نقطه‌ی ذوب فلزات

دانستن نقاط ذوب فلزات مختلف برای نصابان و جوشکارها حائز اهمیت است. فلزات به‌تدریج ذوب می‌شوند، زیرا فلز گرما را جذب می‌کند. پیش از اینکه یک قطعه فلز به نقطه ذوب کامل برسد، ممکن است شروع به نرم شدن و پیچ خوردن کند. به‌طور ساده و کلی نقطه ذوب فلز را به‌عنوان نقطه‌ای در نظر می‌گیریم که در آن فلز کاملاً مایع (سیال) شده است.

هنگام اتصال فلزات با نقاط ذوب بسیار متفاوت، مانند مس و فولاد، لحیم‌کاری ممکن است انتخاب بهتری نسبت به جوشکاری باشد. در لحیم‌کاری، از مشعل اكسی استیلن برای گرم كردن فلز پرکننده، به‌طور نمونه آلیاژ برنجی، استفاده می‌شود كه نقطه ذوب كمتری نسبت به دو قسمت فلزی دارد. همان‌طور که پرکننده ذوب می‌شود، به داخل محل اتصال کشیده می‌شود و وقتی خنک شد، جامد می‌شود. دو قسمت که به هم وصل می‌شوند هرگز به نقطه ذوب آن‌ها نمی‌رسند و این به این معنی است که اتصال دائمی نیست.

نقظه‌ی ذوب فلز چیست؟

نقطه ذوب فلز به دمایی اشاره دارد که فلز از حالت جامد به حالت مایع تبدیل می‌شود. این دما برای هر فلز خاصی متفاوت است و به عنوان یک خصوصیت فیزیکی مهم برای هر فلز در نظر گرفته می‌شود. زمانی که دمای محیط بر نقطه ذوب فلز افزایش یابد، اتم‌ها و یون‌های فلز شروع به حرکت دارایی دسته‌ای بیشتر می‌کنند تا به اندازه کافی جذب انرژی برای قدرت متقابل کافی برای انجام حرکت‌های آزاد و پرش به دست آورند و از حالت جامد به حالت مایع تبدیل شوند.

دانستن دمای ذوب فلز بسیار مهم است زیرا:

1. تولید و فرآوری: در صنایع فلزی مانند ریخته‌گری، فوراژ، پرس و... دانستن دمای ذوب فلز ضروری است. با داشتن اطلاعات دقیق درباره دمای ذوب، فرآیندهای تولید و فرآوری فلزات بهبود می‌یابد و عملکرد بهتری دارند.
2. طراحی مواد: در طراحی و توسعه مواد جدید، مهم است که دمای ذوب فلزات مورد استفاده مشخص شود. این اطلاعات به مهندسان و دانشمندان اجازه می‌دهد تا مواد با ویژگی‌های دقیق و مطلوب برای کاربردهای خاص طراحی کنند.
3. کنترل دما در فرآیندهای صنعتی: دانستن دمای ذوب فلزات اهمیت زیادی در کنترل فرآیندهای صنعتی دارد. با داشتن اطلاعات دقیق درباره دمای ذوب، می‌توان به بهبود کیفیت محصولات، کاهش ضایعات و افزایش بهره‌وری فرآیندهای صنعتی کمک کرد.
4. امنیت و ایمنی: در برخی موارد، دانستن دمای ذوب فلزات اهمیت زیادی در امنیت و ایمنی فرآیندهای صنعتی دارد. اگر دمای ذوب فلز بیش از حدی بالا باشد، ممکن است خطراتی مانند آتش‌سوزی و انفجار به وجود آید. در عین حال، دمای پایین‌تر از حد می‌تواند باعث کندی و تضعیف فرآیندها شود.

به طور کلی، دانستن دمای ذوب فلزات از اهمیت بسیاری در مختلف صنایع و فرآیندهای صنعتی برخوردار است و بدون این اطلاعات، تولید و فرآوری مواد به صورت کارآمد و کارآمد ممکن نیست.

دمای ذوب فلزات پرکاربرد

لیست زیر از نقاط ذوب فلزات معمول و آلیاژهای آن‌هاست که از پایین‌ترین نقطه ذوب تا بالاترین نقطه آورده شده‌اند (توجه داشته باشید که نقطه ذوب بسته به ترکیب دقیق آلیاژ متفاوت خواهد بود):

نکات جالب:

سرب در بین فلزات کمترین نقطه‌ی ذوب را دارد.

وقتی فلزات آلیاژی به آلومینیوم افزوده می‌شوند، نقطه ذوب آن می‌تواند به‌طور گسترده‌ای از حدود ۴۵۳ تا ۶۶۶ درجه‌ی سانتی‌گراد تغییر کند. اضافه کردن آلومینیوم به فلزات دیگر نیز باعث کاهش نقاط ذوب آن‌ها می‌شود.

برنز مقاوم حاوی مس، به‌علاوه سرب و روی است که نقطه ذوب آن را به ۹۷۷ درجه سانتی‌گراد کاهش می‌دهد. برنز سیلیکون یک آلیاژ برنجی با سرب کم است که به‌طورکلی از ۹۶٪ مس به‌علاوه درصد کمی از سیلیکون تشکیل‌شده است. نقطه ذوب آن ۱۰۲۵ درجه سانتی‌گراد است.

چون تنگستن: نقطه ذوب بسیار بالایی دارد، برای الکترودهای جوشکاری TIG استفاده می‌شود.

جوشکاری و لحیم‌کاری

جوشکاری فرآیند اتصال دو بخش فلز با گرم کردن هر دو قسمت تا نقطه ذوب آن‌ها و ایجاد استخر ذوب مایع است که در آن مولکول‌های آن‌ها کاملاً مخلوط می‌شوند. یک پرکننده فلزی سومی هم اغلب به استخر ذوب اضافه می‌شود. هنگامی‌که فلز ذوب‌شده خنک و سفت می‌شود، دو قسمت کاملاً با یک پیوند ناگسستنی ترکیب می‌شوند.

دانستن اینکه کدام فلزات قابل جوشکاری هستند و انتخاب بهترین فلزات برای جوشکاری، ممکن است تا حدی به نقاط ذوب آن‌ها بستگی داشته باشد - اگر ازنظر نقطه ذوب تفاوت زیادی داشته باشند- یکی از بخش‌ها سریع‌تر از دیگری ذوب می‌شوند. این می‌تواند باعث ترکیدن در اثر فشار یا ضعف‌های مکانیکی دیگری شود.

هنگام اتصال فلزات با نقاط ذوب بسیار متفاوت، مانند مس و فولاد، لحیم‌کاری ممکن است انتخاب بهتری نسبت به جوشکاری باشد. در لحیم‌کاری، از مشعل اكسی استیلن برای گرم كردن فلز پرکننده، به‌طور نمونه آلیاژ برنجی، استفاده می‌شود كه دارای نقطه ذوب كمتری نسبت به دو قسمت فلزی است. همان‌طور که پرکننده ذوب می‌شود، به داخل محل اتصال کشیده می‌شود و وقتی خنک شد، جامد می‌شود. دو قسمت که به هم وصل می‌شوند هرگز به نقطه ذوب آن‌ها نمی‌رسند و این به این معنی است که اتصال دائمی نیست.

دانستن دمای ذوب فلزات برای فرآیندهای لحیم‌کاری و جوشکاری بسیار حیاتی است و دارای اهمیت‌های زیر است:

تطابق مواد: برای انجام عملیات لحیم‌کاری و جوشکاری، اهمیت دارد که دمای ذوب فلزات مورد استفاده را به دقت بدانیم. این اطلاعات کمک می‌کند تا مواد لحیم‌کاری و جوشکاری به صورت صحیحی انتخاب شوند که دارای دمای ذوب و ویژگی‌های متناسب با فرآیند مورد نیاز باشند.

کیفیت اتصال: دمای مناسب ذوب فلزات در فرآیندهای لحیم‌کاری و جوشکاری می‌تواند بهبود کیفیت اتصالات فلزی را تضمین کند. دمای نادرست ممکن است باعث ضعف اتصالات، نفوذ ناکافی یا حتی ترک‌ها در نقاط جوش شود.

پیشگیری از خرابی: دمای زیاد یا کمتر از حد ممکن است باعث خرابی و آسیب به قطعات مورد لحیم‌کاری یا جوشکاری شود. به طور معمول، دمای ذوب فلزات باید به گونه‌ای تنظیم شود که باعث انجام فرآیند بهینه شود و همچنین از خرابی و آسیب به محصول جلوگیری کند.

بهره‌وری و هزینه‌ای: دانستن دمای ذوب فلزات می‌تواند بهبود بهره‌وری فرآیند لحیم‌کاری و جوشکاری را ایجاد کند. استفاده از دماهای مناسب می‌تواند به کاهش ضایعات، افزایش سرعت عملیات و کاهش هزینه‌های تولید کمک کند.

اصول ایمنی: دماهای ذوب فلزات در فرآیندهای لحیم‌کاری و جوشکاری باید به گونه‌ای کنترل شوند که به ایمنی کارگران و محیط کار نیز توجه شود. دماهای بیش از حد می‌تواند باعث خطراتی مانند آتش‌سوزی یا انفجار شوند.