalarni hosil qiladi, bu ko'pincha mustahkamlikning oshishi bilan bog'liq, ammo qoldiq kuchlanish va yorilishning oldini olish uchun uni nazorat qilish kerak.
-
6. Kastingdan keyingi jarayon
a. Mog'orni olib tashlash va tozalash
Quyma qolipdan chiqariladi va qolgan qum yoki qoliplash materialidan tozalanadi. Darvoza va ko'targich kesiladi.
b. Issiqlik bilan ishlov berish (issiqlik bilan ishlov berish)
Ko'pgina Al-Cu qotishmalari, asosan, yog'ingarchilik bilan qattiqlashish orqali mustahkamlikni oshirish uchun issiqlik bilan ishlov berishdan foydalanadi. Umumiy bosqichlar quyidagilarni o'z ichiga oladi:
1. Eritmani issiqlik bilan ishlov berish: qotishmani Cu alyuminiy matritsasida eriydigan qilib qizdirish.
2. Sovutish: o'ta to'yingan qattiq eritmani "qulflash" uchun tez sovutish.
3. Qarish: ma'lum bir haroratda qizdirish (yoki tabiiy qarish uchun xona haroratida qoldirish), shunda materialni mustahkamlovchi mayda cho'kindilar hosil bo'ladi.
Harorat va vaqt parametrlari qotishma tarkibi va nishon xususiyatlariga (mustahkamlik, egiluvchanlik, qattiqlik) juda bog'liq.
c. Yakuniy jarayon
Ehtiyojlarga qarab, qotishma quyidagilarga duch kelishi mumkin:
– Mashinasozlik
– Jilo berish
– Korroziyaga chidamliligini oshirish uchun qoplama/anodlash (garchi Al-Cu qotishmalari Cu tarkibiga qarab anodlash uchun har doim ham boshqa Al qotishmalari kabi ideal bo'lavermasa ham).
-
7. Umumiy muammolar va ularni qanday yengish mumkin
1. Vodorod tufayli g'ovaklik: erigan metallni degazatsiya qilish va toza saqlash orqali bartaraf etiladi.
2. Oksid qo'shilishlari: flyusing, yog'sizlantirish va turbulent bo'lmagan quyish orqali kamayadi.
3. Tarkibni ajratish: etarli aralashtirish va sovutishni boshqarish orqali oldini olish mumkin.
4. Issiq yorilish: yaxshi qolip dizayni, to'g'ri tarkib va sovutish tezligini boshqarish orqali boshqariladi.
-
Xulosa
Alyuminiy va mis qotishmalarini ishlab chiqarish asosan material tayyorlash, alyuminiyni eritish, mis qo'shish, gomogenizatsiya, degazatsiya, quyish va mexanik xususiyatlarni optimallashtirish uchun issiqlik bilan ishlov berishni o'z ichiga oladi. Muvaffaqiyatli jarayonning kaliti haroratni nazorat qilish, eritilgan metallning tozaligi, to'g'ri quyish texnikasi va tegishli issiqlik bilan ishlov berishni tanlashdir. To'g'ri protseduralar bilan Al-Cu qotishmalari turli xil muhandislik va sanoat qo'llanmalari uchun mustahkam, nisbatan yengil va yuqori qiymatli materiallarni ishlab chiqarishi mumkin.
Agar xohlasangiz, men ushbu maqolani yanada texnik versiyaga (maxsus qotishma tarkibi va ularning issiqlik bilan ishlov berish parametrlari misollari bilan) yoki maktab hisoboti uchun soddalashtirilgan versiyaga moslashtirishim mumkin.
