Aluminium to metal, który znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle i życiu codziennym.
Służy do produkcji nie tylko części do samolotów i statków, ale także naczyń i innych przyborów. Dlatego często istnieje potrzeba samodzielnej produkcji części aluminiowych, które uległy awarii.
Możliwe jest wytwarzanie z niego odlewów w warunkach rzemieślniczych dzięki właściwości topienia aluminium w stosunkowo niskich temperaturach. Aby samodzielnie wytwarzać produkty odlewane z aluminium, trzeba znać zachowanie się tego metalu w wysokich temperaturach oraz jego właściwości fizykochemiczne.
Właściwości aluminium
Temperatura topnienia aluminium zależy od czystości metalu i wynosi około 660 °C. Jego temperatura wrzenia to 2500 °C.
Aluminium wyróżnia się lekkością i ciągliwością, dzięki czemu dobrze się wygina i może być obrabiane przez tłoczenie.
Metal ten jest doskonałym przewodnikiem ciepła i aktywnie wchodzi w Reakcja chemiczna w wysokich temperaturach z tlenem atmosferycznym, tworząc na powierzchni film tlenkowy. Chroni aluminium przed dalszym utlenianiem, jednak przy topieniu złomu znacząco wpływa na skład stopu. W procesie topienia metalu zmienia się struktura aluminium.
Gdy zostanie szybko schłodzony, może spowodować: naprężenia wewnętrzne i kurczenie się powstałego stopu. Należy to wziąć pod uwagę podczas pracy z aluminium w domu.
Domowe technologie odlewania aluminium i niezbędny sprzęt
Zasada odlewania aluminium w domu powinna opierać się na technologii jego wytwarzania w produkcji, dostosowanej do warunków, które można stosować w domu.
Produkty odlewane z aluminium uzyskuje się na kilka sposobów. W warunkach domowych najpowszechniejszą i najwygodniejszą metodą jest technologia odlewania stopionego aluminium do specjalnie wykonanych form.
Dlatego, aby przeprowadzić proces, należy zapewnić dwie rzeczy:
- zbudować piec do topienia złomu aluminiowego;
- stwórz żądany kształt, aby uzyskać odlewany stop lub oddzielną część.
Proces odlewania powinien obejmować kilka etapów:
Zastanówmy się, jak stopić aluminium w domu, jakie projekty pieców do topienia metali można zastosować, a także opcje samodzielnego wykonania formy.
Domowe piece i metody topienia aluminium
Aby stopić aluminium, należy je podgrzać do temperatury bliskiej 660 °C. Na otwartym płomieniu ognia taka temperatura nie może zostać osiągnięta. Dlatego potrzebna jest zamknięta przestrzeń, którą może zapewnić domowy piekarnik. Może być ogrzewany poprzez spalanie węgla i drewna lub za pomocą gazu ziemnego.
Możesz również użyć elektrycznego pieca muflowego, jeśli masz taki na farmie.
W przypadku samodzielnie wykonanego pieca należy zapewnić wymuszoną wentylację, aby utrzymać proces spalania.
1. Najprostszą wersję domowego paleniska można wykonać ze starych garnków.
Jego konstrukcja wygląda następująco:
- Stalowy pojemnik służy jako rama, na przykład stara patelnia, z boku której należy wykonać otwór na dopływ powietrza przez połączoną metalową rurę.
- Powietrze przez wąż można na siłę dostarczyć odkurzaczem.
- Wewnątrz urządzenia układany jest węgiel.
- Następnie podpala się węgiel i doprowadzane jest powietrze, aby ogień nie zgasł.
- Pojemnik do topienia aluminium jest najpierw umieszczany w zaimprowizowanej konstrukcji pieca i wyłożony z boków węglem. Kiedy się pali, ciepło jest równomiernie rozprowadzane.
- Aby zapobiec marnowaniu ciepła na otaczające powietrze, piec typu „patelnia” powinien być luźno przykryty pokrywą na górze, pozostawiając niewielką szczelinę na ulatnianie się dymu.
Idealnym projektem byłoby palenisko z owalnym sklepieniem wykonanym z mieszanki murarskiej stosowanej do cegieł żaroodpornych. Jako ramę do stworzenia owalnego sklepienia możesz użyć doniczki o pożądanym rozmiarze.
Po wyschnięciu mieszanki otrzymuje się solidny palenisko, które może wytrzymać kilka temperatur.
2. Druga wersja pieca polega na wykorzystaniu domowego płomienia palnika gazowego do podgrzewania aluminium.
Może być stosowany tylko do wyrobów aluminiowych na sztuki o wadze nie większej niż 150 gramów. Imitacja piekarnika jest tworzona przez użycie dwóch pojemników wstawionych jeden w drugi z niewielką szczeliną. Mogą to być zwykłe puszki z żywnością w puszkach.
Zewnętrzny bank musi mieć większy rozmiar. Wykonany jest w nim otwór o średnicy około 4 cm, aby zapewnić dopływ płomienia do wewnętrznego słoika.
Strumień ognia powinien płynąć bezpośrednio do otworu słoika. Tylko wewnętrzny pojemnik jest bezpośrednio ogrzewany, a zewnętrzny służy jako powłoka zatrzymująca ciepło. Od góry konstrukcja musi być przykryta symulowaną pokrywą, pozostawiając lukę do usuwania produktów spalania.
Ten projekt jest jednorazowy i można go używać tylko do jednego podgrzewania, ponieważ puszka jest cienka i może szybko się wypalić.
Metody tworzenia formy do odlewania aluminium
Jednym z głównych zadań domowego topienia aluminium jest przygotowanie formy, do której wlewa się stopiony metal. Istnieć różne warianty odlewanie stopionego aluminium. Główne z nich to metody odlewania otwartego i zamkniętego.
Otwarta metoda odlewania
Najprostsze to wlanie ciekłego metalu do poręcznej formy, takiej jak metalowy kubek lub puszka po konserwie.
Po zestaleniu stopu półfabrykat jest usuwany z pojemnika. Aby ułatwić ten proces, opukiwanie odbywa się na formie, która nie wystygła do końca.
Jeśli nie jest konieczne nadanie odlewowi precyzyjnego kształtu, można po prostu wylać płynny stop na przygotowaną powierzchnię ognioodporną.
forma zamknięta
Jeśli konieczne jest uzyskanie złożonego odlewu, najpierw wykonuje się dla niego formę, która odpowiada wszystkim parametrom części. Aby zapewnić ścisłą zgodność produktu z określonymi parametrami, jest on wykonany z formowanych części kompozytowych.
Materiały na formy odlewnicze
Na metoda otwarta do odlewania często używa się najprostszego materiału, który jest zawsze pod ręką, a mianowicie krzemionki. Najpierw ziemię układa się ubijakiem warstwa po warstwie. Pomiędzy warstwami układany jest model odlewniczy, który po starannym ubiciu pozostawia odcisk w krzemionce. Ta forma jest ostrożnie usuwana, a na jej miejsce wlewa się aluminium.
Niektórzy rzemieślnicy do przygotowania podstawy formy używają piasku rzecznego z dodatkiem płynnego szkła. Czasami stosuje się również mieszankę cementu i płynu hamulcowego.
Formy gipsowe
Podczas tworzenia układu złożony kształt Często używany jest gips, który może służyć głównie do jednorazowego procesu odlewania. Podczas odlewania aluminium do formy gipsowej jako modele stosuje się parafinę lub tworzywo piankowe.
Woskowy model produktu wypełniony jest gipsem, a po wyschnięciu w wysokiej temperaturze topi się i spływa przez specjalny otwór.
W przypadku wykonywania modelu z pianki, zalewa się go mieszanką gipsową i pozostawia w niej do całkowitego stwardnienia formy. Gorący stop aluminium wylewany jest bezpośrednio na piankę. Ze względu na wysoką temperaturę metalu, tworzywo piankowe topi się i odparowuje, a jego miejsce zajmuje stopione aluminium, przybierając kształt określony przez tworzywo piankowe.
W przypadku stosowania pianki jako układu, prace należy wykonywać w otwarta przestrzeń lub zapewnić dobrą wentylację pomieszczenia, ponieważ produkty spalania tworzywa piankowego są szkodliwe dla ludzi.
PS Wszystko, możesz zacząć rzucać w domu!
ALUMINIUM
Glin
(od łac. aluminium), pierwiastek chemiczny Podgrupy IIIA układ okresowy pierwiastki (B, Al, Ga, In, Tl), najobficiej występujący metal w skorupie ziemskiej, występujący w w dużych ilościach minerały takie jak glina i granit. Głównym surowcem do produkcji aluminium jest boksyt – ruda będąca głównie uwodnionym tlenku glinu Al2O3Ch2H2O. Światowym liderem w produkcji aluminium są Stany Zjednoczone, a następnie Rosja, Kanada i Australia. Aluminium jest najbardziej znane jako surowiec do produkcji stopów używanych do produkcji pojemników na żywność (puszki, cylindry, puszki itp.), lekkich przyborów kuchennych i innych sprzętów gospodarstwa domowego. Surowe aluminium po raz pierwszy wyizolował H. Oersted w 1825 r., chociaż już w 1807 r. H. Davy odkrył nieznany metal podczas obróbki gliny kwasem siarkowym. Davy nie mógł wyizolować metalu ze związków, ale nazwał go aluminium (od łacińskiego alumen - ałun) i jego tlenek - tlenek glinu (alimina); wkrótce ta nazwa metalu, przez analogię z nazwami innych metali, została zmieniona na „aluminium”, co stało się ogólnie przyjęte.
Nieruchomości. Niezwykłą właściwością aluminium jest jego lekkość; gęstość aluminium jest około trzy razy mniejsza niż stali, miedzi czy cynku. Czyste aluminium jest metalem miękkim, ale tworzy stopy z innymi pierwiastkami, co pozwala na duży zasięg użyteczne właściwości. W szeregu wartości przewodności cieplnej i przewodności elektrycznej aluminium jest po srebrze i miedzi. Aluminium jest silnie reaktywne, dlatego w naturze nie występuje w stanie wolnym. Metalowe aluminium szybko rozpuszcza się w kwasie solnym z utworzeniem chlorku AlCl3, wolniej w kwasie siarkowym z utworzeniem siarczanu Al2 (SO4) 3, ale reaguje z kwasem azotowym tylko w obecności soli rtęci. W reakcji z alkaliami tworzy gliniany, np. z NaOH tworzy NaAlO2. Aluminium wykazuje właściwości amfoteryczne, ponieważ reaguje zarówno z kwasami, jak i zasadami. W powietrzu aluminium szybko pokrywa się mocną warstwą ochronną tlenku Al2O3, która zabezpiecza je przed dalszym utlenianiem. Dlatego aluminium jest stabilne w powietrzu iw obecności wilgoci nawet przy umiarkowanym ogrzewaniu. Jeśli ochronna warstwa tlenku zostanie zerwana, to po podgrzaniu w powietrzu lub w tlenie wypala się jasnym białym płomieniem. Po podgrzaniu aluminium aktywnie reaguje z halogenami, siarką, węglem i azotem. Stopione aluminium reaguje wybuchowo z wodą. WŁAŚCIWOŚCI ALUMINIUM
Liczba atomowa 13 Masa atomowa 26,9815 Izotopy
stabilny 27
niestabilny 24, 25, 26, 28, 29
Temperatura topnienia, ° С 660 Temperatura wrzenia, ° С 2467 Gęstość, g/cm3 2,7 Twardość (Mohs) 2,0-2,9 Zawartość w skorupie ziemskiej, % (wag.) 8,13 Stany utlenienia +3
Wniosek. Od czasów starożytnych ałun był używany w medycynie jako środek ściągający, do farbowania zapraw oraz do garbowania skór. Ałun jest często określany jako mieszane siarczany metali jedno- i trójwartościowych, takich jak glin i potas (mineralny solfateryt). Rzymski naukowiec Pliniusz Starszy (I wiek naszej ery) w swojej Historii Naturalnej wymienia ałun jako sole, których właściwości badali alchemicy. Po raz pierwszy Egipcjanie użyli ałunu do garbowania skóry i do celów medycznych; oni, podobnie jak Lidyjczycy, Fenicjanie i Żydzi, wiedzieli, że niektóre kolory, takie jak indygo i koszenila, lepiej się zachowują po zmieszaniu lub nasączeniu ałunem. Krystaliczny tlenek glinu, występujący w naturze pod nazwą korund, jest używany jako materiał ścierny ze względu na jego wysoką twardość. Rubin i szafir - odmiany korundu, zabarwione zanieczyszczeniami, to kamienie szlachetne.
Zastosowanie metalicznego aluminium. Aluminium jest jednym z najlżejszych metali konstrukcyjnych (patrz tabela). Stopy uzyskiwane z aluminium po obróbce cieplnej, wraz z niską gęstością, charakteryzują się wysoką wytrzymałością i innymi ważnymi właściwościami mechanicznymi, co sprawia, że aluminium jest niezbędne do produkcji części samochodowych (tłoki i skrzynie korbowe, bloki i głowice cylindrów silników lotniczych i samochodowych, łożyska, zasilacze i obudowy), kadłub itp.). Aluminium łatwo poddaje się ciągnieniu i ciągnieniu, które wykorzystywane jest do produkcji pojemników na żywność. Przewodność elektryczna aluminium wynosi około. 61% przewodności elektrycznej miedzi, ale gęstość aluminium jest trzykrotnie mniejsza. Połączenie dobrej przewodności z wysoką odpornością na korozję w powietrzu poszerza możliwości wykorzystania kabli aluminiowych, często zbrojonych stalą, do przesyłu energii wysokiego napięcia. Aluminium posiada również wysoką przewodność cieplną, która znajduje zastosowanie w silnikach, układach chłodzenia i innych urządzeniach. Metal łatwo poleruje się mechanicznie i elektrolitycznie, dzięki czemu jest również używany do odbłyśników teleskopowych i podobnych celów. Aluminium jest szeroko stosowane jako materiał opakowaniowy i ma najwyższy wskaźnik odzysku recyklingu spośród innych materiałów opakowaniowych. Odzyskiwanie aluminium z recyklingu pozwala zaoszczędzić energię, ponieważ jej zużycie w tym przypadku jest mniejsze niż przy produkcji aluminium z rudy. W 1981 roku udział odzyskanego aluminium w produkcji opakowań do żywności wyniósł 53,2%, a do 1991 roku osiągnął 62,4% i nadal rośnie. Aluminium ma wysoką odporność na korozję dzięki tworzeniu się na jego powierzchni warstwy tlenku i dlatego jest stosowane jako materiał dachowy, poszycie, a także w reflektorach światła dziennego i podczerwieni. Odporność na korozję można go dodatkowo zwiększyć przez elektrolityczne utlenianie anodowe, znane jako anodowanie, które zwiększa grubość i przyczepność warstwy tlenku. Anodowana powierzchnia jest łatwa do malowania, ta metoda jest często stosowana w przypadku paneli architektonicznych.
(patrz również KOROZJA METALI).
Odporność na korozję aluminium w połączeniu z pięknym wygląd sprawia, że jest szeroko stosowany w chłodnictwie. Aluminium jest silnym środkiem redukującym i służy do izolowania mniej reaktywnych metali oraz jako przeciwutleniacz w produkcji stali i materiałów wybuchowych. Proszek aluminiowy jest używany w końcowa praca. Farba aluminiowa jest odporna na emisje przemysłowe i spaliny, dlatego jest szeroko stosowana jako powłoka ochronna na elewacyjnych częściach konstrukcji metalowych, zbiornikach oleju, urządzeniach kolejowych i innych konstrukcjach. Folia aluminiowa to błyszczący materiał izolacyjny używany do pakowania. produkty żywieniowe oraz do owijania ich w kuchni, jako powłoka dekoracyjna do książek, listów, a także do produkcji kondensatorów elektrycznych. Proszek aluminiowy jest używany do produkcji w metalurgii proszków dokładne szczegóły, a także służy jako dodatek do paliw stałych silników rakietowych. Mieszanka termitowa jest szeroko stosowana jako materiał spawalniczy do naprawy konstrukcji grubościennych, np. do spawania szyn stalowych.
(patrz również METALURGIA PROSZKÓW).
Stopy. Czyste aluminium, miękkie i ciągliwe, ma niewielkie zastosowanie w bezpośrednich zastosowaniach technicznych. W celu uzyskania szerokiej gamy lekkich stopów aluminium stosuje się proces Hall - Héroult (patrz również PRZEMYSŁ ALUMINIOWY). Potrzeby aeronautyki w czasie I wojny światowej przyczyniły się do intensywnego rozwoju technologii stopów aluminium. Dziś dziedzina stopów specjalnych rozwija się za pomocą różne technologie. Niektóre stopy aluminium są wykorzystywane do produkcji blach i profili, podczas gdy inne wykorzystywane są do produkcji prętów, rur, belek kątowych, skomplikowanych kształtowników i przedmiotów do obróbki ciśnieniowej. Wiele stopów może być prasowanych, ciągnionych, ciągnionych i tłoczonych w temperaturze pokojowej, inne mogą być obrabiane tylko w podwyższonych temperaturach (patrz również STOPY).
Obróbka cieplna. Najważniejszym w technologii stopów aluminium było odkrycie A. Wilma w 1911 r., że niektóre stopy poprawiają się właściwości mechaniczne w wyniku specjalnej obróbki cieplnej zwanej starzeniem. Zostało to najpierw ustalone dla stopów z miedzią i magnezem, a następnie dla wszystkich stopów. Starzenie odbywa się w dwóch etapach; w pierwszym stop jest podgrzewany do temperatury nieco niższej od temperatury topnienia aluminium, podczas gdy składniki takie jak miedź tworzą roztwór stały. Podczas szybkiego hartowania składniki stopu pozostają w roztworze stałym. W drugim etapie, przy stosunkowo niskim nagrzaniu, rozpuszczone składniki stopu są uwalniane jako niezwykle drobne cząstki w osnowie aluminiowej, poprawiając właściwości mechaniczne stopu. Ale nie wszystkie efekty wzmacniające wytrzymałość wynikają z obróbki cieplnej; niektóre z nich tłumaczy się tym, że składniki stopu tworzą roztwory stałe lub związki międzymetaliczne.
Zobacz także OBRÓBKA CIEPLNA METALI.
Odlewanie i formowanie ciśnieniowe. Odlewanie do gruntu (a dokładniej w formach gliniasto-piaskowych) służy do produkcji masywnych części, takich jak blok silnika, a do masowej produkcji małych części stosuje się odlewanie do standardowych form, w tym formowanie wtryskowe. Szeroko stosowane są formy odlewnicze wykonane z ceramiki, stali lub żeliwa (odlewanie stałe lub odlewanie na zimno). Typowy stop odlewniczy może zawierać do 8% Cu lub do 13% Si. Najczęściej spotykane aluminiowe stopy odlewnicze zawierają dodatki Mg, Ni, Fe, Mn lub Zn. Niska temperatura topnienia aluminium i jego dobre właściwości odlewnicze przyczyniają się do powszechnego stosowania odlewów aluminiowych.
Zobacz także ODLEWANIE METALI. Ponadto stosowane są półfabrykaty aluminiowe, które po obróbce cieplnej i ciśnieniowej uzyskują doskonałe właściwości. Wcześniej szeroko stosowano duraluminium - stop aluminium z 4% miedzi, wcześniej poddany obróbce cieplnej i mechanicznej. Obecnie duraluminium to szeroka gama wysokowytrzymałych stopów aluminium zawierających oprócz miedzi również mangan, magnez, krzem itp. Stopy te mają wytrzymałość na rozciąganie do 414 MPa (42,2 kg/mm2), zbliżoną do wytrzymałości ze stali niskowęglowej. Bardziej nowoczesny stop zawierający cynk ma wytrzymałość na rozciąganie do 690 MPa (70,3 kg/mm2) w temperaturze pokojowej. Stopy te są używane do produkcji części lotniczych i mogą zastąpić niektóre starsze stopy miedzi.
Stopy do obróbki na gorąco i na zimno. Aluminium i jego stopy mogą być obrabiane na zimno i na gorąco. Obróbka na gorąco niszczy strukturę wlewka i przekształca go w jednorodną drobnoziarnistą strukturę o ulepszonych właściwościach. Formowanie na gorąco i tłoczenie umożliwiają produkcję cienkich detali, których nie można uzyskać przez obróbkę na zimno. W ten sposób uzyskuje się pręt, drut, walcówkę, blachę i inne specjalne profile. Obróbka na zimno prowadzona jest w końcowej fazie w celu uzyskania głównie blachy, pręta, drutu i rur. Obróbka na zimno zwiększa wytrzymałość i twardość produktu. Ogólnie obróbka na gorąco jest stosowana do wstępnej obróbki wlewka, podczas gdy obróbka na zimno ma pierwszeństwo w końcowym etapie obróbki.
Zobacz także ELEMENTY CHEMICZNE.
LITERATURA
Bielajew A.I. Metalurgia metali lekkich. M., 1970 Przemysłowe stopy aluminium. M., 1984
Encyklopedia Colliera. - Społeczeństwo Otwarte. 2000 .
Synonimy:Zobacz, co „ALUMINIUM” znajduje się w innych słownikach:
Lub glina (oznaczenie chemiczne Al, masa atomowa 27,04) jest metalem, który nie został jeszcze znaleziony w naturze w stanie wolnym; ale w postaci związków, a mianowicie krzemianów, pierwiastek ten jest wszechobecny i rozpowszechniony; jest częścią masy skał ... Encyklopedia Brockhaus i Efron
- (glina) chem. zł. GLIN; w. w. = 27,12; bije w. = 2,6; poseł. około 700 °. Srebrzystobiały, miękki, dźwięczny metal; jest w połączeniu z kwasem krzemowym głównym składnikiem glinek, skalenia, miki; znaleźć we wszystkich glebach. Idzie do…… Słownik obcojęzyczne słowa Język rosyjski
- (symbol Al), srebrny metal biały kolor, element trzeciej grupy układ okresowy pierwiastków. Po raz pierwszy w czysta forma został uzyskany w 1827 roku. Najpopularniejszy metal w korze Globus; jego głównym źródłem jest ruda boksytu. Proces… … Naukowy i techniczny słownik encyklopedyczny
ALUMINIUM- ALUMINIUM, Aluminium (znak chemiczny A1, przy masie 27,1), najpowszechniejszy metal na powierzchni ziemi i po O i krzemie najważniejszy składnik skorupy ziemskiej. A. występuje w naturze, głównie w postaci soli kwasu krzemowego (krzemianów);... ... Wielka encyklopedia medyczna
Aluminium- to niebiesko-biały metal, charakteryzujący się szczególną lekkością. Jest bardzo plastyczny i może być łatwo walcowany, ciągniony, kuty, tłoczony, odlewany itp. Podobnie jak inne miękkie metale, aluminium również bardzo dobrze nadaje się do ... ... Oficjalna terminologia
Aluminium- (Aluminium), Al, pierwiastek chemiczny III grupy układu okresowego, liczba atomowa 13, masa atomowa 26.98154; metal lekki, mp660 °С. Zawartość w skorupie ziemskiej wynosi 8,8% wag. Aluminium i jego stopy są wykorzystywane jako materiały konstrukcyjne w ... ... Ilustrowany słownik encyklopedyczny
ALUMINIUM, patryca alu., chem. glinki metali alkalicznych, podstawa z tlenku glinu, glinki; jak również podstawa rdzy, żelaza; i miedź yari. Mężczyzna z aluminium. przypominająca ałun skamielina, uwodniony siarczan glinu. Mąż Alunit. skamielina, bardzo blisko ... ... Słownik Dalia
Temperatura topnienia aluminium charakteryzuje gradient przejścia w stan ciekły i określa parametry fizyczne pierwiastka chemicznego. Właściwości metalu pozwalają na zastosowanie go w różnych gałęziach przemysłu produkcja przemysłowa, a zdolność do tworzenia stabilnych związków znacznie poszerza zakres jego zastosowania.
Zdolność do zmiany stanu stałego w ciekły determinuje fizyczne właściwości metalu.
Charakterystyka parametrów fizycznych i technicznych aluminium
- Aluminium jest jednym z najczęstszych pierwiastków chemicznych i charakteryzuje się niską wagą oraz miękkością. Główne parametry fizyczne metalu, zdolność do tworzenia związków odpornych na działanie środowiska, pozwalają na zastosowanie go w różnych gałęziach produkcji przemysłowej.
- Metal to atrakcyjny materiał do pracy w domu. Ciepło właściwe topienia aluminium wynosi 390 kJ/kg, a do celów odlewniczych nie jest trudno wytopić je w warunkach domowych.
- Topienie metalu można przeprowadzić przez ogrzewanie powierzchniowe i wewnętrzne. Metoda zewnętrznego oddziaływania termicznego nie wymaga specjalnego sprzętu i jest stosowana w warunkach rzemieślniczych.
- Aluminium, którego temperatura topnienia zależy od czystości związku, ciśnienia, wymaga podgrzania średnio do 660 °C lub 993,5 °K, aby przejść do stanu ciekłego.
- Istnieć różne zdania w stosunku do temperatury topnienia metalu w domu, ale można je zweryfikować tylko w praktyce.
Właściwości stopów metali
Wskaźnik gradientu temperatury zmienia się dla związków metali z innymi pierwiastkami chemicznymi, które determinują ich właściwości. W przypadku stopów odlewniczych zawierających magnez i krzem wynosi 500°C.
Określone ciepło topnienia własność fizyczna pierwiastek chemiczny. W przypadku stopów wskaźnik ten charakteryzuje proces przejścia z jednego stanu skupienia do drugiego w określonym zakresie temperatur.
Temperatura początku przejścia do stanu ciekłego nazywana jest punktem solidusu (stałym), a punktem końcowym jest likwidus (ciecz). W związku z tym początek krystalizacji będzie określony przez punkt likwidusu, a koniec - przez solidus. W zakresie temperatur związek znajduje się w stanie przejściowym od fazy ciekłej do fazy stałej.
W niektórych związkach glinu z innymi pierwiastkami chemicznymi nie ma przerwy między wskaźnikami temperatury przejścia ze stanu stałego do stopu. Te stopy są nazywane eutektyczny.
Na przykład związek aluminium z 12,5% krzemem, podobnie jak czysty metal, ma temperaturę topnienia, a nie zakres. Stop ten jest odlewniczy i charakteryzuje się stałą temperaturą 577°C.
Wraz ze wzrostem ilości krzemu w stopie gradient likwidusu maleje od maksymalnej charakterystyki czystego metalu. Wśród stopów wstępnych gradient temperatury zmniejsza zużycie magnezu (450°C). W przypadku połączenia z miedzią jest to 548 °C, a z manganem tylko 658 °C.
Aluminium tworzy różne stopy z minerałami.
Większość związków składa się z kilku składników, co wpływa na szybkość krzepnięcia i topnienia materiału. Pojęcia gradientów temperatury solidus i likwidus są zdefiniowane dla nieskończonego czasu trwania procesów przejść równowagi w stan ciekły i stały.
W praktyce uwzględniane są korekty szybkości nagrzewania i schładzania kompozycji.
Wykorzystanie metalu w produkcji przemysłowej
W warunkach naturalnych aluminium ma tendencję do tworzenia cienkiej warstwy tlenku, która zapobiega reakcjom z wodą i kwasem azotowym (bez ogrzewania). Gdy folia ulega zniszczeniu w wyniku kontaktu z alkaliami, pierwiastek chemiczny działa jak czynnik redukujący.
Aby zapobiec tworzeniu się warstewki tlenkowej, do stopu dodawane są inne metale (gal, cyna, ind). Metal praktycznie nie jest narażony na procesy korozyjne. Jest materiałem bardzo poszukiwanym w różnych gałęziach przemysłu.
Aluminium i jego stopy są bardzo poszukiwane w różnych sferach ludzkiego życia.
- Aluminium jest uważane za popularny materiał do produkcji naczyń kuchennych, główny surowiec dla przemysłu lotniczego i kosmicznego. Doskonała przewodność elektryczna metalu pozwala na zastosowanie go do osadzania przewodników w mikroelektronice.
- Właściwość aluminium i jego stopów, które stają się kruche w niskich temperaturach, pozwala na zastosowanie go w technologii kriogenicznej. Odblaskowość i niski koszt, łatwość osadzania próżniowego sprawiają, że aluminium jest niezbędnym materiałem do produkcji luster.
- Zastosowanie metalu na powierzchni części turbin, platform wiertniczych nadaje stopom stali odporność na korozję. Siarczek metalu jest używany do produkcji siarkowodoru, a czyste aluminium jest używane jako środek redukujący dla rzadkich stopów z tlenków.
- Pierwiastek chemiczny stosowany jest jako składnik związków np. w brązach aluminiowych, stopach magnezu. Wraz z innymi materiałami służy do produkcji cewek w nagrzewnicach elektrycznych. Związki metali są szeroko stosowane w produkcji szkła.
- W dany czas Czyste aluminium jest rzadko używane jako materiał na biżuterię, ale jego stop ze złotem, który ma szczególny blask i zabawę, zyskuje na popularności. W Japonii do wyrobu biżuterii używa się metalu zamiast srebra.
- W przemyśle spożywczym aluminium jest zarejestrowane jako dodatek. Aluminiowe puszki do piwa są popularnym opakowaniem napojów od lat 60. XX wieku. Linia technologiczna przewiduje produkcję pojemników 0,33 i 0,5 litra. Opakowanie ma taką samą średnicę i różni się tylko wysokością.
- Główną zaletą opakowań nad szkłem jest możliwość recyklingu materiału.
- Puszki na piwo (napoje gazowane) wytrzymują ciśnienie do 6 atmosfer, mają wypukłe, grube dno i cienkie ścianki. Cechy technologii wytwarzania poprzez ciągnienie zapewniają wytrzymałość konstrukcyjną i niezawodne właściwości użytkowe pojemników.
Aluminium jest dobrze znane kurs szkolny pierwiastek chemiczny z układu okresowego pierwiastków. W większości związków wykazuje trójwartościowość, ale w wysokich temperaturach osiąga pewien stopień utlenienia. Jeden z jego najważniejszym związkiem jest tlenek glinu.
Główne cechy aluminium
Aluminium to srebrzysty metal o ciężarze właściwym 2,7*10 3 kg/m3 i gęstości 2,7 g/cm3. Lekki i plastyczny, dobry jako przewodnik prądu, ze względu na fakt, że przewodność cieplna aluminium jest dość wysoka - 180 kcal/m*h*dg (wskazano współczynnik przewodności cieplnej). Przewodność cieplna aluminium przewyższa to zżeliwne pięć razy i żelazne trzy razy.
Ze względu na swój skład metal ten można łatwo zwinąć w cienką blachę lub wciągnąć w drut. Pod wpływem powietrza na jego powierzchni tworzy się warstwa tlenku (tlenku glinu), która chroni przed utlenianiem i zapewnia wysokie właściwości antykorozyjne. Cienkie aluminium, takie jak folia lub proszek tego metalu, pali się natychmiast po podgrzaniu do wysokiej temperatury i staje się tlenkiem glinu.
Metal nie jest szczególnie odporny na agresywne kwasy. Na przykład można go rozpuścić w kwasie siarkowym lub chlorowodorowym, nawet jeśli są rozcieńczone, zwłaszcza jeśli są podgrzewane. Nie rozpuszcza się jednak ani w rozcieńczonym, ani stężonym, a jednocześnie zimnym kwasie azotowym, ze względu na powłokę tlenkową. Mają pewien wpływ na metal roztwory wodne alkalia - rozpuszcza się warstwa tlenkowa i tworzą się sole zawierające ten metal w składzie anionu - gliniany.
Wiadomo, że aluminium jest najczęściej spotykanym metalem w przyrodzie, ale po raz pierwszy w czystej postaci mogłem go zdobyć naukowiec-fizyk z Danii H. Oersted jeszcze w 1925 XIX wieku. Metal ten jest trzecim najliczniej występującym w przyrodzie wśród pierwiastków i jest liderem wśród metali. 8,8% aluminium zawiera skorupa Ziemska. Został znaleziony w mikach, skaleniach, glinach i minerałach.
Proces produkcyjny jest bardzo energochłonny, dlatego w XX wieku wybudowano i uruchomiono pierwszy duży zakład w naszym kraju. Głównym surowcem do produkcji tego metalu jest tlenek glinu. Aby go uzyskać, konieczne jest oczyszczenie minerałów zawierających aluminium lub boksyt z zanieczyszczeń. Dalej elektrolitycznie topić naturalny lub sztuczny kriolit w temperaturze nieco poniżej 1000 ºС. Następnie zaczynają stopniowo dodawać tlenek glinu i pokrewne substancje niezbędne do poprawy jakości metalu. W tym procesie tlenek zaczyna się rozkładać i uwalniane jest aluminium. Czystość powstałego metalu wynosi 99,7% i więcej.
Ten element był używany w produkcja jedzenia jako folia i sztućce, w budownictwie jej stopy z innymi metalami, w lotnictwie, elektrotechnice jako zamiennik miedzi do kabli, jako dodatek stopowy w metalurgii, aluminiumotermii i innych gałęziach przemysłu.
Jaka jest temperatura topnienia metali?
Temperatura topnienia metali to wartość temperatury nagrzewania metalu, przy której rozpoczyna się proces przejścia ze stanu początkowego do innego, czyli proces odwrotny do krystalizacji (krzepnięcia), ale nierozerwalnie z nim związany.
Tak więc w celu topienia metal jest podgrzewany z zewnątrz do temperatury topnienia i nadal jest podgrzewany, aby pokonać granicę przejścia fazowego. Najważniejsze jest to, że wskaźnik temperatury topnienia oznacza temperaturę, w której metal znajduje się w równowadze fazowej, to znaczy pomiędzy cieczą a ciałem stałym. Innymi słowy, istnieje jednocześnie w obu stanach. I do topienia musisz go ogrzać bardziej niż temperatura graniczna aby proces przebiegał we właściwym kierunku.
Warto powiedzieć, że tylko dla czystych kompozycji temperatura topnienia jest stała. Jeśli metal zawiera zanieczyszczenia, spowoduje to przesunięcie granicy przejścia fazowego, a zatem temperatura topnienia będzie inna. Wynika to z faktu, że kompozycja z zanieczyszczeniami ma inną strukturę krystaliczną, w której atomy oddziałują ze sobą w różny sposób. W oparciu o tę zasadę metale można podzielić na:
- łatwotopliwe, jak np. rtęć i gal (temperatura topnienia do 600°C)
- średniotopliwe to aluminium i miedź (600-1600 °C)
- materiał ogniotrwały - molibden, wolfram (ponad 1600 ° C).
Znajomość wskaźnika temperatury topnienia jest niezbędna zarówno przy produkcji stopów do prawidłowego obliczania ich parametrów, jak i eksploatacji wyrobów z nich, gdyż wskaźnik ten określa ograniczenia ich stosowania. Przez długi czas dla wygody fizycy podsumował te dane w jednej tabeli. Istnieją tabele temperatur topnienia zarówno metali, jak i ich stopów.
Temperatura topnienia aluminium
Topienie - proces obróbki metali, zwykle w specjalnych piecach w celu uzyskania stopu odpowiednia jakość w stanie ciekłym. Jak wspomniano powyżej, aluminium należy do metali średniotopliwych i topi się po podgrzaniu do temperatury 660ºС. W produkcji wyrobów metalowych temperatura topnienia wpływa na wybór piec lub urządzenie do topienia i odpowiednio wykorzystywane do odlewania form ogniotrwałych.
Podana temperatura dotyczy procesu topienia. czyste aluminium. Ponieważ w czystej postaci jest rzadziej używany, a wprowadzenie zanieczyszczeń do jego składu zmienia temperaturę topnienia. Stopy aluminium są produkowane do zmienić dowolne jego właściwości, np. zwiększyć wytrzymałość lub odporność na ciepło. Jako dodatki są używane:
- magnez
- krzem
- mangan.
Dodatek zanieczyszczeń pociąga za sobą spadek przewodności elektrycznej, pogorszenie lub poprawę właściwości korozyjnych oraz wzrost gęstości względnej.
Zwykle dodatek innych pierwiastków do metalu powoduje obniżenie temperatury topnienia stopu, ale nie zawsze. Na przykład dodatek miedzi w objętości 5,7% prowadzi do obniżenia temperatury topnienia do 548ºС. Powstały stop nazywa się duraluminium, jest poddawany dalszemu utwardzaniu termicznemu. A związki glinowo-magnezowe topią się w temperaturze 700 - 750ºС.
Podczas procesu topienia wymagana jest ścisła kontrola temperatury topnienia, a także obecność gazów w składzie, które są wykrywane przez próbki technologiczne lub ekstrakcję próżniową. Na końcowym etapie produkcji stopów aluminium są one modyfikowane.
Zadanie polega więc na stopieniu niewielkiej ilości aluminium (na początek) aż do uzyskania stabilnej fazy ciekłej i odlaniu jej. Budżet: 0 rub. , do dyspozycji tylko kuchenka gazowa i improwizowane (stopowe)) materiały). Czas przed przyjazdem żony: 2 godziny. Udać się!
1. Piec- puszka o średnicy 100 mm. Na dole znajduje się otwór na wejście płomienia, tygiel stoi na trzech wielorybach ze śrubami wewnątrz słoika, 20 mm od dna (ryc. 1). Płomień musi opływać tygiel, tworząc poduszkę z gorącym powietrzem – to rozwiązuje problem nr 1: ogromne straty ciepła przez promieniowanie i konwekcję, gdy otwarty tygiel jest ogrzewany palnikiem.
2. Tygiel- puszka blaszana o średnicy 70mm. Tygiel musi być zamknięty pokrywką, aby zmniejszyć straty ciepła. Istnieje ryzyko przypalenia dna, więc woda i piasek są pod ręką, woda wylewa się na piec (jednocześnie chroni piec przed przegrzaniem). Tygiel nagrzewa się bardziej od krawędzi, ryzyko przypalenia środka jest minimalne.
3. Palnik zaprojektowany na bazie konwencjonalnego palnika. Przede wszystkim zdejmowany jest rozdzielacz płomieni i montowany jest odcinek rury - ja użyłem ~10mm średnicy i ~40mm długości (rys. 2). Większa średnica otworu wylotowego w porównaniu do standardowego sprawia, że płomień nie wygasa przy większej ilości dostarczanego gazu (to był problem nr 2). I teraz główny sekret palniki - za pomocą drutu rura jest mocowana dalej niż wylot! W ten sposób gaz zasysa powietrze, a mieszanina gaz-powietrze z dużą prędkością (jest to ważne, aby mieszanina nie miała czasu na spalenie) jest wrzucana do pieca i tam spala się, opływając tygiel ze wszystkich stron (rys. 3). Jednocześnie płomień jest przezroczysty niebieski, bez sadzy itp. - pali się bardzo dobrze (na zdjęciu 3 palnik pracuje z pełną mocą, chociaż płomień nie jest widoczny). Na wszelki wypadek pomieszczenie jest dobrze wentylowane.
Tygiel jest natychmiast podgrzewany do czerwonego koloru. Dodaję aluminium (drut), zamykam pokrywkę - zaczyna się topienie (rys. 4). Metal topi się, żużel unosi się i/lub osiada na dnie. Ze względów bezpieczeństwa proces nie jest pozostawiony bez nadzoru przez minutę. Metal dodaje się stopniowo co 5 minut. W sumie zajęło to około 20 minut (może być szybciej, przyzwyczajenie się do tego zajęło mi więcej czasu). Następnie dodaję sól, usuwam toksyny i – voila! Doskonały ciekły metal ( rys. 5), odpowiedni do odlewania małych produktów. Metal wlewamy do blaszanej puszki, otrzymujemy sztabkę ważącą ok. 100g (rys. 6). Problem rozwiązany!
Wyniki. Według wstępnych szacunków łatwo jest stopić w takim piekarniku do 0,5 kg, do ~ 1 kg (330 ml - objętość słoika) trzeba spróbować. W przyszłości, ponieważ wszystko działa, będzie można ulepszyć projekt i zoptymalizować proces: jednoznacznie zastąpić tygiel stalą nierdzewną, bardziej poprawnie topić i odgazowywać metal, zastanawiać się nad problemami z odlewaniem itp. Teraz trzeba zatrzeć ślady, żeby żona mogła tam usmażyć swoje kotlety, jakby nic się nie stało. Ja to zrobiłem!
Dzięki forum za informacje i wsparcie.
