नॉन-फेरस मेटल कास्टिंग

अभियांत्रिकी उद्योगात फेरस धातू मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात कारण त्यांची श्रेष्ठता, यांत्रिक गुणधर्मांची श्रेणी आणि कमी खर्च. तरीही, नॉन-फेरस धातूंचा वापर त्यांच्या विशिष्ट गुणधर्मांसाठी फेरस मिश्र धातुंच्या तुलनेत त्यांच्या सामान्यत: उच्च किंमती असूनही विविध अनुप्रयोगांमध्ये केला जातो. या मिश्रधातूंमध्ये इच्छित यांत्रिक गुणधर्म वर्क हार्डनिंग, एज हार्डनिंग इत्यादीद्वारे मिळू शकतात, परंतु फेरस मिश्रधातूंसाठी वापरल्या जाणाऱ्या सामान्य उष्णता उपचार प्रक्रियेद्वारे नाही. ॲल्युमिनियम, तांबे, जस्त आणि मॅग्नेशियम हे काही प्रमुख नॉन-फेरस पदार्थ आहेत.

1. ॲल्युमिनियम

सर्व नॉन-फेरस मिश्र धातुंपैकी, ॲल्युमिनियम आणि त्याचे मिश्र धातु त्यांच्या उत्कृष्ट गुणधर्मांमुळे सर्वात महत्वाचे आहेत. शुद्ध ॲल्युमिनियमचे काही गुणधर्म ज्यासाठी अभियांत्रिकी उद्योगात वापरले जातात ते खालीलप्रमाणे आहेत:

• 1) उत्कृष्ट थर्मल चालकता (0.53 कॅल/सेमी/से)
• 2) उत्कृष्ट विद्युत चालकता (376 600/ohm/cm)
• 3) कमी वस्तुमान घनता (2.7 g/cm)
• 4) कमी हळुवार बिंदू (658C)
• 5) उत्कृष्ट गंज प्रतिकार
• 6) हे विषारी नाही.
• 7) यात सर्वाधिक परावर्तितता (85 ते 95%) आणि अत्यंत कमी उत्सर्जन (4 ते 5%) आहे.
• 8) हे खूप मऊ आणि लवचिक आहे परिणामी त्यात खूप चांगले उत्पादन गुणधर्म आहेत.

शुद्ध ॲल्युमिनियमचा वापर सामान्यत: इलेक्ट्रिकल कंडक्टर, रेडिएटर्स फिन मटेरियल, एअर कंडिशनिंग युनिट्स, ऑप्टिकल आणि लाईट रिफ्लेक्टर्स आणि फॉइल आणि पॅकेजिंग मटेरियलमध्ये केला जातो.

उपरोक्त उपयुक्त ऍप्लिकेशन्स असूनही, खालील समस्यांमुळे शुद्ध ॲल्युमिनियम मोठ्या प्रमाणावर वापरले जात नाही:

• 1) यात कमी तन्य शक्ती (65 MPa) आणि कडकपणा (20 BHN) आहे
• 2. वेल्ड किंवा सोल्डर करणे खूप कठीण आहे.

ॲल्युमिनियमचे यांत्रिक गुणधर्म मिश्रधातूद्वारे लक्षणीयरीत्या सुधारले जाऊ शकतात. तांबे, मँगनीज, सिलिकॉन, निकेल आणि जस्त हे मुख्य मिश्रधातूचे घटक वापरले जातात.

ॲल्युमिनियम आणि तांबे हे रासायनिक संयुग CuAl2 बनवतात. 548 C च्या वर ते द्रव ॲल्युमिनियममध्ये पूर्णपणे विरघळते. जेव्हा हे विझवले जाते आणि कृत्रिमरित्या वृद्ध होते (100 - 150C वर दीर्घकाळ धरले जाते), तेव्हा एक कडक मिश्रधातू प्राप्त होतो. CuAl2, ज्याचे वय नाही त्यांना ॲल्युमिनियम आणि तांब्याच्या घन द्रावणातून अवक्षेपण होण्यास वेळ नाही आणि त्यामुळे ते अस्थिर स्थितीत आहे (खोलीच्या तापमानात अतिसंतृप्त). वृद्धत्वाची प्रक्रिया CuAl2 चे अत्यंत सूक्ष्म कण तयार करते, ज्यामुळे मिश्रधातू मजबूत होतो. या प्रक्रियेला सोल्युशन हार्डनिंग म्हणतात.

वापरलेले इतर मिश्रधातू घटक 7% मॅग्नेशियम पर्यंत, 1. 5% मँगनीज पर्यंत, 13% पर्यंत सिलिकॉन, 2% पर्यंत निकेल, 5% पर्यंत जस्त आणि 1.5% पर्यंत लोह आहेत. याशिवाय, टायटॅनियम, क्रोमियम आणि कोलंबियम देखील थोड्या प्रमाणात जोडले जाऊ शकतात. कायमस्वरूपी मोल्डिंग आणि डाय कास्टिंगमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या काही विशिष्ट ॲल्युमिनियम मिश्र धातुंची रचना त्यांच्या अनुप्रयोगांसह तक्ता 2. 10 मध्ये दिली आहे. कायमस्वरूपी मोल्ड किंवा प्रेशर डाय कास्टिंग वापरून कास्ट केल्यानंतर या सामग्रीचे अपेक्षित यांत्रिक गुणधर्म तक्ता 2.1 मध्ये दर्शविले आहेत.

2. तांबे

ॲल्युमिनियम प्रमाणेच, शुद्ध तांबे देखील त्याच्या खालील गुणधर्मांमुळे विस्तृत अनुप्रयोग शोधतात

• 1) शुद्ध तांब्याची विद्युत चालकता त्याच्या शुद्ध स्वरूपात जास्त (5.8 x 105 /ohm/cm) असते. कोणतीही लहान अशुद्धता चालकता कमालीची कमी करते. उदाहरणार्थ, 0. 1% फॉस्फरस 40% ने चालकता कमी करते.
• 2) यात खूप उच्च थर्मल चालकता आहे (0. 92 कॅल/सेमी/सी)
• ३) हा एक जड धातू आहे (विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण ८.९३)
• 4) ते ब्रेझिंगद्वारे सहजपणे जोडले जाऊ शकते
• 5) ते गंजला प्रतिकार करते,
• 6) त्याचा रंग आनंददायी आहे.

शुद्ध तांब्याचा वापर इलेक्ट्रिकल वायर, बस बार, ट्रान्समिशन केबल्स, रेफ्रिजरेटर टयूबिंग आणि पाइपिंगच्या निर्मितीमध्ये केला जातो.

तांब्याचे यांत्रिक गुणधर्म त्याच्या शुद्ध स्थितीत फार चांगले नाहीत. ते मऊ आणि तुलनेने कमकुवत आहे. यांत्रिक गुणधर्म सुधारण्यासाठी ते फायदेशीरपणे मिश्रित केले जाऊ शकते. जस्त, कथील, शिसे आणि फॉस्फरस हे मुख्य मिश्रधातूचे घटक वापरले जातात.

तांबे आणि जस्त यांच्या मिश्रधातूंना पितळ म्हणतात. 39% पर्यंत जस्त सामग्रीसह, तांबे सिंगल फेज (α-फेज) रचना बनवते. अशा मिश्रधातूंमध्ये उच्च लवचिकता असते. मिश्रधातूचा रंग 20% जस्त सामग्रीपर्यंत लाल राहतो, परंतु त्यापलीकडे तो पिवळा होतो. β-फेज नावाचा दुसरा संरचनात्मक घटक जस्तच्या 39 ते 46% दरम्यान दिसून येतो. हे प्रत्यक्षात आंतर-धातूचे संयुग CuZn आहे जे वाढलेल्या कडकपणासाठी जबाबदार आहे. थोड्या प्रमाणात मँगनीज आणि निकेल जोडल्यास पितळाची ताकद आणखी वाढते.

कथील असलेल्या तांब्याच्या मिश्र धातुंना कांस्य म्हणतात. कथील सामग्रीच्या वाढीसह कांस्यची कडकपणा आणि ताकद वाढते. 5 वरील कथील टक्केवारीत वाढ झाल्यामुळे लवचिकता देखील कमी होते. जेव्हा ॲल्युमिनियम देखील जोडले जाते (4 ते 11%), परिणामी मिश्रधातूला ॲल्युमिनियम कांस्य म्हणतात, ज्याची गंज प्रतिरोधकता जास्त असते. कथील हा महाग धातू असल्यामुळे पितळेच्या तुलनेत कांस्य हे तुलनेने महाग आहेत.

3. इतर नॉन-फेरस धातू

जस्त

झिंक मुख्यतः अभियांत्रिकीमध्ये वापरले जाते कारण त्याचे कमी वितळणारे तापमान (419.4 C) आणि उच्च गंज प्रतिरोधकता, जी जस्तच्या शुद्धतेसह वाढते. पृष्ठभागावर संरक्षणात्मक ऑक्साईड कोटिंग तयार झाल्यामुळे गंज प्रतिकार होतो. स्टीलचे गंज, छपाई उद्योग आणि डाई कास्टिंगसाठी जस्तचे मुख्य उपयोग गॅल्वनाइजिंगमध्ये आहेत.

झिंकचे तोटे म्हणजे विकृत परिस्थितीत प्रदर्शित मजबूत एनिसोट्रॉपी, वृद्धत्वाच्या परिस्थितीत आयामी स्थिरतेचा अभाव, कमी तापमानात प्रभाव शक्ती कमी होणे आणि आंतर-ग्रॅन्युलर गंज होण्याची संवेदनशीलता. 95.C पेक्षा जास्त तापमानाच्या सेवेसाठी ते वापरले जाऊ शकत नाही कारण यामुळे तन्य शक्ती आणि कडकपणामध्ये लक्षणीय घट होईल.

डाय कास्टिंगमध्ये त्याचा व्यापक वापर होतो कारण त्याला कमी दाबाची आवश्यकता असते, ज्यामुळे इतर डाय कास्टिंग मिश्र धातुंच्या तुलनेत जास्त डाय लाइफ मिळते. शिवाय, यात खूप चांगली मशीनिबिलिटी आहे. झिंक डायकास्टिंगद्वारे प्राप्त केलेले फिनिशिंग पार्टिंग प्लेनमध्ये उपस्थित फ्लॅश काढून टाकल्याशिवाय, पुढील कोणत्याही प्रक्रियेची हमी देण्यासाठी पुरेसे असते.

मॅग्नेशियम

त्यांच्या हलक्या वजनामुळे आणि चांगल्या यांत्रिक सामर्थ्यामुळे, मॅग्नेशियम मिश्र धातुंचा वापर अतिशय वेगाने केला जातो. त्याच कडकपणासाठी, मॅग्नेशियम मिश्र धातुंना C25 स्टीलच्या वजनाच्या फक्त 37. 2% आवश्यक असते त्यामुळे वजनात बचत होते. वापरलेले दोन प्रमुख मिश्रधातू घटक ॲल्युमिनियम आणि जस्त आहेत. मॅग्नेशियम मिश्रधातू वाळू कास्ट, कायम मोल्ड कास्ट किंवा डाय कास्ट असू शकतात. सॅन्ड-कास्ट मॅग्नेशियम मिश्र धातुच्या घटकांचे गुणधर्म स्थायी मोल्ड कास्ट किंवा डाय-कास्ट घटकांशी तुलना करता येतात. डाय-कास्टिंग मिश्रधातूंमध्ये सामान्यतः तांब्याचे प्रमाण जास्त असते ज्यामुळे खर्च कमी करण्यासाठी त्यांना दुय्यम धातूपासून बनवता येते. ते ऑटोमोबाईल चाके, क्रँक केस इ. बनवण्यासाठी वापरले जातात. सामग्री जितकी जास्त असेल तितकी मॅग्नेशियम-रॉट केलेल्या मिश्रधातूंची यांत्रिक ताकद जास्त असते जसे की रोल केलेले आणि बनावट घटक. बहुतेक पारंपारिक वेल्डिंग प्रक्रियेद्वारे मॅग्नेशियम मिश्रधातू सहजपणे वेल्डेड केले जाऊ शकतात. मॅग्नेशियम मिश्र धातुंचा एक अतिशय उपयुक्त गुणधर्म म्हणजे त्यांची उच्च यंत्रक्षमता. कमी कार्बन स्टीलच्या तुलनेत त्यांना मशीनिंगसाठी फक्त 15% उर्जा आवश्यक आहे.