Tuangan Logam bukan ferus

Logam ferus digunakan secara meluas dalam industri kejuruteraan kerana keunggulannya, julat sifat mekanikal dan kos yang lebih rendah.Namun, logam bukan ferus juga digunakan dalam pelbagai aplikasi untuk sifat khusus mereka berbanding aloi ferus walaupun kosnya tinggi.Sifat mekanikal yang diingini boleh diperolehi dalam aloi ini dengan pengerasan kerja, pengerasan umur, dll, tetapi bukan melalui proses rawatan haba biasa yang digunakan untuk aloi ferus.Beberapa bahan bukan ferus utama yang diminati ialah aluminium, kuprum, zink, dan magnesium

1. Aluminium

Daripada semua aloi bukan ferus, aluminium dan aloinya adalah yang paling penting kerana sifatnya yang sangat baik.Beberapa sifat aluminium tulen yang digunakan dalam industri kejuruteraan ialah:

• 1) Kekonduksian terma yang sangat baik (0.53 kal/cm/C)
• 2) Kekonduksian elektrik yang sangat baik (376 600/ohm/cm)
• 3) Ketumpatan jisim rendah (2.7 g/cm)
• 4) Takat lebur rendah (658C)
• 5) Rintangan kakisan yang sangat baik
• 6) Ia tidak toksik.
• 7) Ia mempunyai salah satu pemantulan tertinggi (85 hingga 95%) dan emisitiviti yang sangat rendah (4 hingga 5%)
• 8) Ia sangat lembut dan mulur akibatnya ia mempunyai sifat pembuatan yang sangat baik.

Beberapa aplikasi di mana aluminium tulen biasanya digunakan adalah dalam konduktor elektrik, bahan sirip radiator, unit penghawa dingin, pemantul optik dan cahaya, dan bahan foil dan pembungkusan.

Walaupun aplikasi berguna di atas, aluminium tulen tidak digunakan secara meluas kerana masalah berikut:

• 1) Ia mempunyai kekuatan tegangan rendah (65 MPa) dan kekerasan (20 BHN)
• 2. Sangat sukar untuk mengimpal atau memateri.

Sifat mekanikal aluminium boleh dipertingkatkan dengan ketara dengan mengaloi.Unsur pengaloian utama yang digunakan ialah kuprum, mangan, silikon, nikel dan zink.

Aluminium dan kuprum membentuk sebatian kimia CuAl2.Di atas suhu 548 C ia larut sepenuhnya dalam aluminium cair.Apabila ini dipadamkan dan dituakan secara buatan (pegangan berpanjangan pada 100 - 150C), aloi yang mengeras diperolehi.CuAl2, yang tidak berumur tidak mempunyai masa untuk memendakan daripada larutan pepejal aluminium dan kuprum dan dengan itu berada dalam kedudukan yang tidak stabil (super tepu pada suhu bilik).Proses penuaan mengendapkan zarah CuAl2 yang sangat halus, yang menyebabkan pengukuhan aloi.Proses ini dipanggil pengerasan larutan.

Unsur pengaloian lain yang digunakan ialah sehingga 7% magnesium, sehingga 1. 5% mangan, sehingga 13% silikon, sehingga 2% nikel, sehingga 5% zink dan sehingga 1.5% besi.Selain itu, titanium, kromium dan kolumbium juga boleh ditambah dalam peratusan yang kecil.Komposisi beberapa aloi aluminium biasa yang digunakan dalam pengacuan kekal dan tuangan die diberikan dalam Jadual 2. 10 dengan aplikasinya.Sifat mekanikal yang dijangkakan daripada bahan ini selepas dituang menggunakan acuan kekal atau tuangan tekanan tekanan ditunjukkan dalam Jadual 2.1

2. Tembaga

Sama seperti aluminium, kuprum tulen juga mendapat aplikasi yang luas kerana ciri-ciri berikut

• 1) Kekonduksian elektrik kuprum tulen adalah tinggi (5.8 x 105 /ohm/cm) dalam bentuk paling tulennya.Sebarang kekotoran kecil menurunkan kekonduksian secara drastik.Sebagai contoh, 0. 1% fosforus mengurangkan kekonduksian sebanyak 40%.
• 2) Ia mempunyai kekonduksian terma yang sangat tinggi (0. 92 kal/cm/C)
• 3) Ia adalah logam berat (graviti tentu 8.93)
• 4) Ia boleh dicantumkan dengan mudah oleh pematerian
• 5) Ia tahan kakisan,
• 6) Ia mempunyai warna yang menarik.

Tembaga tulen digunakan dalam pembuatan wayar elektrik, bar bas, kabel penghantaran, tiub peti sejuk dan paip.

Sifat mekanikal kuprum dalam keadaan tulennya tidak begitu baik.Ia lembut dan agak lemah.Ia boleh digabungkan dengan menguntungkan untuk meningkatkan sifat mekanikal.Unsur pengaloian utama yang digunakan ialah zink, timah, plumbum dan fosforus.

Aloi kuprum dan zink dipanggil loyang.Dengan kandungan zink sehingga 39%, kuprum membentuk struktur fasa tunggal (α-fasa).Aloi sedemikian mempunyai kemuluran yang tinggi.Warna aloi kekal merah sehingga kandungan zink sebanyak 20%, tetapi selepas itu ia menjadi kuning.Komponen struktur kedua yang dipanggil fasa-β muncul antara 39 hingga 46% zink.Ia sebenarnya adalah sebatian antara logam CuZn yang bertanggungjawab untuk peningkatan kekerasan.Kekuatan loyang akan bertambah apabila sejumlah kecil mangan dan nikel ditambah.

Aloi kuprum dengan timah dipanggil gangsa.Kekerasan dan kekuatan gangsa meningkat dengan lipatan dalam kandungan timah.Kemuluran juga berkurangan dengan peningkatan peratusan timah melebihi 5. Apabila aluminium juga ditambah(4 hingga 11%), aloi yang terhasil dipanggil gangsa aluminium, yang mempunyai rintangan kakisan yang jauh lebih tinggi.Gangsa agak mahal berbanding dengan loyang kerana kehadiran timah yang merupakan logam mahal.

3. Logam Bukan Ferus Lain

Zink

Zink digunakan terutamanya dalam kejuruteraan kerana suhu leburnya yang rendah (419.4 C) dan rintangan kakisan yang lebih tinggi, yang meningkat dengan ketulenan zink.Rintangan kakisan disebabkan oleh pembentukan salutan oksida pelindung pada permukaan.Aplikasi utama zink adalah dalam galvanizing untuk melindungi keluli daripada kakisan, dalam industri percetakan dan untuk tuangan die.

Kelemahan zink ialah anisotropi kuat yang dipamerkan dalam keadaan cacat, kekurangan kestabilan dimensi dalam keadaan penuaan, pengurangan kekuatan hentaman pada suhu yang lebih rendah dan kerentanan terhadap kakisan antara butiran.Ia tidak boleh digunakan untuk servis melebihi suhu 95.C kerana ia akan menyebabkan pengurangan ketara dalam kekuatan tegangan dan kekerasan.

Penggunaannya yang meluas dalam tuangan die adalah kerana ia memerlukan tekanan yang lebih rendah, yang menghasilkan hayat cetakan yang lebih tinggi berbanding dengan aloi tuangan yang lain.Tambahan pula, ia mempunyai kebolehmesinan yang sangat baik.Kemasan yang diperolehi melalui zink diecasting selalunya memadai untuk menjamin sebarang pemprosesan selanjutnya, kecuali untuk penyingkiran denyar yang terdapat dalam satah perpisahan.

Magnesium

Oleh kerana beratnya yang ringan dan kekuatan mekanikal yang baik, aloi magnesium digunakan dalam kelajuan yang sangat tinggi.Untuk kekukuhan yang sama, aloi magnesium hanya memerlukan 37. 2% daripada berat keluli C25 sekali gus menjimatkan berat.Dua unsur pengaloian utama yang digunakan ialah aluminium dan zink.Aloi magnesium boleh menjadi tuangan pasir, tuangan acuan kekal atau tuangan mati.Ciri-ciri komponen aloi magnesium tuangan pasir adalah setanding dengan komponen tuangan acuan kekal atau komponen die-cast.Aloi tuangan mati secara amnya mempunyai kandungan kuprum yang tinggi supaya membolehkan ia dibuat daripada logam sekunder untuk mengurangkan kos.Ia digunakan untuk membuat roda kereta, bekas engkol, dsb. Semakin tinggi kandungannya, semakin tinggi kekuatan mekanikal aloi tempa magnesium seperti komponen yang digulung dan ditempa.Aloi magnesium boleh dikimpal dengan mudah oleh kebanyakan proses kimpalan tradisional.Sifat yang sangat berguna bagi aloi magnesium ialah kebolehmesinan yang tinggi.Mereka hanya memerlukan kira-kira 15% kuasa untuk pemesinan berbanding keluli karbon rendah.