Non-ferrous Metals Casting

Ang mga ferrous na metal ay malawakang ginagamit sa industriya ng engineering dahil sa kanilang superyoridad, hanay ng mga mekanikal na katangian at mas mababang gastos. Gayunpaman, ang mga non-ferrous na metal ay ginagamit din sa iba't ibang mga aplikasyon para sa kanilang mga partikular na katangian kumpara sa mga ferrous na haluang metal sa kabila ng kanilang karaniwang mataas na halaga. Ang mga gustong mekanikal na katangian ay maaaring makuha sa mga haluang ito sa pamamagitan ng pagpapatigas ng trabaho, pagpapatigas ng edad, atbp, ngunit hindi sa pamamagitan ng mga normal na proseso ng paggamot sa init na ginagamit para sa mga ferrous na haluang metal. Ang ilan sa mga pangunahing non-ferrous na materyales ng interes ay aluminyo, tanso, sink, at magnesiyo

1. Aluminyo

Sa lahat ng non-ferrous na haluang metal, ang aluminyo at ang mga haluang metal nito ang pinakamahalaga dahil sa mahusay na mga katangian nito. Ang ilan sa mga katangian ng purong aluminyo kung saan ginagamit ito sa industriya ng engineering ay:

• 1) Napakahusay na thermal conductivity(0.53 cal/cm/C)
• 2) Napakahusay na electrical conductivity (376 600/ohm/cm)
• 3) Mababang mass density (2.7 g/cm)
• 4) Mababang punto ng pagkatunaw (658C)
• 5) Napakahusay na paglaban sa kaagnasan
• 6) Ito ay hindi nakakalason.
• 7) Ito ay may isa sa pinakamataas na reflectivity (85 hanggang 95%) at napakababang emissivity (4 hanggang 5%)
• 8) Ito ay napakalambot at ductile bilang isang resulta kung saan ito ay may napakahusay na mga katangian ng pagmamanupaktura.

Ang ilan sa mga application kung saan karaniwang ginagamit ang purong aluminum ay sa mga electrical conductor, radiators fin materials, air conditioning units, optical at light reflectors, at foil at packaging materials.

Sa kabila ng mga kapaki-pakinabang na aplikasyon sa itaas, ang purong aluminyo ay hindi malawakang ginagamit dahil sa mga sumusunod na problema:

• 1) Ito ay may mababang lakas ng makunat (65 MPa) at tigas (20 BHN)
• 2. Napakahirap magwelding o maghinang.

Ang mga mekanikal na katangian ng aluminyo ay maaaring makabuluhang mapabuti sa pamamagitan ng alloying. Ang mga pangunahing elemento ng alloying na ginamit ay tanso, mangganeso, silikon, nikel at sink.

Ang aluminyo at tanso ay bumubuo ng kemikal na tambalang CuAl2. Sa itaas ng temperatura na 548 C ito ay ganap na natutunaw sa likidong aluminyo. Kapag ito ay na-quenched at artipisyal na gulang (matagal na humahawak sa 100 - 150C), isang hardened haluang metal ay nakuha. Ang CuAl2, na hindi matanda ay walang oras upang mamuo mula sa solidong solusyon ng aluminyo at tanso at sa gayon ay nasa isang hindi matatag na posisyon (super-saturated sa temperatura ng silid). Ang proseso ng pagtanda ay namuo ng napakapinong mga particle ng CuAl2, na nagiging sanhi ng pagpapalakas ng haluang metal. Ang prosesong ito ay tinatawag na solution hardening.

Ang iba pang mga elemento ng alloying na ginamit ay hanggang sa 7% magnesiyo, hanggang sa 1. 5% mangganeso, hanggang sa 13% silikon, hanggang sa 2% nikel, hanggang sa 5% sink at hanggang sa 1.5% na bakal. Bukod sa mga ito, ang titanium, chromium at columbium ay maaari ding idagdag sa maliliit na porsyento. Ang komposisyon ng ilang tipikal na aluminyo na haluang metal na ginagamit sa permanenteng paghuhulma at die casting ay ibinibigay sa Talahanayan 2. 10 kasama ang kanilang mga aplikasyon. Ang mga mekanikal na katangian na inaasahan ng mga materyales na ito pagkatapos ng mga ito ay i-cast gamit ang mga permanenteng hulma o pressure die casting ay ipinapakita sa Talahanayan 2.1

2. tanso

Katulad ng aluminyo, ang purong tanso ay nakakahanap din ng malawak na aplikasyon dahil sa mga sumusunod na katangian nito

• 1) Ang electrical conductivity ng purong tanso ay mataas(5.8 x 105 /ohm/cm) sa pinakadalisay nitong anyo. Ang anumang maliit na karumihan ay lubhang nagpapababa sa kondaktibiti. Halimbawa, ang 0. 1% phosphorous ay binabawasan ang conductivity ng 40%.
• 2) Ito ay may napakataas na thermal conductivity (0. 92 cal/cm/C)
• 3) Ito ay isang mabigat na metal (specific gravity 8.93)
• 4) Ito ay madaling pagsamahin sa pamamagitan ng pagpapatigas
• 5) Ito ay lumalaban sa kaagnasan,
• 6) Ito ay may kaaya-ayang kulay.

Ang purong tanso ay ginagamit sa paggawa ng electrical wire, bus bar, transmission cables, refrigerator tubing at piping.

Ang mga mekanikal na katangian ng tanso sa pinakadalisay na estado nito ay hindi napakahusay. Ito ay malambot at medyo mahina. Ito ay maaaring pinagsama-sama upang mapabuti ang mga mekanikal na katangian. Ang mga pangunahing elemento ng alloying na ginamit ay zinc, lata, lead at phosphorous.

Ang mga haluang metal ng tanso at sink ay tinatawag na mga tanso. Sa nilalaman ng zinc hanggang sa 39%, ang tanso ay bumubuo ng isang solong yugto (α-phase) na istraktura. Ang ganitong mga haluang metal ay may mataas na kalagkitan. Ang kulay ng haluang metal ay nananatiling pula hanggang sa isang nilalaman ng zinc na 20%, ngunit higit pa doon ito ay nagiging dilaw. Ang pangalawang bahagi ng istruktura na tinatawag na β-phase ay lumilitaw sa pagitan ng 39 hanggang 46% ng zinc. Ito talaga ang inter-metallic compound na CuZn na responsable para sa tumaas na katigasan. Ang lakas ng tanso ay lalong tumataas kapag ang maliit na halaga ng manganese at nickel ay idinagdag.

Ang mga haluang metal na tanso na may lata ay tinatawag na mga tanso. Ang tigas at lakas ng tanso ay tumataas na may tupi sa nilalaman ng lata. Nababawasan din ang ductility sa pagtaas ng porsyento ng lata sa itaas ng 5. Kapag idinagdag din ang aluminyo(4 hanggang 11%), ang nagreresultang haluang metal ay tinatawag na aluminum bronze, na may mas mataas na resistensya sa kaagnasan. Ang mga tanso ay medyo mahal kumpara sa mga tanso dahil sa pagkakaroon ng lata na isang mamahaling metal.

3. Iba pang Non-Ferrous na Metal

Sink

Pangunahing ginagamit ang zinc sa engineering dahil sa mababang temperatura ng pagkatunaw nito (419.4 C) at mas mataas na resistensya sa kaagnasan, na tumataas sa kadalisayan ng zinc. Ang paglaban sa kaagnasan ay sanhi ng pagbuo ng isang proteksiyon na patong ng oksido sa ibabaw. Ang mga pangunahing aplikasyon ng zinc ay sa galvanizing upang maprotektahan ang bakal mula sa kaagnasan, sa industriya ng pag-print at para sa die casting.

Ang mga disadvantages ng zinc ay ang malakas na anisotropy na ipinakita sa ilalim ng mga deformed na kondisyon, kakulangan ng dimensional na katatagan sa ilalim ng mga kondisyon ng pagtanda, isang pagbawas sa lakas ng epekto sa mas mababang temperatura at ang pagkamaramdamin sa inter-granular corrosion. Hindi ito maaaring gamitin para sa serbisyo sa itaas ng temperatura na 95.C dahil magdudulot ito ng malaking pagbawas sa lakas at tigas ng makunat.

Ang malawakang paggamit nito sa mga die casting ay dahil nangangailangan ito ng mas mababang presyon, na nagreresulta sa mas mataas na die life kumpara sa iba pang die casting alloys. Dagdag pa, mayroon itong napakahusay na machinability. Ang finish na nakuha sa pamamagitan ng zinc diecasting ay kadalasang sapat upang matiyak ang anumang karagdagang pagproseso, maliban sa pag-alis ng flash na naroroon sa parting plane.

Magnesium

Dahil sa kanilang magaan na timbang at magandang mekanikal na lakas, ang mga magnesium alloy ay ginagamit sa napakataas na bilis. Para sa parehong higpit, ang magnesium alloys ay nangangailangan lamang ng 37. 2% ng bigat ng C25 steel kaya nakakatipid sa timbang. Ang dalawang pangunahing elemento ng alloying na ginamit ay aluminyo at sink. Ang mga haluang metal ng magnesiyo ay maaaring sand cast, permanenteng cast ng amag o die cast. Ang mga katangian ng sand-cast magnesium alloy na mga bahagi ay maihahambing sa mga permanenteng mold cast o die-cast na mga bahagi. Ang mga die-casting alloy sa pangkalahatan ay may mataas na nilalaman ng tanso upang payagan ang mga ito na gawin mula sa mga pangalawang metal upang mabawasan ang mga gastos. Ginagamit ang mga ito para sa paggawa ng mga gulong ng sasakyan, mga crank case, atbp. Kung mas mataas ang nilalaman, mas mataas ang mekanikal na lakas ng mga haluang metal na gawa sa magnesiyo tulad ng mga pinagsama at huwad na bahagi. Ang mga haluang metal ng magnesiyo ay madaling hinangin ng karamihan sa mga tradisyonal na proseso ng hinang. Ang isang napaka-kapaki-pakinabang na ari-arian ng magnesium alloys ay ang kanilang mataas na machinability. Nangangailangan lamang sila ng humigit-kumulang 15% ng kapangyarihan para sa machining kumpara sa mababang carbon steel.