Utoaji wa Metali zisizo na feri

Metali za feri hutumiwa sana katika tasnia ya uhandisi kwa sababu ya ubora wao, anuwai ya mali ya mitambo na gharama ya chini. Bado, metali zisizo na feri pia hutumiwa katika matumizi mbalimbali kwa mali zao maalum ikilinganishwa na aloi za feri licha ya gharama zao za juu kwa ujumla. Sifa zinazohitajika za mitambo zinaweza kupatikana katika aloi hizi kwa ugumu wa kazi, ugumu wa umri, nk, lakini sio kupitia michakato ya kawaida ya matibabu ya joto inayotumiwa kwa aloi za feri. Baadhi ya nyenzo kuu zisizo na feri zinazovutia ni alumini, shaba, zinki na magnesiamu

1. Alumini

Kati ya aloi zote zisizo na feri, alumini na aloi zake ni muhimu zaidi kwa sababu ya mali zao bora. Baadhi ya mali ya alumini safi ambayo hutumiwa katika tasnia ya uhandisi ni:

• 1) Uendeshaji bora wa mafuta (0.53 cal/cm/C)
• 2) Uendeshaji bora wa umeme (376 600/ohm/cm)
• 3) Uzito wa chini (2.7 g/cm)
• 4) Kiwango myeyuko cha chini (658C)
• 5) Upinzani bora wa kutu
• 6) Haina sumu.
• 7) Ina moja ya uakisi wa juu zaidi (85 hadi 95%) na uzalishaji mdogo sana (4 hadi 5%).
• 8) Ni laini sana na ductile kama matokeo ambayo ina mali nzuri sana ya utengenezaji.

Baadhi ya programu ambazo alumini safi hutumiwa kwa ujumla ni katika vikondakta vya umeme, nyenzo za fin za radiators, vitengo vya hali ya hewa, viakisishi vya macho na mwanga, na foil na vifaa vya ufungashaji.

Licha ya matumizi muhimu hapo juu, alumini safi haitumiwi sana kwa sababu ya shida zifuatazo:

• 1) Ina nguvu ya chini ya mkazo (MPa 65) na ugumu (20 BHN)
• 2. Ni vigumu sana weld au solder.

Sifa za mitambo za alumini zinaweza kuboreshwa kwa kiasi kikubwa na aloi. Vipengele kuu vya aloi vinavyotumika ni shaba, manganese, silicon, nikeli na zinki.

Alumini na shaba huunda kiwanja cha kemikali CuAl2. Juu ya joto la 548 C huyeyuka kabisa katika alumini ya kioevu. Wakati hii inazimwa na umri wa bandia (kushikilia kwa muda mrefu kwa 100 - 150C), alloy ngumu hupatikana. CuAl2, ambayo haijazeeka haina muda wa kunyesha kutoka kwenye myeyusho thabiti wa alumini na shaba na kwa hivyo iko katika hali isiyo thabiti (iliyojaa sana kwenye halijoto ya chumba). Mchakato wa kuzeeka unasababisha chembe nzuri sana za CuAl2, ambayo husababisha uimarishaji wa alloy. Utaratibu huu unaitwa ugumu wa suluhisho.

Vipengele vingine vya aloi vinavyotumiwa ni hadi 7% ya magnesiamu, hadi 1. 5% ya manganese, hadi silicon 13%, hadi 2% ya nickel, hadi 5% ya zinki na hadi 1.5% ya chuma. Kando na hizi, titanium, chromium na columbium pia zinaweza kuongezwa kwa asilimia ndogo. Muundo wa baadhi ya aloi za kawaida za alumini zinazotumiwa katika ukingo wa kudumu na utupaji wa kufa hutolewa katika Jedwali 2. 10 pamoja na matumizi yao. Sifa za kimakanika zinazotarajiwa za nyenzo hizi baada ya kutupwa kwa kutumia ukungu wa kudumu au uwekaji shinikizo zimeonyeshwa katika Jedwali 2.1

2. Shaba

Sawa na alumini, shaba safi pia hupata matumizi mengi kwa sababu ya sifa zake zifuatazo

• 1) Conductivity ya umeme ya shaba safi ni ya juu (5.8 x 105 /ohm/cm) katika hali yake safi. Uchafu wowote mdogo huleta chini conductivity kwa kiasi kikubwa. Kwa mfano, 0. 1% ya fosforasi inapunguza conductivity kwa 40%.
• 2) Ina conductivity ya juu sana ya mafuta (0. 92 cal/cm/C)
• 3) Ni metali nzito (mvuto maalum 8.93)
• 4) Inaweza kuunganishwa kwa urahisi kwa kuweka brazing
• 5) Inastahimili kutu,
• 6) Ina rangi ya kupendeza.

Shaba safi hutumiwa katika utengenezaji wa waya za umeme, baa za basi, nyaya za kusambaza, neli za friji na bomba.

Mali ya mitambo ya shaba katika hali yake safi sio nzuri sana. Ni laini na dhaifu kiasi. Inaweza kugawanywa kwa faida ili kuboresha mali ya mitambo. Vipengele kuu vya aloi vinavyotumiwa ni zinki, bati, risasi na fosforasi.

Aloi za shaba na zinki huitwa shaba. Kwa maudhui ya zinki hadi 39%, shaba huunda muundo wa awamu moja (α-awamu). Aloi kama hizo zina ductility ya juu. Rangi ya alloy inabaki nyekundu hadi maudhui ya zinki ya 20%, lakini zaidi ya hayo inakuwa ya njano. Sehemu ya pili ya kimuundo inayoitwa β-awamu inaonekana kati ya 39 hadi 46% ya zinki. Kwa kweli ni kiwanja cha metali CuZn ambacho kinawajibika kwa ugumu ulioongezeka. Nguvu ya shaba huongezeka zaidi wakati kiasi kidogo cha manganese na nikeli huongezwa.

Aloi za shaba na bati huitwa bronzes. Ugumu na nguvu ya shaba huongezeka kwa mkunjo wa maudhui ya bati. Ductility pia hupunguzwa kwa ongezeko la asilimia ya bati zaidi ya 5. Wakati alumini pia inaongezwa (4 hadi 11%), aloi inayotokana inaitwa shaba ya alumini, ambayo ina upinzani wa juu zaidi wa kutu. Shaba ni ghali ukilinganisha na shaba kutokana na kuwepo kwa bati ambayo ni chuma ghali.

3. Metali Nyingine Zisizo na Feri

Zinki

Zinki hutumiwa hasa katika uhandisi kwa sababu ya joto la chini la kuyeyuka (419.4 C) na upinzani wa juu wa kutu, ambayo huongezeka kwa usafi wa zinki. Upinzani wa kutu husababishwa na malezi ya mipako ya oksidi ya kinga juu ya uso. Matumizi kuu ya zinki ni katika utiaji mabati ili kulinda chuma dhidi ya kutu, katika tasnia ya uchapishaji na kwa utupaji wa kufa.

Hasara za zinki ni anisotropy yenye nguvu inayoonyeshwa chini ya hali ya ulemavu, ukosefu wa utulivu wa dimensional chini ya hali ya kuzeeka, kupungua kwa nguvu ya athari kwenye joto la chini na kuathiriwa na kutu baina ya punjepunje. Haiwezi kutumika kwa huduma zaidi ya joto la 95.C kwa sababu itasababisha kupungua kwa nguvu ya mkazo na ugumu.

Utumizi wake mkubwa katika utupaji wa kufa ni kwa sababu inahitaji shinikizo la chini, ambalo husababisha maisha ya juu ya kufa ikilinganishwa na aloi zingine za kufa. Zaidi ya hayo, ina machinability nzuri sana. Mwisho unaopatikana kwa uwekaji wa zinki mara nyingi hutosha kuthibitisha uchakataji wowote zaidi, isipokuwa kwa kuondolewa kwa mweko uliopo kwenye ndege ya kuaga.

Magnesiamu

Kwa sababu ya uzito wao wa mwanga na nguvu nzuri ya mitambo, aloi za magnesiamu hutumiwa kwa kasi ya juu sana. Kwa ugumu huo huo, aloi za magnesiamu zinahitaji tu 37. 2% ya uzito wa chuma cha C25 hivyo kuokoa uzito. Vipengele viwili kuu vya aloi vinavyotumika ni alumini na zinki. Aloi za magnesiamu zinaweza kutupwa kwa mchanga, kutupwa kwa mold ya kudumu au kutupwa kwa kufa. Sifa za vipengele vya aloi ya magnesiamu ya mchanga-kutupwa hulinganishwa na zile za kutupwa kwa ukungu wa kudumu au sehemu za kufa. Aloi za kutupa kufa kwa ujumla huwa na kiwango cha juu cha shaba ili kuziruhusu kutengenezwa kutoka kwa metali ya pili ili kupunguza gharama. Hutumika kutengenezea magurudumu ya gari, mikondo ya mizigo, n.k. Kadiri maudhui yalivyo juu, ndivyo nguvu ya mitambo inayotengenezwa na magnesiamu inavyoongezeka kama vile viambajengo vilivyoviringishwa na kughushiwa. Aloi za magnesiamu zinaweza kuunganishwa kwa urahisi na michakato mingi ya jadi ya kulehemu. Mali muhimu sana ya aloi za magnesiamu ni machinability yao ya juu. Zinahitaji tu takriban 15% ya nguvu kwa ajili ya machining ikilinganishwa na chuma cha chini cha kaboni.