கால்வலூம் எஃகுச் சுருளின் கலவைக்கும் செயல்திறனுக்கும் இடையிலான உறவு குறித்த ஆழ்ந்த ஆய்வு

கட்டிடத் திரைச் சுவர்கள், சாதன உறைகள் மற்றும் ஒளிமின்னழுத்தத் தாங்கிகள் போன்ற துறைகளில், அரிப்பு எதிர்ப்பு மற்றும் செலவுத் திறன் ஆகிய இரட்டை நன்மைகள் காரணமாக, கால்வலூம் எஃகுச் சுருள்கள், பாரம்பரிய கால்வனைஸ் செய்யப்பட்ட எஃகுச் சுருள்களுக்குப் பதிலாகப் படிப்படியாக முதன்மைத் தேர்வாக மாறி வருகின்றன. பொறியியல் கொள்முதலில் ஒரு முக்கியக் கருத்தாக இருக்கும் கால்வலூம் எஃகுச் சுருளின் விலையாக இருந்தாலும் சரி, அல்லதுASTM A792 கலவாலூம்உற்பத்தித் தரநிலைகளில் விவரக்குறிப்புகள் தெளிவாக வரையறுக்கப்பட்டுள்ள போதிலும், மையச் செயல்திறனில் உள்ள வேறுபாடுகள் கலவையின் துல்லியமான கட்டுப்பாட்டிலிருந்து உருவாகின்றன. இன்று, கல்வாலூம் எஃகுச் சுருள்களின் (கல்வாலூம் ரோல், எஃகுச் சுருள் கல்வாலூம் போன்றவை உட்பட) செயல்திறன் இரகசியங்களை வெளிக்கொணர, நாம் கலவைப் பகுப்பாய்விலிருந்து தொடங்குவோம்.
I. கால்வலூம் எஃகுச் சுருளின் உள்ளகக் கலவைப் பகுப்பாய்வு
கல்வாலூம் எஃகு சுருள்களின் செயல்திறன், அதன் “அடிப்படைப் பொருள்” மற்றும் “மேற்பூச்சு” ஆகிய இரண்டாலும் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. கூறுகளின் வெவ்வேறு விகிதாச்சாரங்கள், இறுதித் தயாரிப்பின் பயன்பாட்டுச் சூழல்களை நேரடியாகப் பாதிக்கின்றன. உதாரணமாக, அதிக அரிப்புத் தடுப்புத் திறன் தேவைப்படும் கல்வாலூம் எஃகு சுருள் Az150-இன் கலவை வடிவமைப்பு, சாதாரண கல்வாலூம் சுருளின் வடிவமைப்பிலிருந்து கணிசமாக வேறுபடுகிறது.
1. பூச்சுக் கலவை: அலுமினியம், துத்தநாகம் மற்றும் சிலிக்கான் ஆகியவற்றின் “பொன்னான விகிதம்”

அலுமினியம்-துத்தநாகப் பூச்சு என்பது ஒரு ஒற்றை உலோகம் அல்ல, மாறாக அலுமினியம் (55%), துத்தநாகம் (43.5%), மற்றும் சிலிக்கான் (1.5%) ஆகியவற்றின் ஒரு உலோகக் கலவை அமைப்பாகும். இந்த விகிதமே நீண்ட காலப் பயன்பாட்டின் மூலம் சரிபார்க்கப்பட்ட உகந்த தீர்வாகும்.
* அலுமினியம் (Al): பூச்சின் “அரிப்பை எதிர்க்கும் மையப்பகுதி”. அலுமினியம், எஃகுச் சுருளின் மேற்பரப்பில் ஒரு அடர்த்தியான Al₂O₃ ஆக்சைடு படலத்தை உருவாக்குகிறது. இது அமில மழை மற்றும் உப்புத் தெளிப்பு போன்ற கடுமையான சூழல்களில் ஏற்படும் அரிப்பை எதிர்க்கும் திறன் கொண்டது. சாதாரண துத்தநாகம் பூசப்பட்ட எஃகுச் சுருள்களை விட, அலுமினியம்-துத்தநாகம் பூசப்பட்ட எஃகுச் சுருள்கள் 3-5 மடங்கு அதிக அரிப்புத் தடுப்புத் திறனைக் கொண்டிருப்பதற்கு இதுவே முக்கியக் காரணமாகும்.
* துத்தநாகம் (Zn): இது “தியாக மின்முனைப் பாதுகாப்பு” என்ற பாத்திரத்தை வகிக்கிறது. பூச்சில் கீறல் ஏற்படும்போது, ​​துத்தநாகம் ஆக்ஸிஜனுடன் முன்னுரிமை அடிப்படையில் வினைபுரிந்து, அடிப்படையான எஃகு துருப்பிடிப்பதைத் தடுக்கிறது. அதே நேரத்தில், துத்தநாகத்தின் இருப்பு பூச்சின் நெகிழ்வுத்தன்மையையும் மேம்படுத்துகிறது, இதனால் கல்வாலூம் உருளை வளைவதற்கும் முத்திரையிடுவதற்கும் எளிதாகிறது;
* சிலிக்கான் (Si): “பூச்சு ஒட்டுதல்” சிக்கலைத் தீர்க்கிறது. அலுமினியத்திற்கும் இரும்பிற்கும் இடையே வினைபுரிந்து, உடையக்கூடிய மற்றும் கடினமான Fe-Al இடை உலோகச் சேர்மங்கள் உருவாவதை சிலிக்கான் தடுக்கிறது. இதனால், பூச்சு உரிந்துபோகும் அபாயம் குறைகிறது. சிலிக்கானின் இந்த நிலைப்படுத்தும் விளைவு, தடிமனான கல்வாலூம் ஸ்டீல் காயில் Az150-க்கு (AZ150 என்பது ஒரு சதுர மீட்டருக்கு 150 கிராம் பூச்சு எடையைக் குறிக்கிறது) மிகவும் முக்கியமானது.
2. அடித்தளக் கலவை: குறைந்த கார்பன் எஃகின் “அடிப்படை உத்தரவாதம்”

அடி மூலக்கூறுகால்வலூம் எஃகு சுருள்கள்இது பெரும்பாலும் குறைந்த கார்பன் எஃகினால் (கார்பன் உள்ளடக்கம் ≤0.12%) ஆனது, மேலும் இதில் சிறிய அளவிலான மாங்கனீசு (0.3-0.6%) மற்றும் பாஸ்பரஸ் (≤0.045%) சேர்க்கப்பட்டுள்ளன: கார்பன் (C): அதிகப்படியான கார்பன் உள்ளடக்கம் மூலப்பொருளை மிகவும் கடினமாக்கி, செயலாக்கத்தின் போது விரிசல் ஏற்பட வழிவகுக்கும்; மிகக் குறைந்த உள்ளடக்கம் எஃகு சுருளின் வலிமையைக் குறைக்கும். எனவே, குறைந்த கார்பன் எஃகின் கார்பன் உள்ளடக்கம் "வலிமை மற்றும் செயலாக்கத்திறன் சமநிலை வரம்பிற்குள்" கண்டிப்பாகக் கட்டுப்படுத்தப்பட வேண்டும்; மாங்கனீசு (Mn): ஒரு சிறிய அளவு மாங்கனீசு, நீளும் தன்மையை குறிப்பிடத்தக்க அளவில் பாதிக்காமல் மூலப்பொருளின் வளைவு வலிமையை மேம்படுத்தும், இதனால் இது சுமை தாங்கும் பயன்பாடுகளுக்கு (சூரிய ஒளி அடைப்புக்குறிகளுக்கான எஃகு சுருள் கல்வாலூம் போன்றவை) ஏற்றதாக அமைகிறது; பாஸ்பரஸ் (P): பாஸ்பரஸ் எஃகின் உடையக்கூடிய தன்மையை அதிகரிக்கிறது, எனவே மூலப்பொருளில் உள்ள பாஸ்பரஸ் உள்ளடக்கம் கண்டிப்பாகக் கட்டுப்படுத்தப்பட வேண்டும், இது ASTM A792 கல்வாலூம் தரநிலையில் தெளிவாகக் குறிப்பிடப்பட்டுள்ள குறிகாட்டிகளில் ஒன்றாகும்.
II. இசையமைப்புக்கும் முக்கிய செயல்திறன் பண்புகளுக்கும் இடையிலான தொடர்பு: இசையமைப்பைப் புரிந்துகொள்வது, சில பண்புகள் ஏன் அவ்வாறு வெளிப்படுகின்றன என்பதைத் தெளிவாகக் காண நமக்கு உதவுகிறது.கால்வலூம் சுருள்கள்சில வெளிப்புறக் கட்டுமானப் பணிகளுக்குப் பொருத்தமானவை, மற்றவை வீட்டு உபயோகப் பொருட்களின் உள் உறைகளுக்குப் பொருத்தமானவை—இதன் சாராம்சம், கலவைச் சரிசெய்தல்களின் விளைவாக ஏற்படும் செயல்திறன் வேறுபாடுகளில்தான் அடங்கியுள்ளது.

1. அரிப்பு எதிர்ப்புத்திறன்: அலுமினியத்தின் அளவே “பாதுகாப்பு அளவைத்” தீர்மானிக்கிறது. அரிப்பு எதிர்ப்புத்திறன் என்பது இதன் முக்கிய போட்டித்திறன் ஆகும்.கால்வலூம் ரோல்கள்மேலும், கலவையுடனான அதன் தொடர்பு குறிப்பாக நேரடியானது: பூச்சின் அலுமினிய உள்ளடக்கம் 50% முதல் 55% ஆக அதிகரிக்கும்போது, ​​Al₂O₃ ஆக்சைடு படலத்தின் அடர்த்தி குறிப்பிடத்தக்க அளவில் மேம்படுகிறது. கடற்கரையோர உப்புத் தெளிப்புச் சூழல்களில், எஃகுச் சுருளின் அரிப்புத் தடுப்புக் காலம் 10 ஆண்டுகளில் இருந்து 20 ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக நீட்டிக்கப்படலாம். சிலிக்கான் உள்ளடக்கம் 1%-க்கும் குறைவாக இருந்தால், அது பூச்சுக்கும் அடி மூலக்கூறுக்கும் இடையிலான ஒட்டுதலைக் குறைத்து, உப்புத் தெளிப்புச் சோதனைகளில் பூச்சு கொப்புளங்கள் ஏற்பட வழிவகுக்கும்; அது 2%-க்கும் அதிகமாக இருந்தால், அது பூச்சின் உடையக்கூடிய தன்மையை அதிகரித்து, அதன் அரிப்புத் தடுப்பு நீடித்துழைப்பைக் குறைக்கும். இதனால்தான் கல்வாலூம் எஃகுச் சுருள் AZ150, AZ100-ஐ (ஒரு சதுர மீட்டருக்கு 100 கிராம் பூச்சு) விட வலுவான அரிப்புத் தடுப்பைக் கொண்டுள்ளது – பூச்சு தடிமனாக இருப்பது மட்டுமல்லாமல், அலுமினியம்-துத்தநாகம்-சிலிக்கான் விகிதமும் உயர் பாதுகாப்புத் தேவைகளுக்கு மிகவும் பொருத்தமானதாக உள்ளது.
2. இயந்திரவியல் பண்புகள்: அடித்தளத்தின் கலவையே “வலிமை மற்றும் செயலாக்கத்திறனில்” ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது.
வலிமை: மூலப்பொருளின் மாங்கனீசு உள்ளடக்கத்தில் ஏற்படும் ஒவ்வொரு 0.1% அதிகரிப்பிற்கும், எஃகு சுருளின் வளைவு வலிமை 5-8 MPa வரை அதிகரிக்கக்கூடும். எனவே, பளு தாங்கும் பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படும் கல்வாலூம் எஃகு சுருளில், மாங்கனீசு உள்ளடக்கம் 0.5-0.6% அளவில் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது.
செயலாக்கத்திறன்: உபகரண உறைகள் போன்ற, சிக்கலான முத்திரையிடல் தேவைப்படும் பயன்பாடுகளுக்கு, 0.1% அல்லது அதற்கும் குறைவான கார்பன் உள்ளடக்கம் கொண்ட அடிமூலங்கள் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகின்றன. அதே சமயம், முத்திரையிடும் போது பூச்சு விரிசல் அடைவதைத் தடுக்க, பூச்சின் சிலிக்கான் உள்ளடக்கம் சுமார் 1.5% ஆகக் குறைக்கப்படுகிறது. 3. உயர் வெப்பநிலை எதிர்ப்புத்திறன்: அலுமினியத்தின் “உயர் வெப்பநிலை நிலைத்தன்மை” என்ற நன்மை.
அலுமினியத்தின் உருகுநிலை (660℃) துத்தநாகத்தின் உருகுநிலையை (419℃) விட மிகவும் அதிகம், எனவே, அலுமினியம் பூசப்பட்ட துத்தநாக எஃகு சுருள்களின் உயர் வெப்பநிலை எதிர்ப்புத்திறன், துத்தநாகம் பூசப்பட்ட எஃகு சுருள்களை விட மிகவும் சிறந்தது.
200℃-க்குக் குறைவான சூழல்களில் (உதாரணமாக, அடுப்பு உட்பூச்சுகளில்), பூச்சின் செயல்திறன் நிலையாக உள்ளது;
300℃ போன்ற குறுகிய கால உயர் வெப்பநிலையிலும்கூட, Al₂O₃ படலமானது பூச்சின் ஆக்சிஜனேற்றத்தைத் தடுக்கிறது. இதுவே, கல்வாலூம் ரோல் புகைபோக்கிகள் மற்றும் உயர்-வெப்பநிலை குழாய் உறைப்பூச்சுகளுக்குப் பொருத்தமானதாக இருப்பதற்கான முக்கியக் காரணமாகும்.

III. கலவை, செயல்திறன் மற்றும் கால்வலூம் எஃகுச் சுருளின் விலை ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான தொடர்பு

கொள்முதல் செய்யும் போது பலர் ஆச்சரியப்படுகிறார்கள்: ஒரே விவரக்குறிப்புகளைக் கொண்ட கல்வாலூம் சுருளின் விலை வித்தியாசம் ஏன் ஒரு டன்னுக்கு 100-200 யுவான் வரை எட்டுகிறது? சாராம்சத்தில், இந்த விலை வித்தியாசம் கூறுகளின் செலவைப் பிரதிபலிக்கிறது: பூச்சுச் செலவு: அலுமினியத்தின் சந்தை விலை துத்தநாகத்தை விட 2-3 மடங்கு அதிகம். எனவே, பூச்சில் அலுமினியத்தின் அளவு அதிகமாக இருந்தால் (எ.கா., AZ90 உடன் ஒப்பிடும்போது AZ150), செலவும் அதிகமாக இருக்கும், மேலும் கல்வாலூம் எஃகு சுருளின் விலையும் அதிகமாக இருக்கும். மூலப்பொருட்களின் செலவு: குறைந்த கார்பன் எஃகில் மாங்கனீசு உள்ளடக்கம் அதிகமாகவும், பாஸ்பரஸ் உள்ளடக்கம் குறைவாகவும் இருந்தால், உருக்குதல் செலவு அதிகமாக இருக்கும், மேலும் அதற்கேற்ற கல்வாலூம் எஃகு சுருளின் விலையும் அதிகமாக இருக்கும். தரநிலைச் செலவு: ASTM A792 கல்வாலூம் தரநிலைக்கு இணங்கும் தயாரிப்புகள் கடுமையான கூறு சகிப்புத்தன்மை கட்டுப்பாட்டைக் கொண்டுள்ளன (எ.கா., அலுமினிய உள்ளடக்க விலகல் ≤ ±1%), உற்பத்தியின் போது அதிக கழிவு விகிதம் மற்றும் தரமற்ற தயாரிப்புகளை விட 5-8% அதிக விலை ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளன. IV. நடைமுறைப் பயன்பாட்டு வழக்கு: கலவைத் தேர்வின் முக்கியத்துவம்

ஒரு கடலோர கட்டுமானத் திட்டம் இரண்டு வகையான கால்வலூம் எஃகு சுருள்களை ஒப்பிட்டது: சாதாரண கால்வலூம் சுருள் (50% அலுமினியம், 1% சிலிக்கான்): 3 வருட பயன்பாட்டிற்குப் பிறகு குறிப்பிட்ட இடங்களில் அரிப்பு ஏற்பட்டது; கால்வலூம் எஃகு சுருள் Az150 (55% அலுமினியம், 1.5% சிலிக்கான்), இது ASTM A792 தரத்திற்கு இணங்குகிறது: 5 வருட பயன்பாட்டிற்குப் பிறகு குறிப்பிடத்தக்க அரிப்பு ஏற்படவில்லை, மேலும் புயல் தாக்கத்தின் போது உருக்குலைவு ஏற்படவில்லை (சிறந்த இயந்திர பண்புகள்). அந்தத் திட்டம் இறுதியில் பிந்தையதைத் தேர்ந்தெடுத்தது. கால்வலூம் எஃகு சுருளின் ஆரம்ப விலை ஒரு டன்னுக்கு 150 யுவான் அதிகமாக இருந்தபோதிலும், அதன் சேவைக்காலம் 10 ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக நீட்டிக்கப்பட்டது, இதன் விளைவாக ஒட்டுமொத்த நீண்ட கால செலவும் குறைவாக இருந்தது.

முடிவுரை: கால்வலூம் எஃகுச் சுருள்களின் கலவை வடிவமைப்பு என்பது "தேவைகளைத் துல்லியமாகப் பொருத்தும்" ஒரு செயல்முறையாகும்: அதிக அரிப்பு எதிர்ப்பிற்காக AZ150 (அதிக அலுமினியம், அதிக சிலிக்கான்) தேர்ந்தெடுக்கப்படுகிறது; சிக்கலான செயலாக்கத்திற்காகக் குறைந்த சிலிக்கான், குறைந்த கார்பன் கொண்ட அடி மூலக்கூறுகள் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகின்றன; மற்றும் ஏற்றுமதித் திட்டங்களுக்காக ASTM A792 தரநிலை தயாரிப்புகள் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகின்றன. ஒளிமின்னழுத்த மற்றும் புதிய ஆற்றல் தொழில்களின் எதிர்கால வளர்ச்சியுடன், கலவை உகப்பாக்கம் (அதாவது அரிப்பு எதிர்ப்பை மேம்படுத்துவதற்காக மிகச் சிறிய அளவில் அரிய புவித் தனிமங்களைச் சேர்ப்பது போன்றவை) அலுமினியமாக்கப்பட்ட துத்தநாக எஃகுச் சுருள்களுக்கான ஒரு முக்கியமான வளர்ச்சித் திசையாக மாறும், மேலும் அவற்றின் பயன்பாட்டு எல்லைகளை விரிவுபடுத்தும்.