نحوه آلیاژسازی زاماک (Zn-Cu-AL)

روی ( خواص ، کاربرد ، معرفی ، آلیاژ های آن و... )

روی
روي يكي از فلزات درشت گونه است كه خواص مكانيكي ضعيفي دارد داراي شبكه كريستالي H.C.C بوده و درجه حرارت ذوب آن 419.5 درجه سانتي گراد بوده و داراي دانسيته 7.13 را در درجه حرارت محيط دار و نقطه تبخيري آن 1060 مي باشد داراي فشار بخار زيادي مي باشد اكسيد روي تا 200 درجه مي تواند به عنوان لايه پوششي محافظ عمل كند كه اين دليل به جهت غير متخلخل بودن اين اكسيد تا درجه حرارت 200 مي باشد و در برابر اكسيژن و خوردگي در درجه حرارت محيط مقاومت بالايي را نشان مي دهد اما با افزايش درجه حرارت اين اكسيد متخلخل شده و ناپايدار شده و اكسيداسيون و خوردگي به شدت افزايش پيدا مي كند مهمترين عناصري كه با روي تشكيل آلياژ مي دهند شامل Al-Cu-Mn-Fe- سرب قلع و نيكل و منگنز مي باشد معروف ترين آلياژ روي –آلياژ روي مس آلومينيم مي باشد كه به زاماك موسوم مي باشد .زاماك داراي خواص مكانيكي بالا نسبت به ساير آلياژ هاي روي مي باشد نقطه ذوب پايين و سياليت زيادي دارد اين آلياژ عموما داراي 7%آلومينيم و 3و9% مس و مابقي روي مي باشد و روي داراي دو پارامتر شبكه H=2.6 و C=4.9 آنگستروم مي باشد .

عناصر آلياژي در آلياژ هاي روي

آلومينيم
مقدار آن در آلياژ هاي روي 3.5 تا 4.3 مي باشد كه مقدار بيش از 4.3 باعث كاهش مقاومت آلياژ و افزايش شكنندگي آلياژ مي شود آلياژ داراي سياليت نسبتا بالايي است . اگر مقدار آلومينيم كمتر از 3.5 درصد شود به دليل كاهش درصد تركيب يوتكتيكي سياليت مذاب و قابليت ريخته گري كاهش پيدا خواهد كرد .

مس
مقدار مس مصرفي در آلياژ هاي روي عموما 1.25درصد مي باشد كه تا اين مقدار باعث افزايش خواص مكانيكي و استحكام آلياژ مي شود و افزايش درصد مس بيش ازاين مقدار خواص مكانيكي را تضعيف مي كند و آلياژ را نيز ترد و شكننده مي كند .

منيزيم
معمولا به عنوان اكسيژن زدا در ريخته گري روي استفاده مي شود تا حدود 0.03 % در مذاب وجود دارد بيشتر از اين موجب كاهش خواص مكانيكي و باعث افزايش مقاومت به خوردگي آلياژ مي شود .

آهن
اين عنصر تا حدود 0.02% باعث افزايش خواص مكانيكي مي شود كه اگر بيشتر از اين باشد با آلومينيم موجود در مذاب تشكيل فازFeAl3¬ را مي دهد مقاديري از اين فاز وارد سرباره مي شود و مقاديري نيز به صورت ذرات ريز در ضمينه اتمي مي ماند و باعث كاهش خواص مكانيكي مي شود عنوان ريز كننده هم مي تواندمحلي براي جوانه زني غير يكنواخت باشد را ما خواص آن كمتر از محدوديت هاي آن است .

قلع-سرب
اين دو عنصر باعث تشديد خورندگي آلياژ مي شود سياليت ونقطه ذوب آلياژ را كاهش مي دهد .

نيكل - منگنز - سيليسيم - كرم
به مقدار جزئي باعث افزايش خواص مكانيكي شده اما بيش از حد حلاليت باعث افزايش تلفات مذاب و كاهش قابليت ماشينكاري مي شود كه دليل اين امر ايجاد فاز هاي غير فلزي سخت در آلياژ مي باشد ميزان مصرف آن Maتا حدود 5% Si3% كرم و 2% نيكل مي شود .

ذوب و ريخته گري آلياژ هاي روي
ريخته گري آلياژ هاي روي در كوره هاي روربر كوره هاي زيمنس و كوره هاي الكتريكي انجام مي شود و بوته ي مورد استفاده عموما بوته چدني وفولادي مي باشد فلز روي مذاب در در درجه حرارت ذوب به سرعت اكسيد مي شود و باعث افزايش تلفات روي درسرباره مي شود با توجه به سياليت بالا و نقطه ذوب پايين عموما ريخته گري اين فلز نسبت به ساير آلياژ ها آسان تر مي باشد عموما از منيزيم و ليتيم جهت اكسيژن زدايي مذاب روي استفاده مي شود وجود آلومينيم در مذاب روي باعث تشكيل Al2O3 اكسيد آلومينيم مي شود كه اين اكسيد غير متخلخل بوده وبه علت سبك بودن در سطح مذاب قرار گرفته و به عنوان مايه ي پوششي مانع از اكسيداسيون روي مي شود . عمل ذوب معمولا تحت فلاكس هاي پوششي انجام مي شود و پس از تهيه مذاب عناصر آلياژي به صورت خالص يا آميژن به مذاب اضافه مي شوند عموما عمليات گاز زدايي و اكسيژن زدايي در روي از اهميت كمتري برخرودار است كه به علت وجود آلومينم و منيزيم به عنوان عناصر آلياژي مي باشد عموما براي كاهش تلفات روي ابتدا بوته را تا حدود 500 درجه پيش گرم كرده سپس عنصر روي را اضافه مي كنند تا سرعت ذوب را بيشتر و تلفات را كمتر كنند .

روش تهيه آلياژ ZnAl
جهت تهيه آلياژ ZnAl ابتدا 30 درصد روي را ذوب كرده سپس درجه حرارت را تا 500 درجه افزايش داده و تكه هاي كوچك Al را به مرور به مذاب اضافه مي كنند پس از شارژ كامل Al مابقي روي به مذاب اضافه مي شود پس از تهيه مذاب اكسيژن زدايي توسط منيزيم انجام شده و سرباره گيري اعمال مي شود و عمل تزريق كه عموما توسط ماشين ها محفظه گرم انجام مي شود صورت مي گيرد .جهت تهيه آلياژ زاماك ( روي Cu-Al ) نيز نصف روي مورد نياز را ذوب كرده سپس از آميژن 19.2 مس 80 آلومينيم 1 منيزيم اين آميژن آلومينيم منيزيم روي را جهت اكسيژن زدايي را تامين مي كند سپس باقي مانده روي به مذاب اضافه مي شود و درجه حرارت ريخته گري روي در قالب هاي ماسه اي 475 و در قالب هاي فلزي 420 مي باشد آلياژ هاي روي عموما به علت دانه درشت بودن در قالب هاي آب گرد چدني و فولادي ريخته مي شوند تا با افزايش سرعت سرعت كردن خواص مكانيكي تا جاي ممكن افزايش پيدا كند يكي از مهمترين آلياژ هاي روي آلياژ 85% روي و 5% مس و 5%آلومينيم مي باشد كه با نام آلياژ ياتاقان خوانده مي شود كه كاربرد صنعتي دارد .

انواع قالب هاي ريخته گري آلياژ هاي روي
در آلياژ هاي روي به علت دانه درشت بودن سعي مي شود كه در قالب هاي فلزي ريخته گري شوند قالب هاي چدني و فولادي كه با سيستم هاي آبگرد انجماد جهت دار ايجاد مي شوند تا مك و حفره به تغذيه هدايت شوند . در قالب هاي موقت هم امكان پذير است كه به دو روش پوسته اي و ماسه اي تر و خشك مي شود به علت داشتن دامنه ي انجماد كوتاه تمايل به انجماد پوسته اي داشتند لذا ايجادانجماد جهت دار در اين گونه آلياژ ها به سهولت امكان پذير است در صورت استفاده از قالب هاي چدني و فولادي قبل از استفاده بايستي 210-180 درجه پيش گرم شود تا عمر قابل افزايش يابد همچنين در صورت استفاده از مواد پوششي جهت افزايش عمر و تسهيل خروج قطعه از قالب مي شود . به علت داشتن سياليت بالا در آلياژ هاي روي مقاطع نازك تري نسبت به ساير آلياژ هاي غير آهني قابل ريخته گري مي باشد .

روش هاي مورد استفاده براي خروج ناخالصي ها
نگهداري مذاب در درجه حرارت بالا به صورت طولاني اين روش در صنعت به ندرت استفاده مي شود در اين روش ناخالصي ها فرصت رسيدن به سرباره را پيدا مي كنند كه اين روش باعث تشديد تلفات مذاب و اكسيداسيون مذاب مي شود .

تزريق گاز خنثي:
با تزريق گاز خنثي فشار داخل مذاب افزايش پيدا كرده افزايش فشار باعث خروج گاز هاي بيش از حد انحلال و نيز ناخالصي هاي معلق در مذاب و انتقال آن ها به سرباره مي شود اين روش باعث هيدروژن زدايي نيز مي شود كه در صنعت اين روش متداول تر مي باشد .

استفاده از فلاكس :
فلاكس ها با تشكيل فيلم نازكي در حد فاصل مذاب و ناخالصي ها به وجود مي آورند مانع از چسبندگي ناخالصي ها به مذاب مي شود و باعث انتقال ناخالصي ها به سرباره مي شود فلاكسهاي مورد استفاده در اين روش شامل كريوليت پراكس تركيبات سيليس و تركيبات كربني مي باشد كه در ريخته گري سنتي معمولا از شيشه خورد شده استفاده مي شود.