Metal ez-ferritsuak galdaketa

Metal burdinazkoak asko erabiltzen dira ingeniaritza industrian, beren nagusitasunagatik, propietate mekanikoen sortagatik eta kostu txikiagoagatik. Hala ere, burdinazkoak ez diren metalak ere erabiltzen dira hainbat aplikaziotan beren propietate espezifikoengatik, burdinazko aleazioekin alderatuta, oro har kostu handia izan arren. Aleazio hauetan nahi diren propietate mekanikoak lan-gogortzearen, zahartzearen gogortzearen eta abarren bidez lor daitezke, baina ez burdin-aleazioetarako erabiltzen diren tratamendu termikoko prozesu arrunten bidez. Interesezko material ez-burdinazko nagusietako batzuk aluminioa, kobrea, zinka eta magnesioa dira

1. Aluminioa

Aleazio ez-burdinazko guztien artean, aluminioa eta bere aleazioak dira garrantzitsuenak propietate bikainengatik. Ingeniaritza industrian erabiltzen den aluminio puruaren propietate batzuk hauek dira:

• 1) Eroankortasun termiko bikaina (0,53 cal/cm/C)
• 2) Eroankortasun elektriko bikaina (376 600/ohm/cm)
• 3) Masa-dentsitate baxua (2,7 g/cm)
• 4) Urtze-puntu baxua (658C)
• 5) Korrosioarekiko erresistentzia bikaina
• 6) Ez da toxikoa.
• 7) Erreflektibitate handienetakoa (%85etik 95era) eta oso emisio baxua (%4tik 5era) du.
• 8) Oso biguna eta harikorra da eta horren ondorioz fabrikazio propietate oso onak ditu.

Aluminio purua orokorrean erabiltzen den aplikazioetako batzuk eroale elektrikoetan, erradiadoreen hegats materialetan, klimatizazio-unitateetan, islatzaile optikoetan eta argietan, eta paperean eta bilgarrietan daude.

Aurreko aplikazio erabilgarriak izan arren, aluminio hutsa ez da oso erabilia arazo hauengatik:

• 1) Trakzio erresistentzia baxua (65 MPa) eta gogortasuna (20 BHN) ditu
• 2. Oso zaila da soldatzea edo soldatzea.

Aleazio bidez aluminioaren propietate mekanikoak nabarmen hobetu daitezke. Erabilitako aleazio-elementu nagusiak kobrea, manganesoa, silizioa, nikela eta zinka dira.

Aluminioak eta kobreak CuAl2 konposatu kimikoa osatzen dute. 548 C-ko tenperaturatik gora guztiz disolbatzen da aluminio likidoan. Hau itzali eta artifizialki zahartzen denean (luzatuta edukitzea 100 - 150C-tan), aleazio gogortua lortzen da. Zahartzen ez den CuAl2-ak ez du aluminioaren eta kobrearen disoluzio solidotik hauspetatzeko denborarik eta, beraz, posizio ezegonkorrean dago (supersaturatua giro-tenperaturan). Zahartze prozesuak CuAl2 partikula oso finak hauspeatzen ditu, eta horrek aleazioa indartzea eragiten du. Prozesu honi soluzio-gogortzea deritzo.

Erabilitako beste aleazio-elementuak %7ra arteko magnesioa, %1,5era arte manganesoa, %13ra arte silizioa, %2ra arte nikela, %5era arte zinka eta %1,5era arte burdina dira. Horiez gain, titanioa, kromoa eta kolunbioa ere gehi daitezke ehuneko txikietan. Moldeatze iraunkorrean eta presio-galdaketan erabiltzen diren aluminio-aleazio tipiko batzuen osaera 2. 10 taulan ematen da haien aplikazioekin. 2.1 taulan ageri dira material hauen ezaugarri mekanikoak molde iraunkorrak erabiliz edo presiozko galdaketa erabiliz galdatu ondoren.

2. Kobrea

Aluminioaren antzera, kobre puruak ere aplikazio zabala du bere propietateengatik

• 1) Kobre puruaren eroankortasun elektrikoa altua da (5,8 x 105 /ohm/cm) bere forma puruenean. Ezpurutasun txiki batek eroankortasuna nabarmen jaisten du. Adibidez, fosforoaren % 0, 1ek eroankortasuna % 40 murrizten du.
• 2) Eroankortasun termiko oso altua du (0,92 cal/cm/C)
• 3) Metal astuna da (grabitate espezifikoa 8,93)
• 4) Erraz elkartzen da soldadura bidez
• 5) Korrosioari aurre egiten dio,
• 6) Kolore atsegina du.

Kobre hutsa hari elektrikoa, bus-barrak, transmisio-kableak, hozkailu-hodiak eta hodiak fabrikatzeko erabiltzen da.

Egoera puruenean kobrearen propietate mekanikoak ez dira oso onak. Leuna eta nahiko ahula da. Propietate mekanikoak hobetzeko modu errentagarrian aleatu daiteke. Erabilitako aleazio-elementu nagusiak zinka, eztainua, beruna eta fosforoa dira.

Kobrearen eta zinkaren aleazioei letoi deitzen zaie. %39rainoko zink edukiarekin, kobreak fase bakarreko egitura (α-fasea) osatzen du. Horrelako aleazioek harikortasun handia dute. Aleazioaren kolorea gorria izaten jarraitzen du % 20ko zink eduki arte, baina hortik aurrera horia bihurtzen da. β-fasea izeneko bigarren egitura-osagai bat zinkaren % 39 eta 46 artean agertzen da. Izan ere, CuZn metal arteko konposatua da gogortasunaren handitzearen erantzule dena. Letoiaren indarra areagotu egiten da manganeso eta nikel kantitate txikiak gehitzen direnean.

Eztainarekin kobrearen aleazioei brontze deitzen zaie. Brontzearen gogortasuna eta indarra handitu egiten dira eztainuaren edukia tolestuta. Harikortasuna ere murrizten da eztainuaren ehunekoa 5etik gorako gehikuntzarekin. Aluminioa ere gehitzen denean (% 4tik 11ra), ondoriozko aleazioari aluminiozko brontzea deitzen zaio, korrosioarekiko erresistentzia dezente handiagoa duena. Brontzeak garestiak dira letoiekin alderatuta, metal garestia den eztainuaren presentzia dela eta.

3. Beste metal ez-ferritsu batzuk

Zinka

Zinka ingeniaritzan erabiltzen da batez ere urtze-tenperatura baxua duelako (419,4 C) eta korrosioarekiko erresistentzia handiagoa duelako, zinkaren garbitasunarekin areagotzen dena. Korrosioarekiko erresistentzia gainazalean oxidozko estaldura babesgarri baten eraketak eragiten du. Zinkaren aplikazio nagusiak altzairua korrosiotik babesteko galbanizazioan, inprimaketa industrian eta galdaketarako dira.

Zinkaren desabantailak deformazio-baldintzetan erakusten den anisotropia handia, zahartze-baldintzetan dimentsio-egonkortasunik eza, talkaren indarraren murrizketa tenperatura baxuagoetan eta granular arteko korrosioarekiko suszeptibilitatea dira. Ezin da 95.C-ko tenperaturatik gorako zerbitzurako erabili, trakzio-erresistentzia eta gogortasunaren murrizketa nabarmena eragingo duelako.

Bere erabilera hedatua trokel-galdaketan presio txikiagoa eskatzen duelako da, eta horrek trokelaren bizitza handiagoa eragiten du beste funts-aleazio batzuekin alderatuta. Gainera, mekanizazio oso ona du. Zink fundizio bidez lortutako akabera egokia izan ohi da beste edozein prozesamendu bermatzeko, zatiketa-planoan dagoen flasha kentzea izan ezik.

Magnesioa

Pisu arina eta erresistentzia mekaniko ona direla eta, magnesio aleazioak oso abiadura handietan erabiltzen dira. Zurruntasun bera lortzeko, magnesio aleazioek C25 altzairuaren pisuaren % 37. 2 baino ez dute behar, horrela pisua aurrezteko. Erabilitako bi aleazio-elementu nagusiak aluminioa eta zinka dira. Magnesio aleazioak hondarra, molde iraunkorra edo troqueladoa izan daitezke. Hareaz egindako magnesio aleazioko osagaien propietateak molde iraunkorreko galdatutako edo troqueleko osagaienekin alderatzen dira. Presio-galdaketako aleazioek, oro har, kobre-eduki handia dute, bigarren mailako metaletatik egin ahal izateko kostuak murrizteko. Automobiletako gurpilak, biraderaren karterak eta abar egiteko erabiltzen dira. Zenbat eta eduki handiagoa izan, orduan eta erresistentzia mekaniko handiagoa izango dute magnesioarekin forjatutako aleazioak, hala nola osagai ijetzituak eta forjatuak. Magnesio aleazioak erraz solda daitezke soldadura-prozesu tradizionalen bidez. Magnesio-aleazioen propietate oso erabilgarria haien mekanizazio handia da. Mekanizaziorako potentziaren %15 inguru behar dute karbono gutxiko altzairuarekin alderatuta.