مواد (آلیاژهای غیر آهنی - غیر فلزات)

دانش پژوهان عزیز، یکی از مهارت های پرکاربرد که در بسیاری از پروژه ها مورد استفاده قرار می گیرد، مهارت استفاده از آلیاژهای غیر آهنی و غیر فلزات است که در زیر توضیحاتی در مورد آن ارائه می شود.

آلیاژهای غیرآهنی

آلیاژ غیرآهنی آمیزه‏ای از دو یا چند فلز غیر از آهن است. نتیجه چنین آمیزه‏ای معمولاً مخلوطی مکانیکی است ولی ممکن است به روش شیمیایی آمیخته شده باشند. از نظر خواص مخلوط حاصل ممکن است فلزی جدید تلقی شود. تعداد آلیاژهای ممکن نامحدود است. در این جا بعضی از آلیاژهای مهم تر معرفی می‏شوند.

برنج:

آلیاژ برنج در گونه‏های متنوع آلیاژ زردرنگی است که از آمیختن مس و روی در نسبت های مختلف تشکیل می‏شود. در بعضی از انواع برنج درصد کمی قلع، سرب و دیگر فلزات نیز موجود است. به‏طورکلی ساختار ترکیبی برنج با رنگ دلخواه آن تعیین می‏شود. درصد روی در انواع مختلف برنج به شرح زیر است:

برنج ممکن است به دو دسته پربرنج و کم‏برنج طبقه‏بندی شود؛ به این معنی که آلیاژ نوع اول دارای درصد زیاد و آلیاژ نوع دوم دارای درصد کمی مس است. برنج های نامبرده با 30 تا 40 درصد روی برای نوردکاری سرد و آلیاژهای کم‏برنج با 37 تا 45 درصد روی برای نوردکاری گرم مناسب هستند.

برنج های تجارتی با نوردکاری سرد به درجات مختلفی از سختی می‏رسند و در سه دسته ربع- سخت و تمام- سخت طبقه‏بندی می‏شوند. مقاومت کششی برنج براساس ساختار ترکیبی و چگونگی آب دادن آن متغیر است.

بُرنز:

این آلیاژ غیرآهنی، آلیاژی از مس و قلع است. بسیاری از برنزهای مخصوص اجزاء تشکیل دهنده دیگری هم دارند. هرچه نسبت قلع بیشتر از 5 درصد باشد آلیاژ برنز شکننده‏تر است.

در بعضی موارد به‏جای برنج از برنز استفاده می‏شود زیرا دارای ظاهر بهتر و استحکام بالاتر است. برای نوردکاری سرد برنز و تبدیل آن به مفتول، آلیاژ برنز باید دارای 1 تا 6 درصد قلع باشد. اگر قرار باشد آلیاژ برنز در شرایط دمای سرخ کار کند باید دارای 6 تا 15 درصد قلع باشد.

درصدهای تعیین شده  قلع برای کاربردهای زیر عبارتند از: قطعات ماشین 9 تا 20 درصد؛ برنز ناقوس 20 تا 30 ذرصد؛ برنز تزیینی 3 تا 10 درصد. تعدادی برنز مخصوص مانند فسفر برنز، منگنز برنز، برنز توپ و برنز دریایی هم وجود دارد که به دلیل متفاوت بودن خواصشان کاربردهای ویژه دارند.

آلومینیوم:

گرچه هیچ محدودیتی برای تعداد آلیاژهای آلومینیومی قابل تولید وجود ندارد ولی ملاحظات تولید تجارتی ایجاب می‏کند که تعداد آلیاژها حتی‏الامکان کم باشد تا ترکیبات ضروری خاصیتها براساس نیاز صنعت تأمین شود.

عناصری که معمولاً در تولید آلیاژهای ریختگی آلومینیوم به کار می‏روند عبارتند از: مس، سیلیسیم، منیزیم، نیکل، آهن، روی و منگنز.

استحکام آلومینیوم با اضافه کردن مقدار مناسبی از این عناصر افزایش می‏یابد. برای مثال آلیاژهایی که حاوی نسبت مناسبی از منیزیم، به‏عنوان سخت‏کننده، باشند نسبت به آلیاژهای آلومینیوم- سیلیسیم از مقاومت بیشتری در برابر خوردگی برخوردارند.

قطعات ریختگی آلیاژ آلومینیوم در قالب های ماسه‏ای و نیز در قالب های همیشگی فلزی ریخته می‏شوند. به‏علاوه، بعضی از آلیاژها در ماشین های قالبریزی تحت فشار هم که در آن ها نیز از قالب های فلزی استفاده می‏شود ریخته‏گری می‏شوند.

در جاهایی که تعداد زیادی قطعات ریختگی مشابه مورد نیاز باشد قالب های دائمی یا ماتریس ها کاربرد بیشتری دارند. کمترین تعدادی که تولید قالب فلزی یا ماتریس را توجیه می‏کند سخت به طبیعت ریخته‏گری بستگی دارد.

فلز بابیت:

بابیت آلیاژی است از قلع، آنتیموان و مس که در سال 1839 طلاسازی از بوستون به نام ایزاک بابیت آن را کشف کرد. دولت ایالات متحده آمریکا مبلغ 20000 دلار برای امتیاز حق استفاده از فرمول بابیت در کارهای دولتی و نیز انجمن خیریه مهندسان مکانیک ماساچوست در سال 1841 مدال طلایی به او اعطاء کردند.

فرمول بابیت بسیار خوب است ولی متأسفانه مسأله رقابت و گران بودن مواد، تولید تقلبی این فلز را رواج داده است و فرمول اصلی آن همیشه دنبال نمی‏شود مگراینکه قرار باشد آلیاژ در معرض آزمون و تجزیه شیمیایی قرار بگیرد.

دیگر آلیاژهای غیرآهنی، بعضی از این آلیاژها کاربردهای ویژه‏ای در صنعت دارند.

فلز مونل:

آلیاژی است از مس و نیکل و درصد کمی آهن. نقطه ذوب آن 1360 درجه سانتی گراد است و در دماهای میان 74 تا 593 درجه سانتیگراد چکش کاری می‏شود. یکی از کاربردهای مهم فلز مونل در ساخت پروانه کشتی‏هاست.

فلز مونتز:

آلیاژی است دارای 60 درصد مس و 40 درصد قلع و در مواردی که ورق سخت برنجی مورد نیاز باشد از این فلز استفاده می‏شود.

برنز دریایی:

آلیاژی است دارای 58 تا 60 درصد مس، در حدود 40 درصد روی و درصد کمی آهن، قلع و سرب. مقاومت کششی آن در حدود 42 کیلوگرم بر میلیمترمربع (60000 پوند بر اینچ‏مربع) است.

فلز دلتا:

از نظر خواص و ساختار ترکیبی مانند برنز دریایی است.

فلز سفید:

تعبیری است که به آلیاژهایی مختلفی که عمدتاً شامل روی و قلع یا روی، قلع و سرب باشند اطلاق می‏شود. از این فلز در ساخت یاتاقان ها استفاده می‏شود.

تانتانگ:

نام تجارتی مجموعه آلیاژهایی است که از سختی، مقاومت و استحکام بالایی برخوردار و در برابر سایش، حرارت، ضربه، خوردگی حتی در دماهای بسیار بالا مقاوم هستند. این آلیاژها به‏طور عمده ترکیبی از کبالت، کرومیوم و تنگستن همراه با تانتالوم یا کُلُمبیوم کارباید و دیگرترکیبات اضافی هستند. تانتالوم کارباید یا کُلُمبیوم کارباید، آلیاژ را از ضریب اصطکاک پایین و از عمل روغن کاری خودکار که سایش را به حداقل می‏رساند، بهره‏مند می‏سازد.

یکی از این آلیاژها تانتانگ G است که به‏طور گسترده در ساخت رنده‏های نوک تیز ماشین‏تراش و تیغه‏فرزها و تیغچه‏های صلب به کار می‏رود. این آلیاژ به‏صورت میله و شمش موجود است که می‏توان از آن ها در ساخت تیغه‏های ابزار استفاده کرد یا آن ها را تبدیل به ابزار دستگاه های منگنه (سوراخ‏کن)، غلتک ها، مته‏ها و دیگر ابزار مخصوص یا قطعات ضدسایش کرد.

غیرفلزات

پلاستیک ماده‏ای غیرفلزی است که می‏توان آن را در اشکال پیچیده قالب‏ریزی کرد. صدها محصول پلاستیکی در بازار موجود است و محصولات جدیدی نیز مدام روانه بازار می‏شوند.

باکلیت:

یکی از نخستین فراوردهای غیرفلزی است و کاربردهای بسیار دارد. این ماده یک فِنُل صمغی است و از مقاومت مکانیکی بالایی برخوردار است.

فورمیکا:

فراورده ی پلاستیکی ورقه مانندی است که کاربردهای فراوان دارد. این محصول را می‏توان در هر اندازه و شکل دلخواه از جمله لوله‏ای، شمشی، میله‏ای، ورقه‏ای و غیره خریداری کرد.

بسیاری از فراورده‏های دیگر پلاستیکی مانند استات، وینیل، نایلون، پلی‏اتیلن، تفلون و غیره در بازار یافت می‏شوند. همه این فرآورده‏ها دارای خواصی هستند که آن ها را برای کاربرد خاص یا انواعی از کاربردها مناسب می‏سازد.

دانش نامه ماشین کاری 1 - ریس میلر

گروه مدرسه اینترنتی سایت تبیان- تنظیم : سمیرا بادامستانی