1. परिचय
तांबा और इसकी मिश्रधातुएं आधुनिक उद्योग में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं उत्कृष्ट विद्युत चालकता, संक्षारण प्रतिरोध, और ऊष्मीय प्रदर्शन.
ऐतिहासिक दृष्टि से, सभ्यताएँ प्राचीन काल से चली आ रही हैं 5000 बीसी ने साधारण पत्थर के सांचों में तांबे की ढलाई में महारत हासिल की, आज की परिष्कृत तकनीकों के लिए आधार तैयार करना.
इस आलेख में, हम तांबा-आधारित कास्टिंग विधियों के पूर्ण स्पेक्ट्रम का पता लगाते हैं, उनके धातुकर्म सिद्धांतों का परीक्षण करें, और विविध अनुप्रयोगों के लिए इष्टतम प्रक्रिया का चयन करने में इंजीनियरों का मार्गदर्शन करता है.
2. धातु ढलाई के मौलिक सिद्धांत
प्रत्येक कास्टिंग विधि चार मुख्य चरणों का पालन करती है:
- साँचे का निर्माण - तकनीशियन रेत में एक गुहा बनाते हैं, धातु, चीनी मिट्टी, या प्लास्टर जो भाग की ज्यामिति को प्रतिबिंबित करता है.
- डालने का कार्य - भट्टियां तांबे को पिघलाती हैं (गलनांक 1 083 ° C) या मिश्र धातु तक 1 600 ° C, फिर तरल को सांचों में डालें.
- ठोस बनाना - नियंत्रित शीतलन - तापीय चालकता द्वारा निर्देशित (~ 400 तांबे के लिए W/m·K) और मोल्ड सामग्री-सूक्ष्म संरचना विकास को संचालित करती है.
- हिला दो – एक बार ठोस, कास्टिंग मोल्ड से बाहर निकलती है और सफाई और पोस्ट-प्रोसेसिंग से गुजरती है.
तांबे की उच्च तापीय चालकता की मांग उच्च मोल्ड पहले से गरम (200-400 डिग्री सेल्सियस) और तरलता बनाए रखने के लिए सटीक डालना नियंत्रण (चिपचिपाहट~ 6 एमपीए·एस पर 1 200 ° C).
इसके अतिरिक्त, तांबे का थर्मल विस्तार (16.5 µm/m·K) अंतिम आयाम प्राप्त करने के लिए सटीक पैटर्न ऑफसेट की आवश्यकता होती है.
3. प्रमुख तांबा मिश्र धातु कास्टिंग विधियाँ
ताँबा और इसकी मिश्रधातुएँ-पीतल, कांसे, कॉपर-Nickels, और अन्य- विभिन्न तरीकों का उपयोग करके डाले जाते हैं जो विभिन्न उत्पादन संस्करणों के अनुरूप होते हैं, यांत्रिक आवश्यकताएँ, और आयामी सहनशीलता.
प्रत्येक तकनीक में मिश्र धातु की विशेषताओं और वांछित घटक परिणामों के आधार पर अलग-अलग फायदे और सीमाएं होती हैं.
यह खंड आधुनिक विनिर्माण में सबसे प्रमुख तांबा मिश्र धातु कास्टिंग विधियों की पड़ताल करता है, प्रक्रिया चयन का मार्गदर्शन करने के लिए तकनीकी अंतर्दृष्टि के साथ.
सैंड कास्टिंग
प्रक्रिया अवलोकन & उपकरण
सैंड कास्टिंग तांबा मिश्रधातु की ढलाई के लिए सबसे पुरानी और सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विधियों में से एक बनी हुई है. इसमें एक मोल्ड बॉक्स के अंदर पुन: प्रयोज्य पैटर्न के चारों ओर रेत पैक करना शामिल है.
रेत को मिट्टी से जोड़ा जाता है (हरी रेत) या रसायनों से कठोर किया गया (राल-बंधित या CO₂-सक्रिय रेत). पैटर्न हटाने के बाद, पिघली हुई धातु को गुहा में डाला जाता है.
लाभ
- कम टूलींग लागत, निम्न के लिए उपयुक्त- मध्यम-मात्रा में चलता है
- लचीले भाग का आकार- कुछ औंस से लेकर कई टन तक
- व्यापक मिश्र धातु अनुकूलता
सीमाएँ
- मोटे सतह खत्म (रा 6.3-25 µm)
- ढीली सहनशीलता (आमतौर पर ±1.5–3 मिमी)
- अधिकांश सटीक अनुप्रयोगों के लिए पोस्ट-कास्टिंग मशीनिंग की आवश्यकता होती है
निवेश (पिघला हुआ मोम) ढलाई
परिशुद्ध शैल भवन
धातु - स्वरूपण तकनीक पतला बनाने के लिए सिरेमिक घोल से लेपित मोम मॉडल का उपयोग करता है, उच्च सटीकता शेल मोल्ड. बर्नआउट के बाद, पिघली हुई धातु को पहले से गरम किए गए सिरेमिक सांचे में डाला जाता है.
फ़ायदे
- उत्कृष्ट आयामी परिशुद्धता (±0.1–0.3 मिमी)
- के लिए आदर्श पेचीदा, पतली दीवार वाली ज्यामिति
- बेहतर सतह खत्म (रा 1.6-3.2 µm)
चुनौतियां
- उच्च टूलींग लागत (इंजेक्शन की आवश्यकता के कारण मृत्यु हो जाती है)
- लंबे समय तक चक्र, विशेष रूप से शेल निर्माण और बर्नआउट के लिए
- आमतौर पर केवल के लिए किफायती मध्यम से उच्च मात्रा उत्पादन
शैल ढाला कास्टिंग
प्रक्रिया विवरण
शैल ढलाई राल-बंधित रेत से लेपित एक गर्म धातु पैटर्न का उपयोग करता है. गर्मी के संपर्क में आने पर, राल एक पतली खोल बनाने के लिए सेट हो जाती है जो साँचे के रूप में कार्य करती है.
यह प्रक्रिया पारंपरिक रेत कास्टिंग की तुलना में अधिक सटीक और स्वच्छ कास्टिंग उत्पन्न करती है.
लाभ
- सतह की गुणवत्ता में सुधार और परिभाषा
- सख्त सहनशीलता हरे रेत के सांचों से भी ज्यादा
- कम किया गया मशीनिंग भत्ता निकट-जाल आकार की ढलाई के कारण
सीमाएँ
- उच्च सामग्री लागत (विशेष रेजिन और सिलिका रेत)
- महँगा पैटर्न टूलींग (धातु पैटर्न की आवश्यकता है)
अपकेंद्री प्रक्षेप
क्षैतिज बनाम. लंबवत सेटअप
केन्द्रापसारक कास्टिंग में, पिघली हुई धातु को घूमने वाले सांचे में डाला जाता है, या तो क्षैतिज या लंबवत.
केन्द्रापसारक बल धातु को साँचे की दीवार के विरुद्ध वितरित करता है, सरंध्रता को कम करना और उत्कृष्ट सामग्री अखंडता सुनिश्चित करना.
प्रमुख लाभ
- उच्च घनत्व और कम सरंध्रता-दबाव बनाए रखने वाले घटकों के लिए आदर्श
- दिशात्मक ठोसकरण यांत्रिक गुणों को बढ़ाता है
- के लिए उपयुक्त bushings, के छल्ले, ट्यूबों, और खोखले हिस्से
- ऊर्ध्वाधर कास्टिंग का उपयोग अक्सर छोटे भागों के लिए किया जाता है; बड़े सिलेंडरों के लिए क्षैतिज
सीमाएँ
- तक सीमित है रोटेशनल रूप से सममित भागों
- टूलींग सेटअप है अधिक जटिल और महँगा स्थैतिक कास्टिंग की तुलना में
शीतल कास्टिंग
ठोसीकरण नियंत्रण
चिल कास्टिंग में धातु के साँचे का उपयोग किया जाता है (अक्सर लोहा या स्टील) पिघली हुई धातु से तेजी से गर्मी निकालने के लिए. यह तेजी से जमना अनाज की संरचना को परिष्कृत करता है और यांत्रिक गुणों को बढ़ाता है.
ताकत
- का उत्पादन और जोर से, सघन कास्टिंग (तक 50% बनाम कठोरता में वृद्धि. सैंड कास्टिंग)
- के लिए उत्कृष्ट फॉस्फोर कांस्य और गनमेटल
- के लिए लागत प्रभावी बारों की बार-बार ढलाई, छड़, और छोटे हिस्से
सीमाएँ
- के लिए कम उपयुक्त है जटिल ज्यामिति
- मोल्ड बाधाओं के कारण सीमित आकार सीमा
मेटल सांचों में ढालना (गरम-कक्ष और शीत-कक्ष)
दबाव इंजेक्शन प्रक्रिया
डाई कास्टिंग में उच्च दबाव के तहत पिघले हुए तांबे के मिश्र धातुओं को उच्च शक्ति वाले स्टील मोल्ड में इंजेक्ट करना शामिल है.
तांबे की मिश्रधातुओं के उच्च गलनांक के कारण आमतौर पर शीत-कक्ष मशीनों का उपयोग किया जाता है.
लाभ
- तेज़ उत्पादन दर- बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए आदर्श
- बेहतर सतह फिनिश और परिशुद्धता (रा 1-2 µm, सहनशीलता ±0.05 मिमी)
- मशीनिंग को कम या समाप्त कर देता है
प्रतिबंध
- सभी तांबे की मिश्र धातुएँ उपयुक्त नहीं होती हैं (उदा।, उच्च जस्ता वाले पीतल डाई को संक्षारित कर सकते हैं)
- डाई टूलींग है महँगा (का निवेश $50,000 या अधिक)
- के लिए सर्वोत्तम मध्यम से उच्च मात्रा
निरंतर कास्टिंग
प्रक्रिया अवलोकन
पिघली हुई धातु को पानी से ठंडा किए गए सांचे में डाला जाता है जो लगातार ठोस धातु को निकासी प्रणाली के माध्यम से बनाता और खींचता है.
सामान्य आउटपुट में छड़ें शामिल हैं, बार -बार, और डाउनस्ट्रीम मशीनिंग या रोलिंग के लिए बिलेट्स.
लाभ
- उच्च उत्पादकता न्यूनतम मानवीय हस्तक्षेप के साथ
- उत्कृष्ट यांत्रिक गुण नियंत्रित जमने के कारण
- स्वचालित फ़ीड मशीनिंग के लिए उपयुक्त चिकनी सतह और सीधापन
- कम स्क्रैप दर और बेहतर उपज (ऊपर 90% सामग्री का उपयोग)
विशिष्ट मिश्र धातुएँ
- टिन कांस्य, सीसे का कांस्य, फॉस्फोर कांस्य, और तांबा-निकल
प्लास्टर मोल्ड कास्टिंग
विशिष्ट उपयोग
यह प्रक्रिया बारीक विवरण और सख्त सहनशीलता को पकड़ने के लिए एक पैटर्न के चारों ओर बने प्लास्टर या सिरेमिक मोल्डों का उपयोग करती है.
ढलाई के बाद प्लास्टर को तोड़कर या घोलकर साँचे को हटा दिया जाता है.
लाभ
- के लिए उत्कृष्ट जटिल आकृतियाँ और चिकनी सतह खत्म
- चलो अच्छा ही हुआ प्रोटोटाइप और कम-वॉल्यूम उत्पादन
कमियां
- कम पारगम्यता-कास्टिंग आकार तक सीमित
- तैयारी में अधिक समय और सीमित साँचे का जीवन
सारांश तुलना तालिका
| कास्टिंग पद्धति | सतह खत्म (आरए) | आयामी सहिष्णुता | विशिष्ट वॉल्यूम | प्रमुख ताकतें |
|---|---|---|---|---|
| सैंड कास्टिंग | 6.3-25 µm | ±1.5-3 मिमी | नीचे से उच्चा | कम लागत, मिश्र धातु लचीलापन |
| धातु - स्वरूपण तकनीक | 1.6-3.2 µm | ±0.1–0.3 मिमी | मध्यम से उच्च | उच्चा परिशुद्धि, जटिल भाग |
| शैल ढाला कास्टिंग | 1.6-3.2 µm | ±0.25–0.5 मिमी | मध्यम | कड़ी सहनशीलता, स्वचालन के लिए तैयार |
| अपकेंद्री प्रक्षेप | 3.2–6.3 माइक्रोन | ±0.25–1.0 मिमी | मध्यम | उच्च घनत्व, न्यूनतम दोष |
| शीतल कास्टिंग | 3.2–6.3 माइक्रोन | ±0.5–1.0 मिमी | मध्यम | उन्नत यांत्रिक गुण |
| मेटल सांचों में ढालना | 1-2 µm | ± 0.05–0.2 मिमी | उच्च | तेज़ चक्र, न्यूनतम मशीनिंग |
| निरंतर कास्टिंग | 3.2–6.3 माइक्रोन | ±0.2–0.5 मिमी/मी | बहुत ऊँचा | लागत-कुशल बिलेट उत्पादन |
| प्लास्टर मोल्ड कास्टिंग | 1.6-3.2 µm | ±0.1–0.3 मिमी | निम्न से मध्यम | विस्तृत, जटिल आकृतियाँ |
4. ढलाई में उपयोग की जाने वाली सामान्य तांबे की मिश्रधातुएँ
फाउंड्रीज़ तांबे-आधारित मिश्र धातुओं की एक विस्तृत श्रृंखला बनाती हैं, प्रत्येक को यांत्रिक शक्ति को संतुलित करने के लिए इंजीनियर किया गया, संक्षारण प्रतिरोध, थर्मल और विद्युत प्रदर्शन, और कास्टेबिलिटी.
| मिश्र धातु | पद का नाम | संघटन (भार%) | मुख्य गुण | पसंदीदा कास्टिंग विधियाँ | विशिष्ट अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|---|---|
| फ्री‑मशीनिंग पीतल | C36000 / सीजेड121 | 61 Cu–35Zn–3Pb | लचीला: 345 एमपीए बढ़ाव: 20 % प्रवाहकत्त्व: 29 %IACS |
रेत, निवेश, मरना, शैल मोल्डिंग | सीएनसी-मशीनीकृत फिटिंग, गियर, विद्युत टर्मिनल |
| कम सीसा वाला पीतल | C46400 / सीजेड122 | 60 Cu–39Zn–1Pb | लचीला: 330 एमपीए बढ़ाव: 15 % एनएसएफ‑61 अनुपालक |
रेत, निवेश, मरना | पीने योग्य पानी के वाल्व, नलसाजी स्थावर द्रव्य |
| कांस्य धारण करना | सी93200 | 90 साथ-10Sn | लचीला: 310 एमपीए कठोरता: एचबी90 उत्कृष्ट पहनने का प्रतिरोध |
रेत, सर्द, केंद्रत्यागी | बुशिंग्स, थ्रस्ट वाशर, भारी भार वाले बीयरिंग |
| अल्युमीनियम कांस्य | सी95400 | 88 Cu-9al-2O-प्रथम | लचीला: 450 एमपीए कठोरता: एचबी120 मजबूत समुद्री जल संक्षारण प्रतिरोध |
मरना, केंद्रत्यागी, शैल मोल्डिंग | समुद्री हार्डवेयर, पंप प्ररित करनेवाला, वाल्व घटक |
| फॉस्फोर कांस्य | C51000 | 94.8 Cu–5Sn–0.2P | लचीला: 270 एमपीए बढ़ाव: 10 % अच्छी थकान & वसंत गुण |
निवेश, रेत, मरना | स्प्रिंग्स, विद्युत संपर्क, डायफ्राम |
तांबा-निकल (90-10) |
सी70600 | 90 Cu–10Ni | लचीला: 250 एमपीए बढ़ाव: 40 % असाधारण जैव दूषण प्रतिरोध |
रेत, केंद्रत्यागी, निरंतर | समुद्री जल ताप-विनिमयकर्ता, समुद्री पाइपिंग |
| तांबा-निकल (70-30) | सी71500 | 70 Cu–30Ni | लचीला: 300 एमपीए सुपीरियर क्लोराइड और क्षरण प्रतिरोध |
रेत, निरंतर, केंद्रत्यागी | कंडेनसर ट्यूब, अपतटीय हार्डवेयर |
| फीरोज़ा तांबा | सी17200 | 98 Cu–2Be | लचीला: 1400MPa तक (वृद्ध) प्रवाहकत्त्व: 22 %IACS |
निवेश, सर्द, मरना | उच्च-विश्वसनीयता स्प्रिंग्स, गैर-स्पार्किंग उपकरण, कनेक्टर्स |
| सिलिकॉन कांस्य | सी65500 | 95 Cu–5Si | लचीला: 310 एमपीए समुद्री/रसायन में संक्षारण प्रतिरोधी |
रेत, निवेश, शैल मोल्डिंग | सजावटी हार्डवेयर, जहाज़ की फिटिंग |
5. निष्कर्ष
तांबा और तांबा-मिश्र धातु फाउंड्री कास्टिंग विधियों का एक समृद्ध टूलबॉक्स प्रदान करते हैं - प्रत्येक संतुलन लागत, शुद्धता, यांत्रिक प्रदर्शन, और उत्पादन की मात्रा.
प्रक्रिया की बारीकियों को समझकर - मोल्ड सामग्री और थर्मल प्रबंधन से लेकर मिश्र धातु व्यवहार तक - इंजीनियर भाग डिजाइन को अनुकूलित कर सकते हैं, स्क्रैप कम से कम करें, और विश्वसनीय प्रदर्शन सुनिश्चित करें.
जैसी प्रौद्योगिकियाँ पसंद हैं योजक मोल्ड निर्माण और वास्तविक समय अनुकरण परिपक्व, तांबे की ढलाई का विकास जारी रहेगा, उच्च-प्रदर्शन विनिर्माण में अपनी महत्वपूर्ण भूमिका को बनाए रखना.
पर यह, हमें यह सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन प्रक्रिया की शुरुआत में आपके प्रोजेक्ट पर चर्चा करने में खुशी होगी कि जो भी मिश्र धातु चुना गया है या कास्टिंग के बाद का उपचार लागू किया गया है, परिणाम आपके यांत्रिक और प्रदर्शन विनिर्देशों को पूरा करेगा.
अपनी आवश्यकताओं पर चर्चा करने के लिए, ईमेल [email protected].
पूछे जाने वाले प्रश्न
क्या सभी तांबे की मिश्रधातुओं को डाई-कास्ट किया जा सकता है??
नहीं. केवल विशिष्ट मिश्र धातुएँ ही पसंद हैं एल्यूमीनियम कांस्य, उच्च तन्यता वाले पीतल, और सिलिकॉन पीतल के लिए उपयुक्त हैं मेटल सांचों में ढालना उच्च दबाव और तीव्र शीतलन के कारण.
मिश्रधातु पसंद है फॉस्फोर कांस्य या गनमेटल रेत या ठंडी ढलाई के लिए बेहतर उपयुक्त हैं.
केन्द्रापसारक और शीत कास्टिंग के बीच क्या अंतर है?
- अपकेंद्री प्रक्षेप पिघली हुई धातु को सांचे में धकेलने के लिए घूर्णी बल का उपयोग करता है, सघन उत्पादन, दोष मुक्त घटक (पाइपों के लिए आदर्श, bushings, और आस्तीन).
- ठंडा कास्टिंग सतह को तेजी से ठोस बनाने के लिए स्थिर धातु के साँचे का उपयोग करता है, यांत्रिक गुणों में सुधार और अनाज के आकार को कम करना - विशेष रूप से प्रभावी टिन कांस्य.
उच्च मात्रा वाले तांबे मिश्र धातु बार के लिए निरंतर ढलाई को प्राथमिकता क्यों दी जाती है??
निरंतर ढलाई लगातार गुणवत्ता प्रदान करता है, उत्कृष्ट यांत्रिक गुण, और कम स्क्रैप दरें.
यह इसके लिए सर्वोत्तम है फॉस्फोर कांस्य, गनमेटल, और सीसे का कांस्य बिलेट्स, विशेष रूप से जब रोलिंग या एक्सट्रूज़न प्रक्रियाओं के साथ एकीकृत किया जाता है.
तांबे की मिश्रधातुओं की ढलाई के बाद किस प्रकार की पोस्ट-प्रोसेसिंग की आवश्यकता होती है??
कास्टिंग विधि और मिश्र धातु पर निर्भर करता है, पोस्ट-प्रोसेसिंग शामिल हो सकती है:
- तनाव से राहत या उम्र बढ़ने के लिए गर्मी उपचार (विशेषकर बेरिलियम कॉपर के लिए)
- महत्वपूर्ण सतहों या सख्त सहनशीलता के लिए मशीनिंग
- संक्षारण संरक्षण या सौंदर्यशास्त्र के लिए सतह परिष्करण जैसे पॉलिशिंग या कोटिंग
