إنتاج النوع الصحيح من مادة للأعمال الميكانيكية في الصناعات المختلفة تتطلب إجراءات محددة. يتعين على البعض المرور بالقولبة عالية الضغط ، بينما يتطلب البعض الآخر الذوبان في درجات حرارة عالية لإنتاج المنتج المطلوب. يمكنك العثور على بعض هذه الخصائص في معدن واحد أو أكثر. تُظهر السبائك مقاومة أعلى للحرارة وتستخدم على نطاق واسع في إنتاج الأجزاء الميكانيكية.
إذا كنت تبحث عن معادن مناسبة للأجزاء الميكانيكية التي تعمل بدرجة حرارة عالية ، فإليك جميع المعلومات التي تحتاجها:
المعادن المستخدمة في إنتاج الأجزاء الميكانيكية العاملة بدرجة حرارة عالية
يتطلب إنتاج بعض الأجزاء الميكانيكية معدنًا يمكن أن يتحمل درجات حرارة عالية بالنظر إلى العمليات التي تشارك فيها. بينما يشيع استخدام النحاس والحديد والفولاذ المقاوم للصدأ في تصنيع الأجزاء الميكانيكية ، فإن المعادن التالية مناسبة لدرجات الحرارة المرتفعة:
- النيكل
- الفولاذ
- الكروم
- التيتانيوم
- التنتالوم عنصر فلزي
- النيوبيوم
- الموليبدينوم
- التنغستن
النيكل
يستخدم النيكل في الفولاذ المقاوم للصدأ والمزيد من السبائك لجعلها أقوى لإنتاج الأجزاء الميكانيكية. يسمح التعرض لدرجات الحرارة القصوى بمواد يمكنها تحمل الحرارة والعبء الأكبر. تُستخدم سبائك النيكل عادةً في إنتاج توربينات الغاز وأجزاء الطائرات وتطبيقات أخرى في مجال الطيران والفضاء. يعود استخدام النيكل في تصنيع هذه المواد إلى قوتها الشدّة ومقاومتها للتآكل.
الفولاذ
الفولاذ المقاوم للصدأ هو أيضًا أحد المعادن الشائعة المستخدمة في صناعة الطيران نظرًا لخصائصه المقاومة للحرارة والتآكل. يتكون من الحديد والكروم مع معادن أخرى مثل النيكل والموليبدينوم بأنواع مختلفة من السماكة. يسهل صيانته والحفاظ على قوته وليونته في درجات حرارة عالية. كما أنها تستخدم في إنتاج الغلايات والتوربينات البخارية وأنظمة الأنابيب.
الكروم
الكروم هو عامل سبائك آخر يستخدم في التيتانيوم والفولاذ المقاوم للصدأ لتحسين قوتهم. عادة ما يتم إقران الكروم بسبائك أخرى لإنشاء معادن أكثر قوة تستخدم في صناعات مختلفة. تمتلك خصائص مثل الهشاشة والصلابة ومقاومة التآكل وتستخدم في الطلاء. تشمل التطبيقات الأخرى صناعات السيارات والبناء. يستخدم الكروم مع الموليبدينوم ، ويسمى Croalloy ، و Chrome ، و CrMo ، إلخ.
التيتانيوم
يتم استخدام سبائك التيتانيوم والتيتانيوم لإنتاج أجزاء ميكانيكية تعمل بدرجة حرارة عالية حيث يمكنها تحمل درجات حرارة عالية. يمتلك التيتانيوم أعلى نسبة قوة للوزن بين المعادن ويستخدم بسهولة في تصنيع الأجزاء الميكانيكية في الصناعات العسكرية والفضائية والبحرية. الإجهاد العالي ، ودرجة الحرارة العالية ، ومقاومة التآكل تجعلها مناسبة للأنظمة الهيدروليكية ، ومعدات الهبوط ، والمعدات البحرية. يمكن أن يتحمل التيتانيوم درجة حرارة تصل إلى 600 درجة ولا يتأثر بالحرارة والمواد الكيميائية. علاوة على ذلك ، لديها قابلية تصنيع جيدة وقابلية لحام.
التنتالوم عنصر فلزي
التنتالوم معدن مقاوم للصهر يستخدم على نطاق واسع في صناعة المعدات بسبب قدرته على تحمل درجات حرارة عالية. يتم دمجه مع معادن أخرى لإنتاج السبائك الفائقة المستخدمة في مصانع المعالجة الكيميائية والمفاعلات النووية. يجعل الفيلم المؤكسد الموجود على سطح التنتالوم مقاومًا للتآكل ، مما يجعله مناسبًا لعمليات تصنيع الأجهزة الحساسة للحرارة مثل المقاومات عالية الطاقة والمكثفات الإلكتروليتية. وبالنظر إلى قوتها ، فإنها تُستخدم أيضًا في تصنيع محركات الطائرات.
النيوبيوم
النيوبيوم معدن مطيل يستخدم في صناعة سبائك الصلب ، وأحيانًا يقترن بالتنغستن. إنه أقل كثافة من المعادن الأخرى من العديد من المعادن ويستخدم لتعزيز خصائص مقاومة الحرارة للفولاذ بسبب ليونة. يستخدم النيوبيوم ، المعروف أيضًا باسم كولومبيوم ، أيضًا في إنتاج المعدات الجراحية نظرًا لخفة وزنه وطبيعته التي يمكن الاعتماد عليها وتطبيقاته في المحركات النفاثة وتوربينات الطائرات.
الموليبدينوم
الموليبدينوم هو معدن انكسار فعال من حيث التكلفة مقارنة بالآخرين ولديه درجة عالية من الثبات والقوة ، مما يزيد من مقاومة الحرارة ومرونة السبائك. إلى جانب تحسين القوة ، فإنه يزيد أيضًا من مقاومة الحرارة والمتانة والصلابة لهذا المعدن. تجعل خصائص الموليبدينوم مثل الليونة والليونة من الموليبدينوم الاختيار الصحيح للآلات المتخصصة والصناعات العسكرية لأنها تساعد على تحسين الصلابة.
التنغستن
التنغستن ، معدن فضي-أبيض مفيد للغاية مخلوط مع معادن أخرى. إنها تمتلك أعلى نقطة انصهار إلى جانب أعلى مقاومة شد عند 1650 درجة مئوية. عندما لا يتم دمجها مع مواد أخرى ، فإنها تكون أكثر هشاشة من الزجاج. ومع ذلك ، يتم استخدامه لتصنيع معدات ذات قوة عالية لتحمل درجات الحرارة القصوى عند تكوين السبائك ولديها أقل ضغط بخار وأقل معامل للتمدد الحراري. لا يتوسع التنجستن كثيرًا في التفاعل الحراري ويستخدم في أجزاء السفن الصاروخية ، وسخانات مقصورة الطائرات ، وبطانات الاحتراق ، إلخ.
العوامل التي تؤثر على مقاومة المعادن للحرارة
كل معدن له خصائصه الخاصة عند دمجه لتشكيل السبائك. عند اتخاذ قرار بشأن سبيكة لتصنيعها في درجات حرارة عالية ، تحقق من الخصائص التي تبحث عنها. ومع ذلك ، أثناء اختيار مادة مقاومة للحرارة للأجزاء الميكانيكية ، تذكر أن تضع في اعتبارك خصائص أخرى مثل الليونة والقوة. تشمل الخصائص الأخرى التي يجب أن تبحث عنها أثناء اختيار سبيكة معدنية ما يلي:
- مقاومة الأكسدة
- المقاومة للتآكل
- الثبات المعدني للمعدن
- الخواص الميكانيكية للسبيكة عند درجة حرارة معينة
الأسئلة الشائعة
هل يتغير تكوين السبيكة مع درجة الحرارة؟
معامل المرونة له ثبات أعلى من المرونة في درجات الحرارة العالية ويقلل من المحصول وقوة الشد في درجات الحرارة العالية.
ما هي المواد التي تعتبر عالية الحرارة؟
السبائك التي يمكن أن تتحمل درجات حرارة تصل إلى 500 درجة مئوية وما فوق تسمى السبائك ذات درجة الحرارة العالية. تُستخدم عادةً في تصنيع المعدات والأجزاء التي يجب أن تتحمل درجات حرارة قصوى.
ما هي السبائك شديدة المقاومة للحرارة الأكثر استخدامًا؟
تشتمل السبائك المقاومة للحرارة الأكثر شيوعًا على النيكل والكروم والحديد ، بينما يقل استخدام النيكل والكروم والكوبالت على نطاق واسع.
لماذا تُفضل سبائك Ti للتطبيقات عالية الحرارة؟
يمتلك التيتانيوم نسبة عالية من القوة إلى الكثافة ، مما يجعله سبيكة مناسبة لتصنيع محركات الطائرات وغيرها من التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية.
كلمات أخيرة
عند البحث عن أجزاء ميكانيكية تعمل بدرجة حرارة عالية ، ضع في اعتبارك السبائك التي يمكنها مقاومة درجات الحرارة العالية وأيضًا تجعل المعادن الأخرى مقاومة لدرجة الحرارة العالية. ابحث عن خصائص أخرى مثل الليونة وقوة الشد. كل هذه الخصائص جنبًا إلى جنب مع مقاومة التآكل تمثل الاختيار الصحيح للمعدن الذي تحتاجه.