مقدمه ای بر محصولات آلیاژ روی
آلیاژ روی آلیاژی است که از روی به عنوان پایه با افزودن عناصر دیگر تشکیل شده است. عناصر آلیاژی که معمولاً اضافه می شوند عبارتند از عناصر آلیاژ روی با دمای پایین مانند آلومینیوم، مس، منیزیم، کادمیوم، سرب و تیتانیوم.
آلیاژ روی دارای نقطه ذوب پایین، سیالیت خوب، جوش، لحیم کاری و پردازش پلاستیک آسان است. در اتمسفر در برابر خوردگی-مقاوم است و مواد ضایعاتی به راحتی قابل بازیافت و ذوب مجدد هستند. با این حال، قدرت خزش کمی دارد و مستعد پیری طبیعی است که می تواند باعث تغییرات ابعادی شود. از ذوب شدن تهیه میشود و با قالب-ریختهگری یا پردازش تحت فشار تشکیل میشود.
بر اساس فرآیند تولید، می توان آن را به آلیاژهای روی ریخته گری و آلیاژهای روی فرفورژه تقسیم کرد. عناصر اصلی افزوده شده در آلیاژهای روی شامل آلومینیوم، مس و منیزیم است. آلیاژهای روی ریخته گری دارای سیالیت و مقاومت در برابر خوردگی خوبی هستند و آنها را برای ابزارهای ریخته گری قالب، قطعات خودرو، روکش ها و غیره مناسب می کند.
خواص فیزیکی
روی یک فلز آبی مایل به-سفید و براق با خواص دیامغناطیس است. اگرچه روی تجاری معمولاً فرآوری می شود، اما این ویژگی ها دیگر متمایز نیستند. چگالی آن کمی کمتر از چگالی آهن است و ساختار بلوری شش ضلعی دارد.
در دمای اتاق، روی سخت و شکننده است، اما بین 100 تا 150 درجه انعطاف پذیر می شود. هنگامی که دما از 210 درجه فراتر رفت، روی دوباره شکننده میشود و میتوان آن را با چکش خرد کرد. روی دارای هدایت الکتریکی متوسطی است. در بین تمام فلزات، نقطه ذوب آن (420 درجه) و نقطه جوش (900 درجه) نسبتاً پایین است. به جز جیوه و کادمیوم، نقطه ذوب آن در بین تمام فلزات واسطه کمترین نقطه ذوب است.
خصوصیات
نقطه ذوب پایین: در 385 درجه ذوب می شود و ریخته گری را آسان می کند.
عملکرد ریختهگری خوب: میتواند قطعات دقیق-دیواره نازک-را با سطح صاف قالبگیری کند.
مقاوم در برابر خوردگی-در جو.
ثبات ابعادی بالا و دقت محصولات نهایی (تا 0.03 میلی متر).
هزینه تولید کم: عمر قالب طولانی.
01 تاریخچه توسعه آلیاژهای روی
در سال 1930، در آستانه جنگ جهانی دوم، آلمان شروع به جستجوی جایگزین هایی برای فلزات برنز قلع، برنج سرب و بابیت کرد تا کمبود منابع مس و هزینه های بالا را برطرف کند و تحقیقات در مورد نسل جدیدی از آلیاژهای بلبرینگ کشویی را آغاز کرد.
در سال 1935، پس از تقریباً پنج سال تحقیق، آلمان کشف کرد که خواص مکانیکی و اصطکاک{1}}کاهش عملکرد آلیاژهای مبتنی بر روی ریختگی-و آلیاژهای مبتنی بر آلومینیوم{3}}میتواند از آلیاژهای مبتنی بر مس{4}}و فلزات بابیت پیشی بگیرد.
در سال 1938، آلمان با موفقیت برنز قلع و برنز آلومینیوم را با آلیاژهای ریختهگری روی جایگزین کرد و فلزات بابیت را با آلیاژهای مبتنی بر آلومینیوم{1}} برای تولید بوشهای بلبرینگ و محصولات مشابه جایگزین کرد. اینها در تانک ها و خودروهای نظامی نصب شدند و نتایج عالی به دست آمد.
از سال 1939 تا 1943، در طول جنگ جهانی دوم، مصرف سالانه آلیاژهای روی ریختهگری و آلیاژهای مبتنی بر آلومینیوم{2}}در آلمان از 7800 تن به 49000 تن افزایش یافت. این تغییر توجه قابل توجهی را از سوی سازمان بین المللی سرب و روی به خود جلب کرد.
در سال 1959، واحدهای عضو سازمان بین المللی سرب و روی به طور مشترک یک پروژه تحقیقاتی به نام "LONG-S PLAN" راه اندازی کردند. هدف آن ایجاد نسل جدیدی از آلیاژهای کاهش دهنده اصطکاک با عملکرد بالاتر و عمر مفید بیشتر نسبت به آلیاژهای مبتنی بر مس- و فلزات بابیت بود. آلیاژ در حال توسعه به عنوان فلز Long- نامیده میشود.
ظهور آلیاژ کاهنده اصطکاک فلزی لانگ{0}} جدید توجه قابل توجهی را از سوی کاربران در سراسر جهان به خود جلب کرد. بسیاری از کشورهای صنعتی منابع قابل توجهی را در تحقیق و توسعه فلز لانگ- سرمایه گذاری کردند. تنها در ایالات متحده، دهها شرکت آلیاژهای کاهشدهنده اصطکاک- بر پایه آلومینیوم، بر پایه روی{7}} و سایر سریهای فلزی لانگ-ساختند.
با توجه به خواص عالی{0}}کاهش اصطکاک و اثربخشی{1} هزینه، فلز لانگ- به سرعت در بخش تولید ترویج شد و به طور جامع جایگزین آلیاژهای کاهش دهنده اصطکاک سنتی مانند آلیاژهای مبتنی بر مس{4} و فلزات بابیت در بازار شد و رقابتی قوی در بازار را نشان داد.
توسعه آلیاژهای روی در چین
از آنجایی که آلیاژ روی فلز جدید لانگ- و فلزات سنتی بابیت هر دو میتوانستند برای تولید بلبرینگهای کشویی استفاده شوند و هزینه تولید آن بهطور قابلتوجهی کمتر از فلزات بابیت بود، فلز لانگ- در چین به عنوان «آلیاژ لانگ» نویسهگردان شد. متخصصان صنعت از فلز Long{3}} به عنوان نوع جدیدی از آلیاژ کاهنده اصطکاک- یاد میکنند، و بسیاری معمولاً آن را نوع جدیدی از آلیاژ یاتاقان مینامند.
در سال 1982، موسسه تحقیقات ریخته گری شنیانگ، مرجع ملی فناوری ریخته گری، آلیاژ روی فلز ZA27 لانگ را از استاندارد ASTM B791-1979 ایالات متحده معرفی کرد. پس از نزدیک به دو سال مطالعه و انطباق، آنها آلیاژ جدید یاتاقان ZA27 مبتنی بر روی تولید داخلی را با کد استاندارد ملی ZA27-2 تولید کردند که نشاندهنده آغاز توسعه جدید آلیاژ کاهش اصطکاک در چین است.
در سال 1985، تحت حمایت خانم چن شوژی، معاون وقت فرماندار استان لیائونینگ، و با حمایت قوی رهبران مربوطه موسسه تحقیقاتی ریخته گری شن یانگ، موسسه تحقیقات مواد یاتاقان شن یانگ تاسیس شد. این شرکت متشکل از نخبگان فنی از موسسه تحقیقات ریخته گری شنیانگ بود و در معرفی فناوری پیشرفته فلزی Long{3}} خارجی برای ترویج توسعه و محبوبیت فناوری داخلی "آلیاژ لانگ" تخصص داشت.
در سال 1991، موسسه تحقیقاتی مواد یاتاقان شنیانگ برای اولین بار یک ماده آلیاژی ZA303 مبتنی بر -روی آلومینیومی-بالا بر پایه ZA27-2 تولید کرد که به شکنندگی ZA27-2 در دمای پایین رسیدگی میکرد. در آن سال، ارزیابی دستاوردهای علمی و فناوری کمیسیون علم و فناوری شهرداری شن یانگ را گذراند. از آن زمان، فناوری "آلیاژ لانگ" به طور گسترده در بین دانشگاه ها و موسسات تحقیقاتی بزرگ داخلی منتشر و مبادله شده است و توسعه سریع "آلیاژ لانگ" چین را ترویج می کند.
آلیاژهای میکروکریستالی مبتنی بر روی -میتوانند الزامات عملکردی خاصی را برای ویژگیهای فردی برآورده کنند و آنها را از آلیاژهای کاهنده اصطکاک معمولی{1}} متمایز کند. این امر تولید سفارشی مواد{3}}کاهنده اصطکاک را برای صنعت تولید تجهیزات فراهم میکند، نیازهای شخصی ساخت تجهیزات را برآورده میکند و پشتیبانی قوی برای دستیابی به راندمان بالا، دقت بالا، قابلیت اطمینان بالا و هزینه کم در تولید تجهیزات ارائه میدهد.
تا سال 2010، محصولات کاهنده اصطکاک مانند یاتاقانها، یاتاقانها، چرخدندههای حلزونی، صفحات کشویی و مهرههای ساختهشده از آلیاژهای میکروکریستالی مبتنی بر روی- با موفقیت در صنایعی مانند تولید تجهیزات آهنگری، ساخت تجهیزات کاهش سرعت ماشینهای CNC، ساخت ماشینهای ابزارهای سنگین CNC استفاده شد. و ساخت ماشین آلات مهندسی
محصولات آلیاژی میکروکریستالی مبتنی بر روی -به طور موفقیت آمیزی جایگزین اصطکاک سنتی-آلیاژهای کاهنده اصطکاک و اصطکاک جدید-کاهنده محصولات آلیاژی با قابلیت اطمینان و پایداری بالا شده اند و به مزایای اجتماعی خوب و بازده اقتصادی قابل توجهی دست یافته اند. این نشان دهنده ورود توسعه آلیاژ روی چین به عصر "آلیاژ میکروکریستالی" است!
02 فرآیند تولید آلیاژ روی
فرآیند ریختهگری قالب سنتی عمدتاً شامل چهار مرحله است: آمادهسازی قالب، پر کردن، تزریق و تکان دادن (که معمولاً به عنوان جداسازی دروازه شناخته میشود).
در طول فرآیند آماده سازی، روان کننده به داخل حفره قالب اسپری می شود. روان کننده نه تنها به کنترل دمای قالب کمک می کند، بلکه به بیرون ریختن قالب نیز کمک می کند. پس از این، قالب بسته می شود و فلز مذاب با فشار بالا به داخل قالب تزریق می شود که معمولاً بین 10 تا 175 مگا پاسکال است.
هنگامی که فلز مذاب قالب را پر کرد، فشار تا زمانی که قالب ریخته گری جامد شود حفظ می شود. سپس پین های اجکتور همه ریخته گری ها را به بیرون فشار دهید. از آنجایی که یک قالب ممکن است حفره های متعددی داشته باشد، در هر چرخه می توان چندین ریخته گری تولید کرد.
فرآیند تکان دادن شامل جداسازی باقیمانده ها از جمله دروازه قالب، رانر، اسپرو و فلاش است. این کار معمولاً با بستن قطعه ریخته گری با یک وسیله مخصوص انجام می شود. اگر دروازه شکننده باشد، میتوان ریختهگری را مستقیماً قطع کرد و در کار صرفهجویی کرد. مواد اضافی دروازه قالب را می توان ذوب کرد و مجددا استفاده کرد. عملکرد معمولی تقریباً 67٪ است.
تزریق با فشار بالا منجر به پر شدن بسیار سریع قالب میشود و به فلز مذاب اجازه میدهد تا قبل از جامد شدن هر قطعه، کل قالب را پر کند. این روش تضمین میکند که حتی بخشهای-دیواره نازک و پر کردن{3}}-مشکل از ناپیوستگی سطح جلوگیری میکند.
با این حال، این می تواند به گیر افتادن هوا نیز منجر شود، زیرا هوا در هنگام پر شدن سریع قالب برای فرار تلاش می کند. این موضوع را می توان با قرار دادن دریچه ها در امتداد خط جداسازی کاهش داد، اما حتی با انجام فرآیندهای بسیار دقیق، ممکن است مقداری تخلخل در مرکز ریخته گری باقی بماند. بیشتر قالبهای ریختهگری را میتوان از طریق پردازش ثانویه برای دستیابی به ویژگیهایی که با ریختهگری به تنهایی امکانپذیر نیست، مانند سوراخ کردن، ضربه زدن، یا پرداخت، افزایش داد.
تجهیزات
دستگاههای قالبگیری عمدتاً به دو نوع تقسیم میشوند: دستگاههای ریختهگری-محفظهای داغ-دستگاههای ریختهگری-دایکهای سرد-. دستگاههای ریختهگری-محفظهای داغ-معمولاً برای قالبهای آلیاژ روی-ریختهگری استفاده میشوند، در حالی که دستگاههای ریختهگری{9}}دایکهای سرد{10}}معمولاً برای آلیاژهای آلومینیوم، منیزیم، مس و روی با محتوای آلومینیوم بالا استفاده میشوند. بنابراین، من در مورد ریختهگری-محفظهای-سرد توضیح نمیدهم.
صفحه پوشش 2. گردن غاز 3. سیلندر برق 4. نشیمنگاه نازل 5. پیستون 6. بدنه سیلندر 7. بوته 8. فلز مذاب 9. نازل 10. منطقه گرمایش 11. ورودی فلز مایع 12. محفظه احتراق
ریختهگری-محفظهای داغ-، که گاهی به عنوان قالبسازی-غاز گفته میشود، شامل حوضچهای از فلز مذاب یا نیمه مذاب است که قالب را تحت فشار پر میکند.
در ابتدای چرخه، پیستون دستگاه جمع می شود و به فلز مذاب اجازه می دهد تا گردن غاز را پر کند. فشار پنوماتیک یا هیدرولیک سپس پیستون را فشار می دهد و فلز را فشرده می کند و آن را به قالب تزریق می کند. ماشینهای ریختهگری قالب از 10 تن تا 400 تن متغیر هستند که متداولترین آنها 88 تن، 138 تن، 168 تن و 200 تن است.
از مزایای این سیستم می توان به سرعت چرخه، سهولت اتوماسیون و ذوب راحت فلز اشاره کرد.
معایب عبارتند از: ناتوانی در ریخته گری{0} فلزات با نقطه ذوب بالاتر، مانند آلومینیوم، زیرا آلومینیوم آهن را از حوضچه ذوب می گیرد.
بنابراین، دستگاههای ریختهگری-محفظه داغ- معمولاً برای آلیاژهای روی، قلع و سرب استفاده میشوند. علاوه بر این، ریختهگری-محفظهای داغ- عموماً برای ریختهگریهای بزرگ نامناسب است. این فرآیند معمولا برای ریخته گری های کوچک استفاده می شود.