Neferaj Metaloj Casting

Feraj metaloj estas vaste uzitaj en la inĝenieristikindustrio pro sia supereco, gamo de mekanikaj trajtoj kaj pli malaltaj kostoj. Tamen, neferaj metaloj ankaŭ estas uzitaj en diversaj aplikoj por siaj specifaj trajtoj komparite kun feraj alojoj malgraŭ sia ĝenerale alta kosto. Dezirataj mekanikaj propraĵoj povas esti akiritaj en ĉi tiuj alojoj per labormalmoliĝo, aĝmalmoliĝo, ktp, sed ne per normalaj termotraktadprocezoj uzataj por feraj alojoj. Kelkaj el la ĉefaj neferaj materialoj de intereso estas aluminio, kupro, zinko, kaj magnezio

1. Aluminio

El ĉiuj neferaj alojoj, aluminio kaj ĝiaj alojoj estas la plej gravaj pro siaj bonegaj trajtoj. Kelkaj el la propraĵoj de pura aluminio por kiu ĝi estas uzata en la inĝenieristiko estas:

• 1) Bonega varmokondukteco (0,53 kal/cm/C)
• 2) Bonega elektra konduktivo (376 600/ohm/cm)
• 3) Malalta masa denseco (2,7 g/cm)
• 4) Malalta frostopunkto (658C)
• 5) Bonega koroda rezisto
• 6) Ĝi estas netoksa.
• 7) Ĝi havas unu el la plej altaj reflektivecoj (85 ĝis 95%) kaj tre malaltan emisivecon (4 ĝis 5%)
• 8) Ĝi estas tre mola kaj duktila kiel rezulto de kiu ĝi havas tre bonajn fabrikajn proprietojn.

Kelkaj el la aplikoj, kie pura aluminio estas ĝenerale uzata, estas en elektraj konduktiloj, radiatoraj naĝilmaterialoj, klimatiziloj, optikaj kaj malpezaj reflektoroj, kaj foliaj kaj pakmaterialoj.

Malgraŭ ĉi-supraj utilaj aplikoj, pura aluminio ne estas vaste uzata pro la sekvaj problemoj:

• 1) Ĝi havas malaltan tirreziston (65 MPa) kaj malmolecon (20 BHN)
• 2. Estas tre malfacile veldi aŭ luti.

La mekanikaj propraĵoj de aluminio povas esti sufiĉe plibonigitaj per alojo. La ĉefaj alojelementoj uzitaj estas kupro, mangano, silicio, nikelo kaj zinko.

Aluminio kaj kupro formas la kemian kunmetaĵon CuAl2. Super temperaturo de 548 C ĝi tute dissolviĝas en likva aluminio. Kiam ĉi tio estas estingita kaj artefarite maljuniĝo (longdaŭra tenado ĉe 100 - 150C), estas akirita hardita alojo. La CuAl2, kiu ne maljuniĝas, ne havas tempon por precipiti el la solida solvaĵo de aluminio kaj kupro kaj tiel estas en malstabila pozicio (super-saturita ĉe ĉambra temperaturo). La maljuniĝoprocezo precipitas tre fajnajn partiklojn de CuAl2, kiu kaŭzas la plifortigon de la alojo. Ĉi tiu procezo nomiĝas solvmalmoliĝo.

La aliaj alojaj elementoj uzataj estas ĝis 7% magnezio, ĝis 1,5% mangano, ĝis 13% silicio, ĝis 2% nikelo, ĝis 5% zinko kaj ĝis 1,5% fero. Krom ĉi tiuj, titanio, kromio kaj kolumbio ankaŭ povas esti aldonitaj en malgrandaj procentoj. La konsisto de iuj tipaj aluminiaj alojoj uzataj en permanenta muldado kaj ĵetkubo estas donita en Tabelo 2. 10 kun iliaj aplikoj. La mekanikaj propraĵoj atendataj de ĉi tiuj materialoj post kiam ili estas gisitaj per permanentaj muldiloj aŭ prema ĵetaĵo estas montritaj en Tabelo 2.1.

2. Kupro

Simila al aluminio, pura kupro ankaŭ trovas larĝan aplikon pro siaj sekvaj trajtoj

• 1) La elektra kondukteco de pura kupro estas alta (5.8 x 105 /ohm/cm) en sia plej pura formo. Ajna malgranda malpureco malaltigas la konduktivecon draste. Ekzemple, 0. 1% fosforo reduktas la konduktivecon je 40%.
• 2) Ĝi havas tre altan termikan konduktivecon (0. 92 cal/cm/C)
• 3) Ĝi estas peza metalo (specifa pezo 8.93)
• 4) Ĝi povas esti facile kunigita per brazado
• 5) Ĝi rezistas korodon,
• 6) Ĝi havas plaĉan koloron.

Pura kupro estas uzata en la fabrikado de elektra drato, busaj stangoj, dissendaj kabloj, fridujtuboj kaj tuboj.

La mekanikaj propraĵoj de kupro en sia plej pura stato ne estas tre bonaj. Ĝi estas mola kaj relative malforta. Ĝi povas esti alojita profite por plibonigi la mekanikajn ecojn. La ĉefaj alojaj elementoj uzataj estas zinko, stano, plumbo kaj fosforo.

La alojoj de kupro kaj zinko estas nomitaj latunoj. Kun zinkenhavo ĝis 39%, kupro formas unufazan (α-fazan) strukturon. Tiaj alojoj havas altan muldeblecon. La koloro de la alojo restas ruĝa ĝis zinkenhavo de 20%, sed preter tio ĝi iĝas flava. Dua struktura komponento nomita β-fazo aperas inter 39 ĝis 46% de zinko. Estas fakte la intermetala kunmetaĵo CuZn kiu respondecas pri la pliigita malmoleco. La forto de latuno pliiĝas kiam malgrandaj kvantoj de mangano kaj nikelo estas aldonitaj.

La alojoj de kupro kun stano estas nomitaj bronzoj. La malmoleco kaj forto de bronzo pliiĝas kun faldiĝo en stana enhavo. La ductileco ankaŭ estas reduktita kun la pliiĝo en stanoprocento super 5. Kiam aluminio ankaŭ estas aldonita (4 ĝis 11%), la rezulta alojo estas nomita aluminia bronzo, kiu havas konsiderinde pli altan korodan reziston. Bronzoj estas kompare multekostaj kompare kun latunoj pro la ĉeesto de stano kiu estas multekosta metalo.

3. Aliaj Neferaj Metaloj

Zinko

Zinko estas ĉefe uzita en inĝenieristiko pro sia malalta degeltemperaturo (419.4 C) kaj pli alta korodrezisto, kiu pliiĝas kun la pureco de zinko. La koroda rezisto estas kaŭzita de la formado de protekta oksida tegaĵo sur la surfaco. Ĉefaj aplikoj de zinko estas en galvanizado por protekti ŝtalon kontraŭ korodo, en presa industrio kaj por ĵetkubo.

La malavantaĝoj de zinko estas la forta anizotropeco elmontrita sub misformitaj kondiĉoj, manko de dimensia stabileco sub maljuniĝokondiĉoj, redukto de efikforto ĉe pli malaltaj temperaturoj kaj la malsaniĝemeco al inter-granula korodo. Ĝi ne povas esti uzata por servo super temperaturo de 95.C ĉar ĝi kaŭzos grandan redukton de streĉa forto kaj malmoleco.

Ĝia ĝeneraligita uzo en ĵetkubfandado estas ĉar ĝi postulas pli malaltan premon, kiu rezultigas pli altan ĵetkubrilvivon kompare kun aliaj ĵetkubrilaj alojoj. Plue, ĝi havas tre bonan maŝinkapablon. La finpoluro akirita per zinka ĵetkubo ofte estas adekvata por motivi ajnan plian pretigon, krom la forigo de la fulmo ĉeestanta en la disigaviadilo.

Magnezio

Pro ilia malpeza pezo kaj bona mekanika forto, magnezio-alojoj estas uzataj en tre altaj rapidecoj. Por la sama rigideco, magnezialojoj postulas nur 37. 2% de la pezo de C25-ŝtalo tiel ŝparante en pezo. La du ĉefaj alojelementoj uzitaj estas aluminio kaj zinko. Magneziaj alojoj povas esti sablo-gisaĵo, permanenta ŝimo-gisaĵo aŭ ĵetkubo. La trajtoj de sablo-gisitaj magnezialojaj komponentoj estas kompareblaj kun tiuj de la permanenta ŝimo-gisita aŭ ĵetkubrilaj komponentoj. La ĵetkubrilaj alojoj ĝenerale aliancas havas altan kuproenhavon por permesi al ili esti faritaj el la sekundaraj metaloj por redukti kostojn. Ili estas uzataj por fari aŭtomobilajn radojn, krankilojn, ktp. Ju pli alta la enhavo, des pli alta la mekanika forto de magnezio-forĝitaj alojoj kiel rulitaj kaj forĝitaj komponantoj. Magneziaj alojoj povas esti facile velditaj per la plej multaj el la tradiciaj veldaj procezoj. Tre utila eco de magnezio-alojoj estas ilia alta maŝinkapablo. Ili postulas nur ĉirkaŭ 15% de potenco por maŝinado kompare kun malalta karbona ŝtalo.