Derdhja e metaleve me ngjyra

Metalet me ngjyra përdoren gjerësisht në industrinë inxhinierike për shkak të epërsisë së tyre, gamës së vetive mekanike dhe kostove më të ulëta. Megjithatë, metalet me ngjyra përdoren gjithashtu në aplikime të ndryshme për vetitë e tyre specifike në krahasim me lidhjet me ngjyra, pavarësisht kostos së tyre përgjithësisht të lartë. Vetitë mekanike të dëshiruara mund të fitohen në këto aliazhe me ngurtësim pune, kalitje në moshë, etj, por jo përmes proceseve normale të trajtimit termik të përdorur për lidhjet me ngjyra. Disa nga materialet kryesore me interes me ngjyra janë alumini, bakri, zinku dhe magnezi

1. Alumini

Nga të gjitha lidhjet me ngjyra, alumini dhe lidhjet e tij janë më të rëndësishmit për shkak të vetive të tyre të shkëlqyera. Disa nga vetitë e aluminit të pastër për të cilin përdoret në industrinë inxhinierike janë:

• 1) Përçueshmëri e shkëlqyer termike (0,53 cal/cm/C)
• 2) Përçueshmëri e shkëlqyer elektrike (376 600/ohm/cm)
• 3) Dendësi e ulët në masë (2,7 g/cm)
• 4) Pika e ulët e shkrirjes (658C)
• 5) Rezistencë e shkëlqyer ndaj korrozionit
• 6) Nuk është toksik.
• 7) Ka një nga reflektimet më të larta (85 deri në 95%) dhe emetim shumë të ulët (4 deri në 5%)
• 8) Është shumë i butë dhe duktil si rezultat i së cilës ka veti shumë të mira prodhuese.

Disa nga aplikimet ku përdoret përgjithësisht alumini i pastër janë në përçuesit elektrikë, materialet e skajeve të radiatorëve, njësitë e ajrit të kondicionuar, reflektorët optikë dhe të dritës, dhe materialet me fletë metalike dhe paketimi.

Pavarësisht nga aplikimet e mësipërme të dobishme, alumini i pastër nuk përdoret gjerësisht për shkak të problemeve të mëposhtme:

• 1) Ka forcë të ulët tërheqëse (65 MPa) dhe fortësi (20 BHN)
• 2. Është shumë e vështirë të saldohet ose të bashkohet.

Vetitë mekanike të aluminit mund të përmirësohen ndjeshëm duke aliazhuar. Elementet kryesore të lidhjeve të përdorura janë bakri, mangani, silikoni, nikeli dhe zinku.

Alumini dhe bakri formojnë përbërjen kimike CuAl2. Mbi një temperaturë prej 548 C tretet plotësisht në alumin të lëngshëm. Kur kjo shuhet dhe plaket artificialisht (mbajtja e zgjatur në 100 - 150 C), fitohet një aliazh i ngurtësuar. CuAl2, i cili nuk është i vjetëruar, nuk ka kohë të precipitojë nga tretësira e ngurtë e aluminit dhe bakrit dhe kështu është në një pozicion të paqëndrueshëm (super i ngopur në temperaturën e dhomës). Procesi i plakjes precipiton grimca shumë të imta të CuAl2, gjë që shkakton forcimin e aliazhit. Ky proces quhet forcim i tretësirës.

Elementët e tjerë aliazh që përdoren janë deri në 7% magnez, deri në 1.5% mangan, deri në 13% silic, deri në 2% nikel, deri në 5% zink dhe deri në 1.5% hekur. Përveç këtyre, titani, kromi dhe kolumbi gjithashtu mund të shtohen në përqindje të vogla. Përbërja e disa aliazheve tipike të aluminit të përdorura në formimin e përhershëm dhe derdhjen me majë jepet në tabelën 2. 10 me aplikimet e tyre. Vetitë mekanike që priten nga këto materiale pasi ato të derdhen duke përdorur kallëpe të përhershme ose derdhje me presion tregohen në tabelën 2.1

2. Bakri

Ashtu si alumini, bakri i pastër gjithashtu gjen aplikim të gjerë për shkak të vetive të tij të mëposhtme

• 1) Përçueshmëria elektrike e bakrit të pastër është e lartë (5,8 x 105 /ohm/cm) në formën e tij më të pastër. Çdo papastërti e vogël ul përçueshmërinë në mënyrë drastike. Për shembull, 0.1% fosfor redukton përçueshmërinë me 40%.
• 2) Ka një përçueshmëri termike shumë të lartë (0.92 cal/cm/C)
• 3) Është një metal i rëndë (pesha specifike 8.93)
• 4) Mund të bashkohet lehtësisht me brazim
• 5) I reziston korrozionit,
• 6) Ka një ngjyrë të këndshme.

Bakri i pastër përdoret në prodhimin e telave elektrikë, shufrave të autobusëve, kabllove të transmetimit, tubave të frigoriferit dhe tubacioneve.

Vetitë mekanike të bakrit në gjendjen e tij më të pastër nuk janë shumë të mira. Është i butë dhe relativisht i dobët. Mund të lidhet me fitim për të përmirësuar vetitë mekanike. Elementët kryesorë aliazh që përdoren janë zinku, kallaji, plumbi dhe fosfori.

Lidhjet e bakrit dhe zinkut quhen tunxh. Me një përmbajtje zinku deri në 39%, bakri formon një strukturë njëfazore (α-fazë). Lidhjet e tilla kanë duktilitet të lartë. Ngjyra e aliazhit mbetet e kuqe deri në një përmbajtje zinku prej 20%, por përtej kësaj ajo bëhet e verdhë. Një komponent i dytë strukturor i quajtur β-faza shfaqet midis 39 dhe 46% të zinkut. Është në fakt përbërja ndërmetalike CuZn e cila është përgjegjëse për rritjen e fortësisë. Forca e bronzit rritet më tej kur shtohen sasi të vogla mangani dhe nikel.

Lidhjet e bakrit me kallaj quhen bronz. Fortësia dhe forca e bronzit rriten me një rrudhje në përmbajtjen e kallajit. Edhe duktiliteti zvogëlohet me rritjen e përqindjes së kallajit mbi 5. Kur shtohet edhe alumini (4 deri në 11%), aliazhi që rezulton quhet bronz alumini, i cili ka një rezistencë dukshëm më të lartë ndaj korrozionit. Bronzet janë relativisht të kushtueshme në krahasim me tunxhet për shkak të pranisë së kallajit që është një metal i shtrenjtë.

3. Metale të tjera me ngjyra

Zinku

Zinku përdoret kryesisht në inxhinieri për shkak të temperaturës së tij të ulët të shkrirjes (419.4 C) dhe rezistencës më të lartë ndaj korrozionit, e cila rritet me pastërtinë e zinkut. Rezistenca ndaj korrozionit shkaktohet nga formimi i një shtrese mbrojtëse oksidi në sipërfaqe. Aplikimet kryesore të zinkut janë në galvanizimin për të mbrojtur çelikun nga gërryerja, në industrinë e printimit dhe për derdhjen me bazë.

Disavantazhet e zinkut janë anizotropia e fortë e shfaqur në kushte të deformuara, mungesa e stabilitetit dimensional në kushtet e plakjes, reduktimi i forcës së goditjes në temperatura më të ulëta dhe ndjeshmëria ndaj korrozionit ndërkokrrizorë. Nuk mund të përdoret për shërbime mbi një temperaturë prej 95.C sepse do të shkaktojë reduktim të konsiderueshëm të qëndrueshmërisë në tërheqje dhe ngurtësisë.

Përdorimi i tij i përhapur në derdhjet me makineri është për shkak se kërkon presion më të ulët, gjë që rezulton në jetëgjatësi më të lartë në krahasim me aliazhet e tjera të derdhjes. Për më tepër, ka përpunueshmëri shumë të mirë. Përfundimi i marrë nga hedhja e zinkut shpesh është e përshtatshme për të garantuar çdo përpunim të mëtejshëm, me përjashtim të heqjes së blicit të pranishëm në rrafshin e ndarjes.

Magnezi

Për shkak të peshës së tyre të lehtë dhe forcës së mirë mekanike, lidhjet e magnezit përdoren me shpejtësi shumë të larta. Për të njëjtën ngurtësi, lidhjet e magnezit kërkojnë vetëm 37.2% të peshës së çelikut C25 duke kursyer kështu peshën. Dy elementët kryesorë të lidhjeve të përdorura janë alumini dhe zinku. Lidhjet e magnezit mund të jenë të derdhura me rërë, të derdhura të përhershme të mykut ose të derdhura me llaç. Vetitë e përbërësve të aliazhit të magnezit të derdhur në rërë janë të krahasueshme me ato të përbërësve të derdhjes së përhershme të kallëpit ose të derdhur në formë vere. Lidhjet e derdhjes së nxehtë në përgjithësi kanë përmbajtje të lartë bakri në mënyrë që të lejojnë që ato të bëhen nga metalet dytësore për të ulur kostot. Ato përdoren për prodhimin e rrotave të automobilave, karvanëve, etj. Sa më e lartë të jetë përmbajtja, aq më e lartë është forca mekanike e lidhjeve të punuara me magnez, si p.sh. komponentët e mbështjellë dhe të farkëtuar. Lidhjet e magnezit mund të saldohen lehtësisht nga shumica e proceseve tradicionale të saldimit. Një veti shumë e dobishme e lidhjeve të magnezit është përpunueshmëria e tyre e lartë. Ata kërkojnë vetëm rreth 15% të fuqisë për përpunim në krahasim me çelikun me karbon të ulët.