آلیاژهای مس مانند آلومینیم به دو دسته آلیاژهای کارپذیر(نوردی)وریختگی تقسیم می گردند.هر دسته از این آلیاژها نیزبر حسب شرایط ترکیبی وعناصر آلیاژی می توانند عملیات حرارتی پذیر یا عملیات حرارتی ناپذیر باشند.انواع برنجهای کارپذیر(نوردی)فقط حاوی مس وروی می باشند وعناصردیگردرحد ناخالصی در آنها وجود دارد وبرنجهای آلیاژی علاوه بر مس و روی حاوی عناصر دیگری نظیر سیلیسم،آهن، همچنین دارای مشخصات ریخته گری به شرح زیر می باشد :
قابل توجه است که مس قابلیت انحلال اکثر عناصر را دارد بنابراین ساخت آلیاژ های مس همراه عنصری نظیر Ni,Si,Zn امکان پذیر می باشد .
شمش های اولیه
در مواد شارژ شمش های اولیه می باشد که شامل شمش مس قلع سیلیسیم روی و سرب می باشد .نکته : شمش مس به شکل ورق یا مفتول استفاده می شود که با درجه خلوص ۹۹٫۹ تا ۹۹٫۵ درصد معمولا دارای ناخالصی های نظیر قلع نیکل آهن آنیتموان سرب بیسموت می باشد که معمولا بیشترین ناخالصی در این آلیاژ آهن و نیکل می باشد .
شمش قلع
این شمش عموما برای ساخت برنز های قلع دار استفاده می شود که دارای نقطه ذوب ۲۳۲ درجه سانتیگراد می باشد که وزن مخصوص آن در حدود ۷٫۳ گرم بر سانتی متر مکعب می باشد . این عنصر دارای درجه خلوصی در حدود ۹۹٫۵ تا ۹۹٫۹ درصد می باشد که دارای ناخالصی هایی نظیر مس آهن سرب آلومینیم بیسموت آنتیموان می باشد و عموما به شکل شمش های ۲۵ کیلویی و یا مفتول استفاده می شود .
شمش سیلیسیم
که عموما در ساخت عنوان برنج ها و برنز ها استفاده می شود و به شکل آمیژن و هاردنر به مذاب مس اضافه می شود .
شمش روی
این شمش عموما برای ساخت برنج ها استفاده می شود که دارای وزن مخصوص ۷٫۱ گرم بر سانتی متر مکعب می باشد و نقطه ذوب آن ۴۲۰ درجه سانتی گراد می باشد :
شمش سرب :
این شمش دارای نقطه ذوب ۳۲۷ درجه سانتیگراد و وزن مخصوص ۱۱٫۳ گرم بر سانتی متر مکعب می باشد و در صنعت به عنوان سنگین ترین عنصر شناخته می شود این عنصر عموما در برنز های سرب دار و برنج های استفاده می شود
شمش نیکل
نیکل از لحاظ خواص فیزیکی بسیار شبیه مس بوده و دارای نقطه ذوب ۱۴۵۳ درجه سانتیگراد و دانسیته ۸٫۹ گرم بر سانتیمتر مکعب می باشد . نیکل عموما در برنج های مخصوص استفاده می شود که در اصطلاح به این برنج ها ورشو می گویند .
شمش های ثانویه
این شمش ها از ذوب مجدد و تصویه آلیاژ های مس به دست می آید که از نظر کنترل ترکیب شیمیایی مناسبت تر و مرغوب تر می باشد همچنین دارای عناصر آلیاژی می باشد معمولا شمش های ثانویه دارای ۲ تا ۷ درصد قلع ۴ تا ۱۰ درصد روی و ۲ تا ۶ درصد سرب می باشد .
قراضه ها
که معمولا ضایعات مس بوده که قبل از استفاده باید پیش گرم شده و عملیات اسید شویی و چربی گیری بر روی آن ها انجام می شود .
آمیژن ها
دلیل استفاده از آمیژن ها در آلیاژ های مس به این دلیل می باشد که آلیاژ سازی علاوه بر کاهش نقطه ذوب از تبخیر عناصر آلیاژی و تلفات مذاب جلوگیری می کند
انواع هاردنر ها در آلیاژ های مس
آمیژن مس – سیلیسیم
جهت تولید این آلیاژ ساز ابتدا مس را ذوب کرده سپس سیلیسیم را به شکل ذرات ریز به مذاب اضافه می شود معمولا تعداد دفعات اضافه کردن ۷ تا ۸ مرتبه می باشد که بعد از هر دفعه اضافه کردن Si به مذاب Cu درجه حرارتش کاهش پیدا می کند تا از تلفات Si در Cu جلوگیری شود .
آمیژن Al-Cu
روش تهیه این نوع آمیژن به این صورت می باشد که در صورت وجود دو کوره Alو Cu را به طور جداگانه ذوب نموده سپس مس را به شکل بارکه مذاب به Al اضافه می کنند اما روش دوم ساخت آمیژن به این صورت می باشد که مس را ذوب کرده سپس Al را به مرور به مذاب اضافه می کنند که پس از هر بار اضافه کردن Al درجه حرارت را کاهش داده تا از تلفات Alجلوگیری شود
آمیژن سه گانه Cu,Al,Ni
برای تهیه این هاردنر به علت آنکه اضافه کردن Niبه مس هیچ گونه مشکلی ندارد ابتدا هاردنر Cu.Ni را ایجاد کرده و سپس Al را به مرور به مذاب اضافه می کنند . پس از آماده سازی مواد شارژ و پیش گرم کردن قراضه ها با توجه به نقطه ذوب فشار بخار و درجه حرارت تصفیه عناصر آلیاژی به مذاب اضافه می شود . بهترین نوع کوره ها در ذوب Cu کوره های القایی می باشد اما از کوره های و روبربرگ نیز استفاده می شود .
معمولا این نوع آلیاژ ها در صنایع الکترونیک و برق استفاده می شود که تا حدود ۲ درصد شامل ناخالصی می باشد و جود ناخالصی باعث کاهش هدایت الکتریکی آلیاژ می شود ناخالصی های موجود شامل روی آرسنیک کادمیم سیلیسیم کرم ونقره می باشد به علت قابلیت اکسیداسیون بالا و انجماد خمیری و سیالیت پایین ریخته گری این آلیاژ مشکل می باشد .
مواد قالب گیری در ریخته گری مس
ریخته گری مس هم در داخل قالب های دائمی و هم قالب های موقت انجام می شود ریخته گری قالب های موقت به روش های ماسه ای تر ماسه ای خشک پوسته ای CO2 انجام می شود که حسب مورد استفاده آن بنتونیت همراه مواد افزودنی می باشد که آرد حبوبات به دلیل افزایش استحکام، خاک اره به جهت افزایش نفوذ گاز می باشد در آلیاژ های مس باید نفوذ گاز ماسه به دلیل انجماد خمیری بالا باشد همچنین گرد زغال باعث افزایش مقاومت به ماسه سوزی ماسه استفاده می شود .
ریخته گری قالب های دائمی
به دو روش ریژه وتزریقی انجام می شود که عمر قالب های دائمی در آلیاژ های مس در مقایسه با سایر آلیاژ های غیر آهنی کوتاه تر می باشد که به دلیل درجه حرارت ریخته گری بالای مس ودانسیته بالای مس می باشد نکته : چگالی و دانسیته مس ۸٫۴ می باشد جهت افزایش عمر قالب:استفاده از انواع پوشش ها به جهت جلوگیری از شوک حرارتی به محفظه قالب جنس محفظه قالب از چدن یا فولاد می باشد که در آلیاژ های مس در داخل فولاد تمرکز حرارتی شدیدی وجود دارد که به علت انتقال حرارتی کم فولاد می باشد به دلیل انتقال حرارتی شدید مذاب و انتقال حرارتی کم قالب تمرکز حرارتی در قالب های فولادی به وجود می آید .
سیستم های راهگاهی
که با توجه به سیالیت پایین مذاب مس در مقایسه با آلیاژ های غیر آهنی دیگر معمولا ابعاد سیستم راهگاهی در آلیاژ های مس بزرگتر از آلیاژ های دیگر می باشد سیتسم راهگاهی در این نوع قالب ها به دو دسته تقسیم می شوند .
قطعات کوچک با ابعاد یکنواخت :
در این گونه قطعات سیستم راهگاهی به گونه ای طراحی می شود که کار تغذیه را سیستم راهگاهی انجام می دهد و عملا نیازی به تغذیه گذاری نداریم نسبت به سیستم راهگاهی در این حالت ۱-۹-۳ و ۱-۸-۲ می باشد .
قطعات بزرگ و یکنواخت :
در این روش نیاز به تغذیه گذاری می باشد که نسبت سیستم راهگاهی در این حالت ۲-۳-۲ و ۱-۸-۲ می باشد تغذیه های به کار گرفته شده دراین سیستم هم به صورت گرم و هم به صورت سرد می باشد .
- دارای نقطه ذوب بالایی نسبت به آلیاژ های غیر آهنی می باشد
- دارای سیالیت کم
- اکسیداسیون بالا
- آلیاژ مس دارای دامنه انجماد طولانی و انجماد خمیری می باشد به خصوص در آلیاژ های برنج که این دامنه انجماد خیلی طولانی می شود مواد شارژی که برای ساخت آلیاژ های مس به کار می رود شبیه آلیاژ های آلومینیم می باشد که شامل :
- شمش های اولیه
- شمش های ثانوی
- قراضه ها
- برگشتی ها
- هاردنر ها
قابل توجه است که مس قابلیت انحلال اکثر عناصر را دارد بنابراین ساخت آلیاژ های مس همراه عنصری نظیر Ni,Si,Zn امکان پذیر می باشد .
شمش های اولیه
در مواد شارژ شمش های اولیه می باشد که شامل شمش مس قلع سیلیسیم روی و سرب می باشد .نکته : شمش مس به شکل ورق یا مفتول استفاده می شود که با درجه خلوص ۹۹٫۹ تا ۹۹٫۵ درصد معمولا دارای ناخالصی های نظیر قلع نیکل آهن آنیتموان سرب بیسموت می باشد که معمولا بیشترین ناخالصی در این آلیاژ آهن و نیکل می باشد .
شمش قلع
این شمش عموما برای ساخت برنز های قلع دار استفاده می شود که دارای نقطه ذوب ۲۳۲ درجه سانتیگراد می باشد که وزن مخصوص آن در حدود ۷٫۳ گرم بر سانتی متر مکعب می باشد . این عنصر دارای درجه خلوصی در حدود ۹۹٫۵ تا ۹۹٫۹ درصد می باشد که دارای ناخالصی هایی نظیر مس آهن سرب آلومینیم بیسموت آنتیموان می باشد و عموما به شکل شمش های ۲۵ کیلویی و یا مفتول استفاده می شود .
شمش سیلیسیم
که عموما در ساخت عنوان برنج ها و برنز ها استفاده می شود و به شکل آمیژن و هاردنر به مذاب مس اضافه می شود .
شمش روی
این شمش عموما برای ساخت برنج ها استفاده می شود که دارای وزن مخصوص ۷٫۱ گرم بر سانتی متر مکعب می باشد و نقطه ذوب آن ۴۲۰ درجه سانتی گراد می باشد :
شمش سرب :
این شمش دارای نقطه ذوب ۳۲۷ درجه سانتیگراد و وزن مخصوص ۱۱٫۳ گرم بر سانتی متر مکعب می باشد و در صنعت به عنوان سنگین ترین عنصر شناخته می شود این عنصر عموما در برنز های سرب دار و برنج های استفاده می شود
شمش نیکل
نیکل از لحاظ خواص فیزیکی بسیار شبیه مس بوده و دارای نقطه ذوب ۱۴۵۳ درجه سانتیگراد و دانسیته ۸٫۹ گرم بر سانتیمتر مکعب می باشد . نیکل عموما در برنج های مخصوص استفاده می شود که در اصطلاح به این برنج ها ورشو می گویند .
شمش های ثانویه
این شمش ها از ذوب مجدد و تصویه آلیاژ های مس به دست می آید که از نظر کنترل ترکیب شیمیایی مناسبت تر و مرغوب تر می باشد همچنین دارای عناصر آلیاژی می باشد معمولا شمش های ثانویه دارای ۲ تا ۷ درصد قلع ۴ تا ۱۰ درصد روی و ۲ تا ۶ درصد سرب می باشد .
قراضه ها
که معمولا ضایعات مس بوده که قبل از استفاده باید پیش گرم شده و عملیات اسید شویی و چربی گیری بر روی آن ها انجام می شود .
آمیژن ها
دلیل استفاده از آمیژن ها در آلیاژ های مس به این دلیل می باشد که آلیاژ سازی علاوه بر کاهش نقطه ذوب از تبخیر عناصر آلیاژی و تلفات مذاب جلوگیری می کند
انواع هاردنر ها در آلیاژ های مس
آمیژن مس – سیلیسیم
جهت تولید این آلیاژ ساز ابتدا مس را ذوب کرده سپس سیلیسیم را به شکل ذرات ریز به مذاب اضافه می شود معمولا تعداد دفعات اضافه کردن ۷ تا ۸ مرتبه می باشد که بعد از هر دفعه اضافه کردن Si به مذاب Cu درجه حرارتش کاهش پیدا می کند تا از تلفات Si در Cu جلوگیری شود .
آمیژن Al-Cu
روش تهیه این نوع آمیژن به این صورت می باشد که در صورت وجود دو کوره Alو Cu را به طور جداگانه ذوب نموده سپس مس را به شکل بارکه مذاب به Al اضافه می کنند اما روش دوم ساخت آمیژن به این صورت می باشد که مس را ذوب کرده سپس Al را به مرور به مذاب اضافه می کنند که پس از هر بار اضافه کردن Al درجه حرارت را کاهش داده تا از تلفات Alجلوگیری شود
آمیژن سه گانه Cu,Al,Ni
برای تهیه این هاردنر به علت آنکه اضافه کردن Niبه مس هیچ گونه مشکلی ندارد ابتدا هاردنر Cu.Ni را ایجاد کرده و سپس Al را به مرور به مذاب اضافه می کنند . پس از آماده سازی مواد شارژ و پیش گرم کردن قراضه ها با توجه به نقطه ذوب فشار بخار و درجه حرارت تصفیه عناصر آلیاژی به مذاب اضافه می شود . بهترین نوع کوره ها در ذوب Cu کوره های القایی می باشد اما از کوره های و روبربرگ نیز استفاده می شود .
معمولا این نوع آلیاژ ها در صنایع الکترونیک و برق استفاده می شود که تا حدود ۲ درصد شامل ناخالصی می باشد و جود ناخالصی باعث کاهش هدایت الکتریکی آلیاژ می شود ناخالصی های موجود شامل روی آرسنیک کادمیم سیلیسیم کرم ونقره می باشد به علت قابلیت اکسیداسیون بالا و انجماد خمیری و سیالیت پایین ریخته گری این آلیاژ مشکل می باشد .
مواد قالب گیری در ریخته گری مس
ریخته گری مس هم در داخل قالب های دائمی و هم قالب های موقت انجام می شود ریخته گری قالب های موقت به روش های ماسه ای تر ماسه ای خشک پوسته ای CO2 انجام می شود که حسب مورد استفاده آن بنتونیت همراه مواد افزودنی می باشد که آرد حبوبات به دلیل افزایش استحکام، خاک اره به جهت افزایش نفوذ گاز می باشد در آلیاژ های مس باید نفوذ گاز ماسه به دلیل انجماد خمیری بالا باشد همچنین گرد زغال باعث افزایش مقاومت به ماسه سوزی ماسه استفاده می شود .
ریخته گری قالب های دائمی
به دو روش ریژه وتزریقی انجام می شود که عمر قالب های دائمی در آلیاژ های مس در مقایسه با سایر آلیاژ های غیر آهنی کوتاه تر می باشد که به دلیل درجه حرارت ریخته گری بالای مس ودانسیته بالای مس می باشد نکته : چگالی و دانسیته مس ۸٫۴ می باشد جهت افزایش عمر قالب:استفاده از انواع پوشش ها به جهت جلوگیری از شوک حرارتی به محفظه قالب جنس محفظه قالب از چدن یا فولاد می باشد که در آلیاژ های مس در داخل فولاد تمرکز حرارتی شدیدی وجود دارد که به علت انتقال حرارتی کم فولاد می باشد به دلیل انتقال حرارتی شدید مذاب و انتقال حرارتی کم قالب تمرکز حرارتی در قالب های فولادی به وجود می آید .
سیستم های راهگاهی
که با توجه به سیالیت پایین مذاب مس در مقایسه با آلیاژ های غیر آهنی دیگر معمولا ابعاد سیستم راهگاهی در آلیاژ های مس بزرگتر از آلیاژ های دیگر می باشد سیتسم راهگاهی در این نوع قالب ها به دو دسته تقسیم می شوند .
قطعات کوچک با ابعاد یکنواخت :
در این گونه قطعات سیستم راهگاهی به گونه ای طراحی می شود که کار تغذیه را سیستم راهگاهی انجام می دهد و عملا نیازی به تغذیه گذاری نداریم نسبت به سیستم راهگاهی در این حالت ۱-۹-۳ و ۱-۸-۲ می باشد .
قطعات بزرگ و یکنواخت :
در این روش نیاز به تغذیه گذاری می باشد که نسبت سیستم راهگاهی در این حالت ۲-۳-۲ و ۱-۸-۲ می باشد تغذیه های به کار گرفته شده دراین سیستم هم به صورت گرم و هم به صورت سرد می باشد .
