مقاله صنعت فورج

مقاله صنعت فورج

صنعت فورج
بخشی از مقاله
تاریخچه صنعت مس
اینکه مس نخستین بار در کجا تولید شده است ، هنوز مشخص نیست . رومیهای قدیم معتقد بودند که مس از Cyprus ، که نام مس نیز از همین نام مشتق شده ، بدست آمده است . بسیاری از انسانهای اولیه از مس استفاده میکردند . کلدانیها ، حتی ۴۵۰۰ سال قبل از میلاد مسیح نیز با هنر مس کاری آشنائی داشتند . مصریها ، مس معدنهای Cyprous را استخراج میکردند و مصرف مس از مصر به اروپا گسترش پیدا کرد . در امریکا ، مس بوسیله ، مردمان اتازونی سابق ( پیش از کریستف کلمب ) و بوسیله هندیها خیلی پیش از ورود اروپائیها مصرف میشد . مس طبیعی روی قشر زمین به آسانی پیدا میشد که بدون شک بوسیله یخچالهای طبیعی بر روی زمین پخش شده بود . احتمال اینکه هندیها مس طبیعی را استخراج کرده باشند مشکوک بنظر میرسد ، ولی باحتمال زیاد کلمبیائیها این کار را انجام داده اند .

مس در آغاز برای جواهر آلات زینتی مصرف میشد که بعداً برای ابزار و اسلحه ها نیز بکار رفت . کشف اثر سخت شوندگی قلع ترکیب شده با مس برای تهیه برنز موجب توسعه وسایل جنگی شد . این که کجا ، کی ، و چگونه برنج کشف شد معلوم نیست ، ولی در روشهای قدیمی از احیاء مستقیم مخلوط مس ، یا برخی از سنگ معدنهای آن ، وکالامین یا سنگ توتیا ( کربنات روی ) بدست می آوردند . تنها در سال ۱۷۸۱ بود که امرسون روش ذوب مستقیم فلزات را کشف کرد و یک آلیاژ مس – روی بدست آورد که به آن برنج می گوئیم . در امریکا ، نخستین نورد ورقه برنجی در Connecticut Watcrbury ، انجام شد و تاکنون Connecticut مقام خود را بعنوان مرکز ساخت برنج امریکائی حفظ کرده است . مس اغلب بعنوان یک عنصر آلیاژ دهنده برای فلزات قیمتی مصرف میشود . قسمت عمده طلا و نقره بازار با مس آلیاژ میشوند . همچنین برای بهبود مقاومت خوردگی مس نیز به بعضی فولادها اضافه میشود . وقتی مس به آلومینیوم افزوده میشود ، یک آلیاژ قابل پیرسختی حاصل میگردد . بابیت ها ( آلیاژهای پرقلع ، پر سرب ) غالباً مس دارند .

آلیاژهای نیکل محتوی مس از خود مقاومت خوردگی پایداری نشان میدهند . مصرف وسیع دیگر مس در صنعت الکترو پلیتینگ ( آبکاری الکتریکی ) است که مس بعنوان زیرپوش برای آبکاری نیکل و کرم مصرف میشود .

مس یکی از مهمترین عناصر مورد استفاده در صنایع غیر آهنی است که قدمت آن به اعصار قبل از دوره آهن می رسد و از ۵ هزار سال پیش در صنایع مختلف جنگی ، هنری و خانگی بکار گرفته شده است . مس در صنایع امروز به دلائل هدایت ، قبول عملیات مکانیکی ، مقاومت در مقابل خورندگی و رنگهای زیبا بعد از آهن بیشترین موارد استعمال را در صنایع دارد .

تذکر این نکته لازم است که استفاده روزافزون از آلومینیوم و گسترش انواع آلیاژی آن ، موارد استفاده از مس را با کاهش فراوان روبرو کرده است .

مشخصات فیزیکی
مس با جرم اتمی ۵۴/۶۳ و قطر اتمی ۵۵۱۱/۲ و قطر یونی ۰۶/۱ آنگسترم بدون هیچ گونه تغییرات آلوتروپیکی در C 1083 در ساختمان FCC از مذاب متبلور می گردد .

ثابت کریستالی این عنصر ۶۰۸۰/۳ آنگسترم و به دلیل احراز کلی شرایط حلالیت از جمله ظرفیت ، ردیف الکتروشیمی و اندازه اتمی و قرار گرفتن در میانه جدول اندازه اتمی و ردیف الکتروشیمی به عنوان حلال ترین فلزات شناخته شده است . تقریباً کلیه عناصر ( به استثناء چند عنصر صنعتی محدود مانند سرب ) تا حدودی در مس قابلیت انحلال دارند و از این رو آلیاژهای مختلف و متنوع مس و سایر عناصر مانند برنج ها ( مس و روی ) ، مس و قلع ، مس و آلومینیم و مس و سیلیسیم تحت عنوان کلی برنزها و آلیاژهای مس و نیکل تحت عنوان نقره آلمانی ( ورشو ) از اهمیت فراوان برخوردارند .

فاکتور اندازه اتمی مس با بسیاری از عناصر از حدود ۱۵/۰ ۱ تجاوز نمی کند که به طور مثال این فاکتور در مورد بعضی از عناصر به شرح زیر است .
حلالیت جانشینی عناصر در مس به مقدار زیادی به نسبت الکترونی آنها در منطقه برلیون بستگی دارد که در مباحث متالورژی فیزیکی مطرح شده است . به طور اختصار در صفحه اول برلیون مس در ساختمان FCC حداکثر تا ۴/۱ الکترون بر اتم شرایط توزیع محلولی برقرار می باشد . بدیهی است اندازه اتمی و ردیف الکترو شیمی و ساختمان کریستالی از اهمیت نهایی برخوردار است . از این رو حداکثر حلالیت روی ( دو ظرفیتی ) ۴۰% اتمی و آلومینیم ( ۳ ظرفیتی ) ۲۰% و قلع ( ۴ ظرفیتی ) ۳/۱۳% بر اساس تئوری برلیون محاسبه می گردد .شرایط انرژی آزاد برای تشکیل فازهای میانی و ترکیبتات بین فلزی مس و سایر عناصر باعث آن می شود که دیاگرام تعادل آلیاژهای دوگانه و سه گانه مس از پیچیدگی بیشتر و فازهای متنوع تری تشکیل گردد .

به این دلیل که قطر دهانه نفوذ ساختمان مس نسبت به آلومینیوم کوچک است لذا ضریب حلالیت نفوذی عناصر دیگر و شرایط چنین نفوذی کمتر از آلومینیوم یا سایر عناصر با قطر اتمی بزرگتر می باشد .
و به جز هیدروژن و مقدار کمی اکسیژن که در مس محلول می شوند ، بقیه عناصر ترکیبات شیمیایی مختلف تولید می کنند . بدیهی است تأثیر درجه حرارت در ضریب نفوذ در مورد مس نیز صادق می باشد و افزایش درجه حرارت باعث افزایش انواع مختلف حلالیت می گردد .نقطه ذوب مس ۱۰۸۳ و نقطه جوش آن ۲۵۷۰ گزارش شده اند . گرمای نهان گداز این عنصر برابر ۳۲۳۰ کالری بر اتم گرم و بر طبق روابط فیزیکی ، انتروپی گذار آن ۳۰/۲ = S کالری بر اتم گرم درجه کلوین می باشد . مشخصات فیزیکی مس در جدول درج گردیده است . مس در حالت مذاب وزن مخصوصی معادل ۸ گرم بر سانتیمتر مکعب دارد و از روبا توجه به وزن مخصوص این عنصر در درجه حرارت محیط ( ۹۳/۸) ( در صورت نورد ) و وزن مخصوص آن در نزدیکی نقطه ذوب که ۴/۸ گزارش گردیده است ، میزان انقباض حجمی آن از حالت مذاب به جامد ، نزدیک به ۵% می باشد که از انقباض آلومینیم به مراتب کمتر است .

مشخصات ریخته گری و ذوب
آلیاژهای مس در تنوع ترکیبات مختلف ، فاصله های انجماد متفاوتی دارند که پدیده انجمادهای پوسته ای ( فاصله انجماد کم ) ، انجمادهای خمیری ( فاصله انجماد زیاد ) و همچنین انجمادهای اوتکتیکی و پریتکتیکی مختلف را شامل می گردند و از این رو یک تعریف کلی و عمومی برای آنها تقریباً مشکل و غیر ممکن می باشد . حدود ۴/۳ آلیاژهای مس ( به جز چند مورد استثانایی مانند آلیاژهای برلیم و ۱% کرم ) اغلب دارای عناصر آلیاژی بیش از ۱۰% و گاه تا ۴۰% می باشند و از این رو فاصله انجماد آنها بر حسب ترکیب از نوسانات زیادی برخوردار است . همچنین درجه حرارت ریختن آنها حدود ۱۰۰ تا C 150 بالاتر از نقطه مایع می باشد .

در جدول درجه حرارت آغاز و پایان و همچنین درجه حرارت ریختن ۸ نوع آلیاژهای اصلی مس درج شده است .
آلیاژهای مس با نقطه ذوبی معمولاً بالاتر از ۸۵۰ و درجه ریخته گری بالاتر از C 1000 و وزن مخصوصی معادل ۸ گرم بر سانتیمتر مکعب بیشتر در شرایط ریخته گری آلیاژهای آهنی و چدن ها قرار می گیرند و از این رو ریخته گری آنها به مراتب مشکل تر از آلیاژهای آلومینیم می باشد .

سیالیت آلیاژهای مس از آلیاژهای آلومینیم کمتر است و به همین دلیل در انتخاب و ایجاد سیستم راهگاهی همواره سیالیت کمتر این آلیاژ مورد نظر قرار می گیرد .

بسیاری از عناصر که در تهیه آلیاژهای مس به کار می روند مانند روی ، آلومینیم ، سلیسیم به شدت قابل اکسیده شدن هستند و بخصوص شرایط اکسیدی مس که بعداً تشریح می گردد باعث آن می شود که آلیاژهای مسی به سرعت با اکسیژن محیط و همچنین مواد نسوز ترکیب شده و انواع مواد ناخواسته و آخال ها را در مذاب القاء نمایند.

تقسیم بندی آلیاژها
آلیاژهای مس نیز به دو نوع آلیاژهای نوردی و ریخته گری تقسیم می گردند که بر حسب شرایط ترکیبی ، قبول و یا عدم پذیرش عملیات حرارتی از مشخصه دیگر آنها است .

آلیاژهای ریختگی مس نیز مانند آلیاژهای آلومینیم از طرق مختلف ریخته گری ماسه ، قالب فلزی و اخیراً سیستم های تحت فشار شکل می گیرند که مشخصه کلی آلیاژهای نوردی و ریختگی مس در جداول درج گردیده است .

مواد شارژ و آماده کردن آنها
موادی که برای ذوب آلیاژهای مس به کار می روند شامل شمش های اولیه ، شمش های ثانویه ، برگشتی های کارگاه ، قراضه های خریداری شده و آمیژان ها می باشند که بر اساس نیاز و ترکیب شیمیایی و با توجه به هزینه های اقتصادی انتخاب و مورد استفاده قرار می گیرند .

شمش های اولیه
بسیاری از عناصر به صورت شمش های تقریباً خالص در ریخته گری مس مورد استفاده اند که بنا به دلایل شرایط مطلوب ذوب بکار می روند .

مس : مس که عنصر اصلی در این آلیاژها می باشد با نقطه ذوب C 1083 و وزن مخصوص ۵/۸ تا ۹/۸ گرم بر سانتیمتر مکعب در ورقها و مفتول های مختلف مسی تهیه می شود و درجه خلوص آن ۵/۹۹ تا ۹/۹۹ می باشد و همواره حاوی ناخالصی های/ی مانند قلع یا نیکل ، آهن ، آنتیموان ، بیسموت و سرب است .

قلع : عنصر دوم در برنزهای قلع است و در اغلب آلیاژهای مس نیز تا حدودی یافت می شود و با نقطه ذوب C 232 و وزن مخصوص gr/Cm3 در شمش های ۲۵ کیلوگرمی و مفتولهای مختلف تهیه و مورد استفاده قرار می گیرند . درجه خلوص آن از ۵/۹۹ تا ۹/۹۹ متغیر و حاوی ناخالصی هایی مانند مس ، آهن ، سرب ، آلومینیم ، بیسموت و آنتیموان می باشد .

سلیسیم : سیلیسیم که در انواع مختلف برنجها و برنزها مورد استفاده است دقیقاً در ترکیب و اندازه هایی که در آلومینیم ذکر شد در ریخته گری مس نیز به کار می رود .

روی : ترکیبات مختلف برنجها حاوی روی به عنوان عنصر دوم هستند که باوزن مخصوص gr/Cm3 1/7 در قطعات مختلف تهیه و ناخالصی های آن با آنچه در مبحث آلومینیم ذکر شد ، مطابقت دارد .

سرب : سرب در تهیه برنزهای سرب دار و همچنین انواع برنجها بکار می رود . سرب با نقطه ذوب C 327 و وزن مخصوص gr/Cm3 3/11 در قطعات ۳۰ تا ۴۰ کیلوگرمی تهیه می شود به طوریکه از نظر بریدن ، سهولت برش حاصل آید .

درجه خلوص سرب مورد استفاده در ریخته گری ۵/۹۹ تا ۸/۹۹ می باشد و حاوی ناخالصی های معمولی از قبیل قلع ، روی ، مینزیم ، آهن ، آلومینیم ، کلسیم ، بیسموت ، آرسنیک و آنتیموان می باشد .

نیکل : نیکل در برنجهای مخصوص ( ورشو ) و همچنین در برنزها بکار می رود و با وزن مخصوص ۹/۸ و نقطه ذوب C 145 شرایط حلالیت ایده آل را در مس دارد . انواع مختلف شمش های کاتدی آن مورد استفاده قرار می گیرد .

شمش های ثانویه
این آلیاژها و شمش ها که از ذوب و تصفیه مجدد قراضه ها تهیه می شوند از نظر کنترل ترکیبی مطلوب تر و همچنین از نظر درصد عناصر آلیاژی غنی تر می باشند و در مراحل خاص ذوب به کار می روند . ترکیب شیمیایی شمش های ثانویه معمولاً حاوی ۲ تا ۷ درصد قلع ، ۴ تا ۱۰ درصد روی و ۲ تا ۶ درصد سرب می باشد که ترکیب شیمیایی بعضی از آلیاژهای ثانویه در جدول درج شده است .

۳-۳-۸ آلیاژسازها ( آمیژان ها ) (Hardeners )
مشخصات عمومی آمیژان ها که در قسمت های قبلی مورد بحث قرار گرفته اند در مورد ذوب آلیاژهای مس نیز صادق می باشند . نکته حائز اهمیت در مورد آمیژان های مربوط به مس فقط تقلیل نقطه ذوب نیست بلکه چگونگی ساخت آلیاژ و همچنین جلوگیری از تصعید بعضی عناصر باعث آن می گردد که از آمیژان های مس استفاده گردد . ترکیب شیمیایی و نقطه ذوب بعضی از این آلیاژها در جدول ۵-۸ درج شده است که بهترین روش تهیه آنها در کوره های القایی گزارش شده است .

روش تهیه آلیاژسازی مس که اغلب در مورد سایر ریخته گری غیر آهنی نیز به کار می رود از پیچیدگی زیادی برخوردار نیست و در زیر به مختصری از چگونگی تهیه آنها اشاره می گردد :

الف ) مس و آلومینیم – معمولاً ۱۰ تا ۱۵% آلومینیم مورد نیاز را به همراه مس ذوب می کنند و بقیه آلومینیم مورد نیاز را بعد از حرارت دادن تا C 200-150 به مذاب محلول اضافه می کنند و سپس درجه حرارت مذاب را تا ۷۰۰ تقلیل داده و بعد از گاززدایی با کلرور روی و یا کلرور منیزیم در درجه حرارت حدود C 670 در قالب شمش های تهیه شده می ریزند .

البته چنانچه دوکوره آماده بهره برداری باشد ، می توان مس و آلومینیم را جداگانه ذوب نمود و سپس با برقراری یک جریان باریک ، مس مذاب را به آلومینیم افزوده و سپس باقی مانده آلومینیم را به آنها اضافه کرد ( مس سنگین می باشد و در مذاب آلومینیم غوطه ور می گردد ) .
عناصر و تأثیر ناخالصی ها و شرایط تهیه و تولید هر یک مورد مطالعه واقع می شوند و استنباط نهایی در مورد آلیاژهای صنعتی چندگانه از خلال مطالب ، به عهده علاقمندان واگذار می گردد .

۱-۱۰ مس
مس های ریخته گری عموماً هادی الکتریسیته می باشند و در ساخت کابل ها ، اتصالات تقسیم کننده ها و سوئیچ مورد استفاده قرار می گیرند . عناصر ناخالصی تأثیر بسیار شدید در تقلیل هدایت الکتریکی داشته و از این رو در اغلب موارد سعی بر تصفیه و حذف ناخالصی ها می گردد . شکل تأثیر ناخالصی ها را در تقلیل خواص الکتریکی مشخص می نماید که در این مورد کاهش شدید هدایت توسط فسفر که به عنوان عنصر اکسیژن زدا در اغلب آلیاژهای مس بکار می رود حائز اهمیت می باشد . از طرف دیگر مس خالص به دلائل نرمی و مقاومت کششی بسیار کم و خواص ریختگی نامطلوب ( انقباض زیاد و سیالیت کم ) نمی تواند در ریخته گری مورد توجه قرار گیرد و ناخالصی هایی به دلیل ایجاد استحکام و بهبود شرایط ریختگی همواره در مس وجود دارند .

آلیاژهای مس که ضریب هدایتی نامطلوبی ندارند و ازمقاومت مکانیکی مطلوب بهره مند هستند در ساخت کابل های بزرگ بکار می روند ( که معمولاً آلومینیوم برنز با ترکیبات ۱۰ تا ۱۱% آلومینیم و ناخالصی هایی مانند آهن و سیلیسیم در چنین مواردی بکار می رود ) که دارای ضریب هدایتی حدود ۴۰% مس خالص می باشد .

ریخته گری آلیاژهای هادی ، همواره به دلیل هدایت حرارتی زیاد و همچنین وجود ترکیبات اکسیدی که سیالیت آلیاژ را شدیداص کاهش می دهد . با اشکالات متعدد همراه می باشد . عملیات کیفی در مذاب توسط فسفر به میزان ۱/۰ درصد و سپس افزایش برور کلسیم Ca3B2 و یا لیتیم جهت حذف و تقلیل اکسیدها توصیه شده است . درجه حرارت ریخته گری بر اساس ضخامت قطعه ریختگی از C 1250 برای قطعات کمتر از یک سانتیمتر تا C 1150 برای قطعات به صخامت ۴ سانتیمتر و بیشتر ، تعیین شده است.

۹-۵ بریلیم
بریلیم از آلومینیم سبکتر بوده و دارای چگالیkg.cm-3 ۸۴۸/۱ و مدول الاسیتیکی MN.m-3 ۴ ۱۰* ۲۹ است . آلیاژهای بریلیم استحکام حدود ۲۰۰ تا (-۲MN.m 350 و استحکام ویژه بالایی دارند و استحکام خود را در دماهای نسبتاً بالا تاحدودی حفظ خواهند کرد ، شکل ( ۹-۳) . آلیاژهای بریلیم عمدتاً در صنایع هوا – فضا و راکتورهای هیته ای کاربرد دارد . متأسفانه بریلیم گران قیمت ، ترد ، واکنش پذیر و سمی است . بریلیم سریع با اکسیژن هوا به BeO تبدیل می شود . بدین دلیل فرآیند تولید و عملیات شکل دهی آن ( ریخته گری ، فورجینگ و متالورژی پودر ) باید در محیط خلاء انجام گیرد . BeO نیز ماده سرطان زا برای بعضی از افراد است ، به همین جهت باید دقت زیادی در مواقع کاربرد به عمل آید و تا حد امکان در فرآیند ها از تجهیزات اتوماتیکی و رباطها استفاده کرد .

خواص بریلیم
بریلیم فلزی است پر استقامت و سبک وزن که به عنوان ماده ساختمانی در وسایل نقلیه فضائی مصرف زیادی پیدا کرده است . جرم مخصوص آن فقط اینچ مکعب / پوند۰۶۶۰/۰ است که به چگالی منیزیم بسیار نزدیک میباشد در شکل ( ۱۶-۱۲) جرم مخصوص بریلیم با سایر آلیاژهای فضائی مقایسه شده است . با روشهای پرسکاری گرم ، قطعاتی با حد اقل استقامت ۷۰۰۰۰ پوند بر اینچ مربع تولید میشوند در صورتیکه سیم بریلیمی مقاومت را تا بیش از ۰۰۰/۲۰۰ پوند بر اینچ مربع توسعه می دهد . مقاومت زیاد بریلیم همراه با سبکی وزن آن ، نسبتهای مقاومت به وزن برجسته ای را میدهد . شکل ( ۱۷-۱۲) نشان میدهد که یک آلیاژ بریلیم آهنگری شده مقاومتی برابر ۱۲۸۰۰۰ پوند بر اینچ مربع دارد که بر اساس وزنی معادل با ۵۵۵۰۰۰ پوند بر اینچ مربع در فولاد است . بریلیم تا درجه حرارتهای حدود ۱۱۰۰ درجه فارنهایت استحکام خود را حفظ میکند ، ضریب الاستیک زیاد بریلیم ( ۶ ۱۰*۴۴) ، طرح قطعات سبک وزن ، اجزاء نازک با سفتی بالا را امکان پذیر میسازد . ستون بریلیمی در موارد استعمال کمانش خالص ظرفیت تحمل نیروی بیشتری خواهد داشت و سبک وزن تر از هر فلز دیگر با اندازه و طول مساوی خواهد بود . مدول الاستیک مواد فضائی معروف در شکل ( ۱۸-۱۲) نشان داد شده است . . بایستی توجه کرد که مدول الاستیک بریلیم ، تقریباً سه برابر تیتانیوم ، چهار برابر آلومینیوم و بیش از ۶ برابر منیزیم میباشد ، از دیگر خواص بسیار جالب بریلیم میتوان گرمای ویژه زیاد ( درجه فارنهایت / پوند / بی . تی . یو ۴۴۵/۰ را نام برد . بموجب این خواص بریلیم در صفحات دریافت کننده گرمائی سپرهای گرمائی مقعر کاربرد قابل توجهی پیدا

با تغییر یک درجه حرارت ، یک پوند بریلیم باندازه ۲ پوند آلومینیم یا ۵ پوند مس گرما جذب خواهد کرد . قشر اکسیدی محافظی که بر روی سطح بریلیم تشکیل میشود ، مقاومت خوردگی عالی را نسبت به اتمسفر ایجاد میکنند . این عنصر نسبت به هالوژنها ، آب خالص و فلزات مذاب بدون اکسیژن مقاوم است بریلیم سبکترین فلز موجود است که در تخلیه فضا بنحو قابل ملاحظه ای تبخیر نخواهد شد .

ورقه بریلیم از بسیاری مواد ساختمانی حساسیت به شکاف بالاتری دارد ولی بالای ۳۰۰ حساسیت به ایجاد شکاف ها اکثراً کاهش می یابد . ضریب انبساط گرمائی بریلیم به ضریب انبساط فولاد ضد زنگ ، آلیاژهای نیکل و کبالت بسیار نزدیک است و در نتیجه مشکل طرح قطعه کمتر پیش میآید .

۲۴-۱۲ . ساخت بریلیم
ساختمان بریلیم ( مانند منیزیم ، تیتانیوم وزیرکونیم ) ساختمان شبکه ای هگزاگونال دارد . و در درجه حرارت اتاق ، بریلیم بالغزش روی صفحه قاعده یا ( ۰۰۰۱ ) تغییر شکل پلاستیکی میدهد . در درجه حرارتهای بالا عمل لغزش ممکن است روی تعدادی از صفحات هرمی ۱۰۱۰ رخ دهد . دوقلوشدن مکانیکی روی صفحات ۱۰۱۲ ، رخ میدهد . سیستم تغییر فرم پلاستیکی بکار رفته به جهت تغییر بعد نسبی بستگی دارد . ازدیاد طول بسیار زیاد بریلیم تصفیه منطقه ای شده وقتی که تحت زاویه ۴۵ نسبت به صفحه قاعده تحت تنش قرار میگیزدازدیاد طول بسیار زیادی ( ۱۴۰ درصد ) ثبت شده است . با این وجود یک تنش کششی تحت زاویه ۹۰ درجه نسبت به صفحه قاعده موجب شکست صفحه قاعده میشود . سه نمونه از مضرات بریلیم قیمت زیاد آن ، خطرات مسمومیت ناشی از استنشاق گرد و غبار بریلیم حاصل از تراشکاری ، و تمایل آن به شکنندگی در درجه حرارت اتاق است . بریلیم بسیار خالصی که از تصفیه منطقه ای با اشعه الکترونی بدست آمده بنحو قابل ملاحظه ای انعطاف

پذیرتر از بریلیم ذوب شده قوسی است . بریلیم کار شده ایزوتروپ است و ممکن است در یک جهت انعطاف عالی ولی در جهت دیگر رفتار شکنندگی از خود نشان دهد ، عملیات تراشکاری می توانند موجب دوقلو شدن سطحی و ترک خوردگی میکروسکوپی شوند . اچ کردن شیمیایی حدود ۰۰۱/۰ اینچ از یک سطح تراشکاری شده خراشهای اولیه و ترکهای ریز را برطرف می کند .

عملیات تراشکاری مانند تراشکاری چدن تراشنه ناپیوسته ای ایجاد میکنند . اگر در محل کارگاه تهویه مناسب صورت نگیرد این عمل ممکن است برای سلامتی کارگرها خطرات جدی در برداشته باشد . بریلیم جامد کاملاً بی خطر است هر چند گرد و غبار حاصل از تراشکاری یا گرد و غبارها ، دودها یا بخارهای حاصل از هر دو عمل که قابل استنشاق می باشند ، سمی هستند .

بریلیم را می توان آهنگری واکسترود کرد، از فلزات پودر شده متراکم نمود و یا اینکه مانند سیم کشید و یا نورد نمود . شکل دادن و آهنگری معمولاً در فاصله ۱۲۰۰ تا F 1450 انجام میشود . قطعات آهنگری شده در ۱۳۰۰ تا ۱۴۵۰ درجه فارنهایت رفع تنش میشود . قطعات بریلیم ممکن است بنحو رضایتبخشی بوسیله روشهای جوشکاری Tig و Mig درهم جوش شوند .

نمونه ای از محصولات بریلیم همراه با ترکیب و خواصشان در جدول (۱۳-۱۲) نشان داده شده اند .

۶-۸ آلیاژهای مس – بریلیم
ترکیب شیمیایی و کاربرد
آلیاژهای تجاری مس – بریلیم دارای ۶/۰ تا Be 2% همراه با ۲/۰ تا Co 5/2 % کبالت می باشند . این آلیاژها قابلیت رسوب سختی دارند و می توانند تا استحکام ksi 212 عملیات گرمایی شوند ، که این بیشترین استحکام در آلیاژهای مس تجاری است . جدول ۶-۱۰ ترکیب شیمیایی ، خواص مکانیکی و کابردهای خاص آلیاژهای منتخب مس – بریلیم را نشان می دهد .

آلیاژهای مس – بریلیم برای ابزارهایی که نیاز به سختی زیاد و خواص غیر جرقه زنی دارند به کار می روند مانند صنایع شیمیایی . مقاومت به خوردگی و خستگی همچنین استحکام این آلیاژها موجب شده که آنها برای ساخت قطعاتی مثل فنر ، چرخ دنده ، دیافراگمها و سوپاپها مناسب باشند . همچنین در اتصالات برقی نیز به عنوان قالب برای شکلدهی پلاستیکها به کار می روند . اگر چه این آلیاژها تنها مقدار کمی بریلیم دارند ولی نسبتاً گران اند و بنابراین زمانی به کار می روند که آلیاژ ارزانتر دیگری برای آن منظور وجود نداشته باشد .

ساختار
نموادر فازی سیستم Be–Cu . حداکثر حلالیت جامد بریلیم در مس ۷/۲% است ، که در دمای C 866 رخ می دهد ، طبق نمودار فازی Be–Cu در شکل آلیاژهای Be–Cu با حدود Be 2% ، قابلیت رسوب سختی دارند زیرا حلالیت از ۷/۲% در C 866 تا کمتر از۵/۰ در دمای اتاق سریعاً کم می شود و نیز رسوب نیمه پایدار همدوسی به هنگام پیری در دمای کم تشکیل می شود .

ترتیب رسوب گذاری و ریز ساختار . ترتیب کلی رسوب گذاری در آلیاژ Be 2% – Cu که با اشعه X و میکروسکوپ الکترونی مطالعه شده است ، بدین صورت می باشد :
مناطق GP در آلیاژ Be 2% – Cu صفحات تک لایه ای می باشند که به طور همدوس در صفحات }۱۰۰{ زمینه تشکیل می شوند . اندازه این مناطق بر حسب مدت و دمای پیر شدن تغییر می کند مناطق ۱۰ تا A 30 قطر و ۲ تا A 3 ضخامت پس از ۱۰۰ ساعت پیر شدن در C 100 به دست آمده است ، و بعد از یک ساعت در C 198 ، تا قطر A 70 و ضخامت ۱ تا ۳

صفحه اتمی . شکل نشان دهنده مناطق GP است که در آلیاژ Be 2% – Cu بعد از پیر شدن به مدت یک ساعت در C 198 تشکیل شده اند .

پیر شدن بیشتر ، فاز میانی y را به وجود می آورد که نیمه همدوس است ، این فاز وقتی مناطق GP حضور دارند روی آنها جوانه می زند . بالای خط حلالیت مناطق GP ، که حدوداً C 320 است ، y به صورت ناهمگن جوانه می زند . فاز y ، که ( a = b 2/79 Aو c = 2/54 A) است ، در شکل ۶-۳۹ آمده است . وقتی که y اول تشکیل می شود y و مناطق GP هر دو وجود دارند . تشکیل y همراه با نرم شدن آلیاژ به هنگام پیر شدن است .

با افزایش دمای پیر شدن تا C 380 فاز BCC منظم CuBe به وجود می آید ، که برای ایجاد ساختار اوتکتوییدی با دگرگونی فازی ناپیوسته رشد می کند . رسوبهای ناپیوسته y در دانه ها جوانه می زند و به تدریج به داخل دانه ها گسترش می یابد به نحوی که ، پس از ۱۶ ساعت در C 400 ، ساختار کلی از نوع اوتکتویید می باشد . با افزایش مقدار فاز y با فراپیری و کاهش سختی بیشتر است .

شکل ۶-۳۸ مناطق GP موازی سطوح (OTO) و (۱۰۰) زمینه در آلیاژ Cu- %2 Be که عملیات حل کردن رسوب در C 800 انجام شده ، آبداده شده و به مدت ۱ ساعت در C 198 پیر شده است .

شکل ۶-۳۹ آلیاژ Be 97/1% – Cu عملیات حل کردن رسوب در C 800 انجام شده ، آب داده شده و به مدت ۴ ساعت در C 350 پیر شده است . ساختار فاز میانی منظم CuBe(y) را نشان می دهد .

شکل ۶-۴۰ آلیاژ Be 87/1% – Cu عملیات حل کردن رسوب در C 800 انجام شده ، آب داده شده و به مدت ۱۶ ساعت در C 400 پیر شده است . ساختار رسوب اوتکتیکی منظم CuBe ( فاز y ) در زمینه نامنظم a را نشان می دهد .

خواص مکانیکی
خواص مکانیکی آلیاژهای منتخب مس – بریلیم در جدول ۶-۱۰ آمده است . عملیات حل سازی این آلیاژها معمولاً در C 800 انجام می شود ، و پس از آبدهی در آب ، رسوب سختی بین ۲۵۰ تا C 350 انجام می شود . کار سرد را این طور توضیح می دهند که کارسرد غلظت عیوب را می دهد ، ( طبق شکل ۶-۴۱) . اثر کار سرد را این طور توضیح م یدهند که کار سرد غلظت عیوب را برای تشکیل مناطق GP افزایش می دهد ، و در نتیجه چگالی زیادی از مناطق GP تشکیل می شود ( مرجع ۱۹ صفحه ۴۱۵ ) . با ترکیب کارسرد و رسوب سختی ، استحکام کششی به بیش از ksi 200 می رسد .

۶-۱۰ آلیاژهای مس – برلیم
آلیاژ های این دسته که عموماً قابلیت پذیرش عملیات حرارتی را دارند اغلب با افزایش عناصر دیگری مانند کبالت و نیکل در مورد ساخت قطعات مقاوم و مستحکم بکار می روند . دیاگرام تعادل این دو عنصر در شکل ۹-۱۰ نشان دهنده میزان حلالیت تا ۱/۲% در درجه حرارت C 864 و کمتر از یک درصد در درجه حرارت محیط می باشد . همچنین وجود تحول اوتکتوئیدی که در آن a محلول جامد و y فاز میانی سخت بر اساس فرمول ترکیبی CuBe است مبنی بر پذیرش عملیات حرارتی این آلیاژها می باشند.

برلیم به صورت آمیژان بعد از ذوب مس به آلیاژ افزوده می گردد و به دلیل قیمت برلیم ترجیح داده می شود که اکسیژن زدایی با فسفر قبل از تلقیح برلیم انجام پذیرد .

آلیاژهای برلیم با وجود افزایش شدید قیمت نسبت به سایر برنزها ، به دلیل خواص مقاومتی بسیار مطلوب و همچنین قابلیت استفاده در قطعات ریختگی و نوردی و عملیات حرارتی در موارد خاص کاربردهای زیاد دارند .

در خاتمه این مبحث بایستی به آلیاژهای مس و نیکل که همراه سایر عناصر تحت عنوان نقره آلمانی ( ورشو ) بکار می رونند و همچنین آلیاژهای فسفر برنز و منگنز برنز اشاره کرد .

موتل متال که به عنوان آلیاژ طبیعی نیز نامیده می شود از ذوب مستقیم سنگ های معدنی نیکل و مس حاصل می شودو دارای حدود ۶۵% نیکل و ۲۸% مس و مقداری آهن ، منگنز ، کبالت می باشد و گاه به عنوان آمیژان و گاه در ساخت قطعات مقاوم بکار می رود .

مهمترین تأثیر فسفر در حذف اکسیدها و افزایش شدید سیالیت آلیاژ و مهمترین تأثیر نیکل علاوه بر ایجاد رنگ سفید ، افزایش مقاومت به خورندگی و استحکام آلیاژ گزارش گردیده است.

نیکل اغلب همراه با مس ذوب می گردد و گاه به صورت آمیژان به مذاب اضافه می شود و به دلیل حلالیت کامل دو عنصر درهم اشکالات جدایش و رسوب عناصر اصولاً وجود ندارد ولی اکسیژن زدایی آن همراه با فسفر ، منیزیم ، کادمیم و بر توصیه شده است . در ریخته گری مختلف برنزی و برنج ها و بخصوص در مورد قطعات نوردی ، مهمترین پدیده ، شکستگی فصلی آلیاژها می باشد که در اثر وجود جدایش مرکزی حاصل می گردد ، به طوریکه در مورد تمام آلیاژهای مس عملیات آنیل ( تابکاری ) و همگن سازی توصیه شده است .

آلیاژهایی که در این مبحث مورد مطالعه قرار گرفته اند مانند آلیاژهای مندرج در جدول ۲-۸ عموماً قابلیت ریخته گری در ماسه را دارا می باشند .

۹-۶-۳ برنزهای مخصوص
آلیاژهایی با حداقل ۷۸% مس و عناصری از قبیل Si , Fe , Mn , Ni , Pb , Al و Be ، که در آنها این عناصر آلیاژی به تنهایی با همراه با هم با قلع به کار برده می شود ، برنزهای مخصوص نامیده می شوند آنها اغلب به نام عنصر اصلی آلیاژی هم نام برده می شوند ، مانند برنزهای آلومینیم ، برنزهای سرب و غیره . از ویژگیهای خاص برنزهای مخصوص به طور عمده مقاومت بالا در مقابل خوردگی ، رفتار لغزشی خوب ، هدایت الکتریکی بالا و همچنین تا حدودی خواص مکانیکی خوب است . آلیاژهای مس – برلیم ( با حدود ۶/۰ تا Be 5/2 ) و گاهی همراه با مقدار کمی کبالت ( حدود ۲/۰ تا ۵/۲% ) قابلیت سخت شدن رسوبی ( پیر سختی ) را دارد . این آلیاژ در دمای حدود C 800 کاملاً تبدیل به محلول جامد a می شود . سپس با حفظ این فاز ( با سرد کردن سریع ) و پس از تغییر شکل سرد فرآیند سخت کردن ( پیر سختی مصنوعی ) در دمای حدود C 315 ( برای مدت زمان حدود سه ساعت ) انجام می گیرد و بدین ترتیب با ایجاد فاز دوم y2 ( یعنی ترکیب بین فلزی CuBe)) به صورت کوهرنت می توان به استحکام بالایی دست یافت ، شکل ( ۹-۱۱). این آلیاژها به دلیل داشتن مقاومت عالی در مقابل خوردگی ، استحکام خوب در مقابل ضربه و ضریب هدایت حرارتی و الکتریکی بالا در ساخت انواع فنرهای مقاوم در مقابل سایش و خوردگی ، چرخ دنده ها ، دیافراگمها و شیرها به ویژه در صنایع شیمیایی که در مقابل جرقه زدن حساسیت خاصی وجود دارد ، به کار برده می شود .

مقاله صنعت فورج
5 از 1 رای


این فایل با کیفیت عالی آماده خرید اینترنتی میباشد. بلافاصله پس از خرید، دکمه دانلود ظاهر خواهد شد. فایل به ایمیل شما نیز ارسال خواهد گردید.

00.5 در انبار موجود است

راهنمای خرید:

  • لینک دانلود فایل بلافاصله بعد از پرداخت وجه به نمایش در خواهد آمد.
  • همچنین لینک دانلود به ایمیل شما ارسال خواهد شد به همین دلیل ایمیل خود را به دقت وارد نمایید.
  • ممکن است ایمیل ارسالی به پوشه اسپم یا Bulk ایمیل شما ارسال شده باشد.
  • در صورتی که به هر دلیلی موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید با ما تماس بگیرید.

اولین نفر باشید

نظر شما