külçe - Ingot

Kalıptan çıkarıldıktan sonra alüminyum külçe
Bir kalıba erimiş altın Dökme La Luz Altın Madeninde içinde Siuna , Nikaragua 1959 hakkında.

Bir külçe nispeten saf malzeme, genellikle bir parça metal edilir dökme daha fazla işleme için uygun olan bir şekil. Çelik üretiminde yarı mamul döküm ürünleri arasında ilk adımdır . Külçeler, yararlı bir nihai ürün üretmek için genellikle soğuk/sıcak işleme, kesme veya öğütme gibi ikinci bir şekillendirme prosedürü gerektirir. Dökme halde hazırlanan metalik olmayan ve yarı iletken malzemeler, özellikle kalıba dayalı yöntemlerle döküldüklerinde külçe olarak da adlandırılabilir. Değerli metal külçeler, para birimi olarak (başka şekillerde işlenerek veya işlenmeden) veya altın külçelerinde olduğu gibi para rezervi olarak kullanılabilir .

Türler

Külçeler genellikle saf veya alaşımlı metalden yapılır, erime noktasının ötesine ısıtılır ve kalıp soğutma yöntemi kullanılarak bir çubuk veya bloğa dökülür.

Özel bir durum, erimiş bir eriyikten çekerek yapılan polikristal veya tek kristal külçelerdir.

Tek kristal

Malzemelerin tek kristal külçeleri ( bules olarak adlandırılır ) Czochralski işlemi veya Bridgeman tekniği gibi yöntemler kullanılarak büyütülür (kristal büyütme) .

Boules, yarı iletken (örneğin elektronik yonga levhaları , fotovoltaik hücreler ) veya endüstriyel ve mücevherat kullanımı için iletken olmayan inorganik bileşikler (örneğin, sentetik yakut, safir) olabilir.

Tek kristal metal külçeleri, yüksek saflıkta yarı iletken külçeler üretmek için kullanılana benzer şekilde, yani vakumlu indüksiyon arıtma ile üretilir. Mühendislik metallerinin tek kristal külçeleri, tane sınırlarının olmaması nedeniyle çok yüksek mukavemetleri nedeniyle ilgi çekicidir . Üretim yöntemi, basit döküm yoluyla değil , tek kristal dendrit yoluyladır . Olası kullanımlar türbin kanatlarını içerir .

Bakır alaşımları

Amerika Birleşik Devletleri'nde, pirinç ve bronz külçe yapım endüstrisi 19. yüzyılın başlarında başladı. ABD pirinç endüstrisi 1850'lerde bir numaralı üretici haline geldi. İngilizler tüm bakır cevherinin işlenmek üzere İngiltere'ye gönderilmesini talep ettikleri için sömürge zamanlarında pirinç ve bronz endüstrileri neredeyse yoktu . Bakır bazlı alaşım külçeleri yaklaşık 20 pound (9,1 kg) ağırlığındaydı.

imalat

Kalıp döküm külçenin kristal yapısı

Külçeler, erimiş bir sıvının (eriyik olarak bilinir) bir kalıp içinde soğutulmasıyla üretilir. Külçe imalatının birkaç amacı vardır.

İlk olarak, eriyiğin soğutulmasıyla oluşan yapı malzemenin fiziksel özelliklerini kontrol ettiğinden, kalıp tamamen katılaşacak ve daha sonraki işlemler için gerekli olan uygun bir tane yapısını oluşturacak şekilde tasarlanmıştır .

İkinci olarak, kalıbın şekli ve boyutu, külçe işleme ve sonraki işlemlerde kolaylık sağlamak için tasarlanmıştır. Son olarak, kalıp, eriyik israfını en aza indirecek ve külçenin çıkarılmasına yardımcı olacak şekilde tasarlanmıştır, çünkü eriyik veya külçe kaybı, bitmiş ürünlerin üretim maliyetlerini artırır.

Sıvı eriyik ve katılaştırma prosesinin fiziksel özelliklerine uyacak şekilde seçilebilen kalıp için çeşitli tasarımlar mevcuttur. Kalıplar üstten, yatay veya aşağıdan yukarıya dökümde bulunabilir ve oluklu veya düz duvarlı olabilir. Oluklu tasarım, daha geniş bir temas alanı sayesinde ısı transferini artırır. Kalıplar, ısı transferi gereksinimlerine bağlı olarak ya katı "büyük" tasarım, kum döküm (örneğin pik demir için) veya su soğutmalı kabuklar olabilir. Eşit olmayan soğutma nedeniyle çatlak oluşumunu önlemek için külçe kalıplar inceltilir. Sıvıdan katıya geçiş, sabit bir malzeme kütlesi için ilişkili bir hacim değişikliğine sahip olduğu için bir çatlak veya boşluk oluşumu meydana gelir. Bu külçe kusurlarının oluşumu, döküm külçeyi işe yaramaz hale getirebilir ve yeniden eritilmesi, geri dönüştürülmesi veya atılması gerekebilir.

Bir çelik fabrikasında külçe dökme
Yeniden erimiş kalay ile etkilenen kalay haşere de külçe kalıplarına dökülür Rock Island Arsenal Ortak Üretim ve Teknoloji Merkezi'nde , Rock Island, Illinois .

Kristal bir malzemenin fiziksel yapısı büyük ölçüde erimiş metalin soğutulması ve çökeltilmesi yöntemiyle belirlenir. Dökme işlemi sırasında, külçe duvarlarla temas halinde olan metal hızla soğur ve soğutulmakta olan sıvıya ve kalıbın soğutma hızına bağlı olarak ya sütunlu bir yapı ya da muhtemelen eş eksenli dendritlerden oluşan bir "soğuk bölge" oluşturur .

Üstten dökülen bir külçe için, sıvı kalıp içinde soğudukça, farklı hacim etkileri, sıvının tepesinin geri çekilmesine neden olur ve sonunda kalıp tepesinde kavisli bir yüzey bırakır ve bu yüzey sonunda külçeden işlenmesi gerekebilir. Kalıp soğutma etkisi, birkaç ilişkili bölgeye sahip ilerleyen bir katılaşma cephesi yaratır, duvara daha yakın bir yerde katılaşan eriyikten ısı çeken katı bir bölge vardır, alaşımlar için katı sonucu olan "duygusal" bir bölge olabilir. - alaşımın faz diyagramındaki sıvı denge bölgeleri ve bir sıvı bölge. Ön ilerleme hızı, katılaşma bölgesinde dendritlerin veya çekirdeklerin oluşması gereken süreyi kontrol eder. Bir alaşımdaki duygusal bölgenin genişliği, kalıbın ısı transfer özelliklerini ayarlayarak veya sıvı eriyik alaşım bileşimlerini ayarlayarak kontrol edilebilir.

Külçe işleme için sürekli döküm yöntemleri de mevcuttur; bu sayede, soğutulmuş katı malzemenin sürekli olarak alınması ve döküm işlemine erimiş bir sıvının eklenmesiyle sabit bir katılaşma cephesi oluşturulur.

ABD'deki alüminyum külçelerin yaklaşık yüzde 70'i , çatlamayı azaltan doğrudan soğuk döküm işlemi kullanılarak dökülüyor . Gerilim kaynaklı çatlaklar ve alın deformasyonu nedeniyle külçelerin toplam yüzde 5'i hurdaya ayrılmalıdır .

Tarihi külçeler

Plano-dışbükey külçeler , metalurji tarihi hakkında bilgi sağlamak için çalışılan geniş çapta dağılmış arkeolojik eserlerdir .

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

  • Chalmers, Bruce (1977). Katılaşma Prensipleri . Huntington, New York: Robert E. Krieger Yayıncılık Şirketi. ISBN'si 0-88275-446-7.
  • Schlenker, BR (1974). Malzemelere Giriş . Jakaranda Basın.

Dış bağlantılar