Sulamist materjalide ülevaade
Sulami määratlus
Sulam on kahest või enamast metallist või metallide ja mittemetalliliste elementide kombinatsioonist koosnev homogeenne segu, millel on metallilised omadused. Sulamite disaini idee seisneb elementide kombineerimises viisil, mis optimeerib mehaanilisi, füüsikalisi ja keemilisi omadusi, et rahuldada erinevate rakenduste erinõudeid.
Legeermaterjalide klassifikatsioon
Legeermaterjale saab liigitada nende peamiste koostisosade ja omaduste põhjal järgmiselt:
●Raudmetallide sulamid:Need on rauapõhised sulamid, millele on lisatud selliseid elemente nagu süsinik, mangaan ja räni ning mida kasutatakse peamiselt terase- ja valutööstuses.
●Alumiiniumisulamid:Need on alumiiniumipõhised sulamid, mis sisaldavad selliseid elemente nagu vask, magneesium ja tsink, mis on tuntud oma kerge kaalu, tugevuse ning suurepärase juhtivuse ja termiliste omaduste poolest.
●Vasesulamid:Need on vasepõhised sulamid, millele on lisatud elemente nagu tsink, tina ja plii, pakkudes head juhtivust, korrosioonikindlust ja töödeldavust.
●Magneesiumisulamid:Magneesiumipõhised sulamid, tavaliselt koos alumiiniumi, tsingi ja mangaaniga, on kõige kergemad struktuurmetallid, millel on hea löögikindlus ja soojuse hajumine.
●Niklisulamid:Niklipõhised sulamid sisaldavad selliseid elemente nagu kroom, raud ja koobalt ning neil on suurepärane korrosioonikindlus ja kõrge temperatuuri taluvus.
●Titaanisulamid:Titaanipõhised sulamid, mis on tuntud oma kõrge tugevuse, madala tiheduse ja erakordse korrosioonikindluse poolest, on laialdaselt kasutusel lennunduses ja kosmosetööstuses.
Rauasulamid
Raudmetallide koostis ja omadused
Rauasulamid koosnevad rauast ja erinevatest legeerelementidest, mis parandavad nende mehaanilisi omadusi. Levinud elementide hulka kuuluvad:
●Süsinik:Üks olulisemaid legeerelemente, raudsulamite erinev süsinikusisaldus, mõjutab kõvadust ja sitkust. Kõrge süsinikusisaldusega sulamid pakuvad suuremat kõvadust, kuid väiksemat sitkust.
●Räni:Räni parandab raudsulamite tugevust ja sitkust ning seda kasutatakse sageli räni-rauasulamites terasetootmisel deoksüdeerija ja legeeriva ainena.
●Mangaan:Mangaan on oluline raudsulamite tugevuse ja kõvaduse suurendamiseks ning ferromangaanisulamid on olulised terase kulumiskindluse ja korrosioonikindluse parandamiseks.
●Kroom:Kroom-rauasulamid pakuvad suurepärast korrosioonikindlust ja kõrget temperatuuritugevust, mida tavaliselt kasutatakse roostevaba terase ja eriteraste tootmisel.
Raudmetallide sulamite rakendused
Rauasulameid kasutatakse laialdaselt erinevates tööstusharudes, sealhulgas:
●Terasetööstus:Rauasulamid on terasetootmises olulised lisandid, mida kasutatakse terase koostise muutmiseks ja omaduste parandamiseks.
●Valamistööstus:Valamisprotsessides parandavad raudsulamid malmist toodete mehaanilisi omadusi ja vastupidavust.
●Keevitusmaterjalid:Rauasulameid kasutatakse keevitusvarraste ja -voo tootmisel, et tagada kvaliteetsed keevisliited.
●Keemia- ja väetisetööstus:Rauasulamid toimivad katalüsaatorite ja redutseerijatena keemia- ja väetiste tootmisel.
●Metallitöötlus:Rauasulameid kasutatakse tööriistades, näiteks lõikeriistades ja vormides, parandades nende vastupidavust ja tõhusust.
Alumiiniumsulamid
Alumiiniumsulamite põhiomadused
Alumiiniumsulamid on tuntud oma kerge kaalu, suure tugevuse ja hõlpsa töötlemise poolest, mistõttu on need tänapäeva tööstusharudes hädavajalikud. Peamised omadused on järgmised:
●Kerge:Alumiiniumsulamitel on madal tihedus, umbes 2,7 g/cm³, mistõttu sobivad need ideaalselt rakenduste jaoks, mis vajavad kaalu vähendamist.
●Suur tugevus:Legeerimise ja kuumtöötluse abil on võimalik saavutada alumiiniumisulamite kõrge tõmbetugevus, mõnede sulamite puhul ületab see tugevus 500 MPa.
●Suurepärane juhtivus:Puhas alumiinium on suurepärane elektri- ja soojusjuht ning alumiiniumisulamid säilitavad olulise osa neist omadustest.
●Korrosioonikindlus:Alumiiniumsulamite pinnale tekib looduslik oksiidikiht, mis tagab suurepärase korrosioonikindluse ja spetsiaalsed töötlused võivad seda omadust veelgi parandada.
●Töötlemise lihtsus:Alumiiniumsulamitel on hea plastilisus, mis muudab need sobivaks valamiseks, ekstrusiooniks ja sepistamiseks.
Alumiiniumsulamite klassid ja rakendused
Alumiiniumsulameid klassifitseeritakse nende peamiste legeerelementide ja omaduste alusel. Mõned levinumad klassid on järgmised:
●1xxx seeria:Puhas alumiinium, mille alumiiniumisisaldus on üle 99,00%, kasutatakse peamiselt elektrotehnikas ja igapäevastes tarbekaupades.
●2xxx seeria:Vask on peamine legeerelement, mis parandab oluliselt tugevust pärast kuumtöötlust ja mida tavaliselt kasutatakse lennunduses.
●3xxx seeria:Mangaan on peamine legeerelement, mis pakub head korrosioonikindlust ja mida kasutatakse laialdaselt ehitus- ja konstruktsioonimaterjalides.
●4xxx seeria:Räni on peamine legeerelement, mis tagab kuumakindluse ja head keevitusomadused ning sobib materjalide ja kuumakindlate komponentide keevitamiseks.
●5xxx seeria:Magneesium on peamine legeerelement, millel on suurepärased mehaanilised omadused ja korrosioonikindlus ning mida kasutatakse mere-, auto- ja lennundustööstuses.
●6xxx seeria:Magneesium ja räni on peamised legeerelemendid, mis tagavad hea tugevuse ja töödeldavuse ning mida tavaliselt kasutatakse konstruktsioonimaterjalides.
●7xxx seeria:Tsink on peamine legeeriv element ja need sulamid pakuvad suurimat tugevust, mida tavaliselt kasutatakse õhusõidukite konstruktsioonides ja ülitugevates rakendustes.
●8xxx seeria:Sisaldavad teisi elemente nagu raud ja nikkel, pakuvad head tugevust ja juhtivust, kasutatakse peamiselt elektrotehnikas.
Alumiiniumsulameid kasutatakse erinevates sektorites, sealhulgas:
●Lennundus ja kosmosetööstus:Kerged ja ülitugevad alumiiniumisulamid on õhusõidukite konstruktsioonide ja komponentide jaoks hädavajalikud.
●Transport:Alumiiniumsulameid kasutatakse kergete auto- ja raudteekomponentide tootmiseks, parandades kütusesäästlikkust.
●Elektritööstus:Alumiinium on eelistatud materjal kaablite ja trafode jaoks
●Ehitus:Alumiiniumsulameid kasutatakse laialdaselt arhitektuurikonstruktsioonides, aknaraamides, ustes ja katusematerjalides tänu nende tugevusele, korrosioonikindlusele ja esteetilisele välimusele.
●Pakend:Alumiiniumsulameid, eriti fooliumide ja purkide kujul, kasutatakse pakenditööstuses laialdaselt, kuna need on kerged, mittetoksilised ja väga taaskasutatavad.
Vasesulamid
Vase sulamite koostis ja omadused
Vasesulamid on tuntud oma suurepärase elektri- ja soojusjuhtivuse, korrosioonikindluse ja valmistamise lihtsuse poolest. Levinud vasesulamite hulka kuuluvad:
●Messing (vase-tsingi sulam):Oma tugevuse, elastsuse ja korrosioonikindluse poolest tuntud messingi kasutatakse tavaliselt mehaanilistes rakendustes, torustikus ja muusikariistades.
●Pronks (vask-tinasulam):See sulam pakub suurepärast korrosioonikindlust, kõvadust ja kulumiskindlust ning seda kasutatakse sageli laagrites, puksides ja mererakendustes.
●Vase-nikli sulamid:Need sulamid pakuvad merekeskkonnas suurepärast korrosioonikindlust, mistõttu sobivad need ideaalselt laevaehitusele, avamereplatvormidele ja magestamisjaamadele.
●Berülliummvask:Kõrge tugevuse, kõvaduse ja korrosioonikindlusega berülliumvaset kasutatakse sageli täppisinstrumentides, elektriühendustes ja vedrudes.
Vase sulamite rakendused
Vase sulamid on oma mitmekülgsuse ja ainulaadsete omaduste tõttu kasutusel paljudes tööstusharudes:
●Elektritööstus:Vasesulameid kasutatakse laialdaselt elektriühendustes, juhtmestikus ja komponentides tänu nende suurepärasele juhtivusele.
● Torutööd ja vedelike käitlemine:Messingit ja pronksi kasutatakse tavaliselt ventiilide, liitmike ja muude torustiku rakenduste jaoks nende korrosioonikindluse tõttu.
●Meretööstus:Vase-nikli sulameid eelistatakse merenduses tänu nende suurepärasele vastupidavusele merevee korrosioonile.
●Täppistehnika:Berülliumvase kasutatakse tööriistades, sädemevabades seadmetes ja täppiskomponentides oma tugevuse ja vastupidavuse tõttu.
Magneesiumisulamid
Magneesiumisulamite omadused
Magneesiumisulamid on kõige kergemad struktuurmetallid, millel on suurepärane tugevuse ja kaalu suhe, löögisummutus ja töödeldavus. Peamised omadused on järgmised:
●Kerge:Magneesiumisulamid on 35% kergemad kui alumiinium ja 78% kergemad kui teras, mistõttu sobivad need ideaalselt kaalutundlike rakenduste jaoks.
●Hea töödeldavus:Magneesiumsulamitel on suurepärane töödeldavus, mis võimaldab keerukate ja täpsete osade tõhusat valmistamist.
●Löögi neeldumine:Nendel sulamitel on head lööke neeldavad omadused, mis muudab need kasulikuks autotööstuses ja lennunduses.
●Soojuse hajumine:Magneesiumsulamid tagavad tõhusa soojuse hajumise, mis on elektroonika ja kõrgtemperatuuriliste komponentide jaoks ülioluline.
Magneesiumisulamite rakendused
Tänu oma kergele kaalule ja tugevusele kasutatakse magneesiumisulameid erinevates tööstusharudes:
●Autotööstus:Magneesiumsulameid kasutatakse mootori komponentides, käigukasti korpustes ja ratastes, et vähendada sõiduki kaalu ja parandada kütusekulu.
●Lennundustööstus:Magneesiumsulameid kasutatakse lennukiosades ja kosmosetööstuse komponentides, kus kaalu vähendamine on kriitilise tähtsusega.
●Elektroonika:Magneesiumsulameid kasutatakse kergete sülearvutite, kaamerate ja mobiiltelefonide tootmisel tänu nende tugevusele ja soojuse hajutamise omadustele.
●Meditsiiniseadmed:Magneesiumsulameid kasutatakse biosobivuse tõttu bioresorbeeruvates implantaatides ja ortopeedilistes seadmetes.
Nikkel sulamid
Nikkeli sulamite omadused
Nikkelsulamid on tuntud oma erakordse korrosioonikindluse, kõrge temperatuuri stabiilsuse ja mehaanilise tugevuse poolest. Tavaliselt legeeritakse neid kroomi, raua ja muude elementidega, et parandada jõudlust äärmuslikes keskkondades. Peamised omadused on järgmised:
●Korrosioonikindlus:Nikkelsulamitel on suurepärane vastupidavus oksüdeerumisele ja korrosioonile karmides keskkondades, sealhulgas merevees ja happelistes tingimustes.
●Kõrgtemperatuuriline tugevus:Nikkeli sulamid säilitavad oma tugevuse kõrgetel temperatuuridel, mistõttu need sobivad kasutamiseks lennunduses ja energiatootmises.
●Kulumiskindlus:Nikkelsulamid pakuvad head kulumiskindlust, mis on väärtuslik rakendustes, mis nõuavad pikaajalist vastupidavust.
Nikkeli sulamite rakendused
Nikkeli sulameid kasutatakse nõudlikes rakendustes erinevates sektorites:
●Lennundustööstus:Niklipõhiseid supersulameid kasutatakse reaktiivmootorites, turbiinilabades ja muudes kõrge temperatuuriga komponentides nende kuumakindluse tõttu.
●Keemiline töötlemine:Nikkeli sulameid kasutatakse reaktorites, soojusvahetites ja torusüsteemides, kus on oluline vastupidavus korrosioonile ja kõrgetele temperatuuridele.
● Energiatootmine:Nikkeli sulameid kasutatakse tuumareaktorites ja gaasiturbiinides nende kõrge temperatuuritaluvuse ja korrosioonikindluse tõttu.
●Meretööstus:Nikkeli sulameid kasutatakse merekeskkonnas selliste rakenduste jaoks nagu pumbad, ventiilid ja merevee magestamise seadmed.
Titaanisulamid
Titaanisulamite omadused
Titaanisulamid on kerged, kuid tugevad, erakordselt korrosioonikindlad ja kõrge temperatuuriga stabiilsed. Peamised omadused on järgmised:
●Kõrge tugevuse ja kaalu suhe:Titaanisulamid on sama tugevad kui teras, kuid ligi 45% kergemad, mistõttu sobivad need ideaalselt lennunduse ja suure jõudlusega rakenduste jaoks.
●Korrosioonikindlus:Titaanisulamid pakuvad suurepärast korrosioonikindlust, eriti merevee ja keemilise keskkonna suhtes.
●Bioloogiline ühilduvus:Titaanisulamid on bioühilduvad, mistõttu sobivad need meditsiiniliste implantaatide ja seadmete jaoks.
●Kõrge temperatuuri stabiilsus:Titaanisulamid taluvad äärmuslikke temperatuure, säilitades oma tugevuse ja terviklikkuse lennunduses ja tööstuslikes rakendustes.
Titaanisulamite rakendused
Titaanisulameid kasutatakse laialdaselt tööstusharudes, kus on oluline tugevus, kerge kaal ja korrosioonikindlus:
●Lennundustööstus:Titaanisulameid kasutatakse õhusõidukite raamides, mootorikomponentides ja telikutes nende suure tugevuse ja kaalusäästu tõttu.
●Meditsiiniseadmed:Titaanisulameid kasutatakse ortopeediliste implantaatide, hambaimplantaatide ja kirurgiliste instrumentide valmistamisel nende biosobivuse ja vastupidavuse tõttu.
●Meretööstus:Titaanisulameid kasutatakse nende korrosioonikindluse tõttu veealuste komponentide, laevaehituse ja avamere puurimise valdkonnas.
●Tööstuslikud rakendused:Titaanisulameid kasutatakse keemiatöötlemistehastes, energiatootmises ja autotööstuses komponentide jaoks, mis vajavad tugevust ja korrosioonikindlust.
Kokkuvõte
Sulamaterjalid mängivad tänapäeva tööstusharudes võtmerolli, pakkudes kohandatud lahendusi ainulaadsete tugevuse, kaalu, korrosioonikindluse ja vastupidavuse kombinatsioonidega. Lennundusest autotööstuseni, ehitusest meditsiiniseadmeteni – sulammaterjalide mitmekülgsus muudab need lugematutes rakendustes asendamatuks. Olgu selleks siis raudsulamite suur tugevus, alumiiniumsulamite kerge kaal või nikli- ja titaanisulamite korrosioonikindlus – sulamid on konstrueeritud vastama tänapäeva tehnoloogiliselt arenenud maailma mitmekesistele vajadustele.
Postituse aeg: 17. okt 2024