Metallide erinevad liigitused (0)

METALLIDE ERINEVAD LIIGITUSED
Õppeaines: Tehnomaterjalid
Transporditeaduskond
Õpperühm:
Juhendaja :
Esitamiskuupäev:
Üliõpilase allkiri :……………..
Õppejõu allkiri: ………………
Tallinn 2015

SISUKORD

SISUKORD 2
SISSEJUHATUS 3
1. VÄRVILISED METALLID 4
1.1 Pronks 4
1.2 Messing 5
1.3 Alumiinium 5
1.4 Magneesium 6
2. MUSTAD METALLID 7
2.1 Malmid 7
2.1.3. Valgemalm 8
2.1.1. Hall malm 8
2.1.2. Tempermalm 8
2.2 Teras 8
KOKKUVÕTE 10
VIIDATUD ALLIKAD 11

SISSEJUHATUS

Metallideks nimetatakse keemilisi elemente, millel on vabu elektrone ja mis tahkes olekus moodustavad niinimetatud metallilise võre, mis annab neile iseloomuliku metallilise läike, hea elektrijuhtivuse ning soojusjuhtivuse . Enamik metalle on hästi sepistatavad. Metallid jagunevad kaheks: värvilised -ja mustad metallid. Musti metalle kasutatakse nende suure tugevuse ja jäikuse ning suhteliselt madala hinna tõttu väga laialdaselt. Mitteraudmetallid ehk värvilised metallid on metallurgias need metallid ja sulamid , mis ei sisalda rauda (või sisaldavad seda väga väheses hulgas). [1]

1. VÄRVILISED METALLID

Värvilised metalli, jagunevad põhiliselt vasesulamiteks (pronksid, messingud) ja kergsulamiteks (alumiiniumi- ja magneesiumisulamid). [2]

1.1 Pronks

Pronks on sulam , mis koosneb 88% vasest ja 12% tinast . Pronksi kasutati väga pikalt müntide valmistamiseks. Kuna pronks peab hästi vastu soolases vees siis kasutatati ja kasutatakse tänapäevani sulamit tihti laevade ehitusel. Veel kasutati pronksi kahuri laskemoona valmistamisel, kuna tavaline rauast kuul oleks kahurisse kinni jäänud, valmistati tihti need pronksist . Pronksist valmistatakse ka kitarridele ja viiulitele keeled. Vase ja tina sulam ei tekita sädeemeid, kui lüüa vastu kõva pinda siis tehakse pronksist erinevaid tööriistu, mida saab hõlpsasti kasutada plahvatusohtlikes keskkondades . Põhilisandi järgi eristatakse tinapronkse, alumiiniumpronkse, ränipronkse ja fosforpronkse. Tinapronkside tina sisaldus ei ületa 20%, sest vastasel korral tuleksid struktuuri haprad faasid. Selline valamisel tekkiv struktuur sobib laagrimaterjalile. Survetöödeldavate sulamite tina sisaldus tavaliselt ei ületa 7%. Neid sulameid kasutatakse mitterauasulameist vedrude, müntide ja dekoratiivse pronkspleki valmistamiseks. Fosforit sisaldavaid suurema tugevusega tinapronkse nimetatakse ka fosforpronksideks. Alumiiniumpronkside omadused on sarnased tinapronkside omadega. Alumiiniumpronkside peamisteks omadusteks on suurepärane korroskoonikindlus, sealhulgas ka merelistes tingimustes. Neid kasutatakse pleki, soojusvahetite torustiku jms. valmistamiseks. Alumiiniumpronkse alumiiniumi sisaldusega ca 10% kasutatakse laeva sõuajamite, klappide, pumpade jms. merelistes tingimustes töötavate seadmete või nende osade valmistamiseks. Tehnikas kasutatavad ränipronksid sisaldavad tavaliselt 3% räni. Ränipronkside omadused on ligilähedased tinapronksidele, ent nad on odavamad, mistõttu neid kasutatakse sageli tinapronkside asemel. [3][4]

1.2 Messing

Messing ehk valgevask on vase ja tsingi sulam, milles on 5 kuni 45% tsinki . Messingi tihedus on sõltuvalt koostisest 8400- 8700 kg/m³. Messing on paremini sepistatav, kui pronks või tsink. Üsnagi madala sulamistemperatuuri ja sulametalli voolamise omaduste tõttu on teda lihtne valada. Heade akustiliste omaduste tõttu kasutatakse messingit sageli puhkpillide valmistamiseks. Alumiiniumilisand muudab messingi tugevamaks ja korrosioonikindlamaks. Alumiiniumilisandi korral moodustub messingi pinnale väga kasulik alumiiniumoksiidi kiht. See on nii õhuke, et on õigupoolest läbipaistev, ja kahjustuse korral paraneb iseenesest. Tänapäeval taaskasutatakse umbes 90% messingist. Messing ei magneetu ja sellepärast eraldatakse messingit vanametallist võimsate magnetite abil: ülejäänud vanametall jääb magneti külge, messing mitte. [5]

1.3 Alumiinium

Alumiinium on hõbevalge, pehme, plastne metall. Alumiinium on kolmas kõige levinum element (hapniku ja räni järel) ja kõige levinum metalne element maakoores. Alumiinium on sedavõrd keemiliselt aktiivne, et puhtal kujul seda looduses ei leidu. Alumiiniumi leidub umbes 270 erinevas mineraalis. Põhiliseks alumiiniumi maagiks on boksiit. Alumiiniumil on rida niisuguseid omadusi (näit. hea korrosioonikindlus , väike tihedus), mis teevad ta äärmiselt kasulikuks tehnomaterjaliks. Alumiiniumil on metalli kohta märkimisväärselt väike tihedus ja hea vastupidavus korrosioonile. Alumiinium ja selle sulamid on olulised lennunduses ja muudes transpordisektorites. Vaatamata alumiiniumi laiale levikule looduses ei ole teada ühtegi eluvormi, kes tarbiks alumiiniumi soolasid. Laia leviku tõttu on alumiiniumühendite bioloogiline kasulikkus siiani teadlaste huviobjektiks. Alumiinium on väga plastne ja vormitav paljude moodustega. Alumiiniumi hea elektrijuhtivus (60% puhta vase elektrijuhtivusest) soosib tema kasutamist paljudes elektrotehnika valdkondades.
Alumiinium on väga aktiivne hapniku suhtes ja metalli värske pind oksüdeerub kiiresti.[6]
Mõned paljudest alumiiniumi kasutusvaldkondadest:

• Transport (autod, lennukid , veoautod, rongivagunid, laevad, jalgrattad jne)
  
• Alumiiniumfoolium
  
• Pakendus ( taara , foolium, purgid jne)
  
• Ehitus
  
• Tarbeesemed
  
• Tänavavalgustid, laevamastid
  
• Koduelektroonika korpused
  
• Elektriliinid
  
• Alnico magnetid mikrofonides
  
• Ülipuhast alumiiniumi (99,980% – 99,999%) kasutatakse elektroonikas ja CDdes
  
• Alumiiniumipuru kasutatakse värvides metaliläike saavutamiseks ning pürotehnikas[6]
  

1.4 Magneesium

Magneesium on keemiline element sümboliga Mg. Magneesiumi tihedus on normaaltingimustel (20 °C) 1,738 g/cm3. See on väike tihedus, umbes 1/4 terase tihedusest. Magneesium sulab temperatuuril 648,8 °C, keemistemperatuur on 1095 °C. Magneesium on hõbevalget värvi ja läikiv. Metall, mis on berülliumist pehmem ja plastilisem. Magneesiumi iseloomustab madal sulamistemperatuur . Õhus kuumutamisel süttib magneesium kergesti, mistõttu teda kasutatakse pürotehnikas ja keemiatööstuses. Korrosioonikindluse poolest jääb magneesium alla alumiiniumile, kuna magneesiumi pinnal tekkiv oksüüdikiht on põhimetallist tihedam ja kergesti pragunev. Magneesium on hästi lõiketöödeldav ja keevitatav , kuid ta pole nii plastne ja ka nii hästi külmsurvetöödeldav kui alumiinium. Tehnikas kasutatavad magneesiumisulamid on kas hästi kuumvormitavad või valatavad: selle järgi liigitatakse magneesiumisulamid deformeeritavaiks ja valusulameiks. Magneesiumi deformeeritavad sulamid kuuluvad madaltugevate sulamite gruppi, kuid nad on hea plastsusega, keevitatavad ja korrosioonikindlad. Magneesiumisulameid kasutatakse tänu suurele eri tugevusele lennukiehituses, rattavelgede materjalina jm. [7]

2. MUSTAD METALLID

Mustad metallid jagunevad malmideks ja terasteks. Musti metalle kasutatakse nende suure tugevuse ja jäikuse ning suhteliselt madala hinna tõttu väga laialdaselt. Hallmalm on masinaehituses põhiline materjal. Sellest valatakse tööpinkide detaile, mitmesuguseid keredetaile, kandureid, hoo- ja rihmarattaid, hoobi jms. Tempermalmist detailide toorikuid saadakse samuti ainult valamise teel. Võrreldes teiste malmidega on tempermalmil suurem löögitugevus ning teda kasutatakse detailide valmistamiseks milledele mõjub mõningane (juhuslik) löökkoormus. Valgemalm on suure kõvadusega, habras ning halvasti lõiketöödeldav metall. Teda kasutatakse niisuguste detailide valmistamiseks, mis peavad olema kulumiskindlad või töötavad agressiivsetes keskkondades. Teras on põhiliselt raua ja süsiniku baasil moodustatud sulam, mille süsiniku sisaldus on alla 2,14%´(malmides on süsiniku sisaldus üle 2,14%). [2]

2.1 Malmid

Malm on rauasulam , kus on vähemalt 2,14% süsinikku. Süsinik võib malmis olla grafiidina või kuuluda raudkarbiidi koostisesse. Malm sisaldab ka vähesel määral räni, mangaani , väävlit ja fosforit. Malm erineb terasest selle poolest, et malmi pole võimalik toatemperatuuril plastselt deformeerida, kuna malm puruneb. Malm on heade valuomadustega ning seejuures ka odavam kui teras, mistõttu on masinate korpused ja kered valatud malmist . Malmil on ka omadus summutada lööke, samas on malmil halb keevitatavus. Malmi külmkeevitamisel kasutatakse spetsiaalseid elektroode, traate, kaitsegaase ja töövõtteid. Vaatamata sellele on külmkeevitamisel saadud liide kerge purunema , kuna temperatuuride vahest tekivad malmi kergesti praod. Seetõttu soovitatakse malmi enne kuumutada kuni 600°C ning alles seejärel keevitada. Heade valuomaduste tõttu on malmist otstarbekas valada just keerulise kujuga esemeid ja detaile. Samal ajal on malmist valmistatud detaile väga raske ühendada keevitamise teel.[8]
Liigitus:

• Valge malm
  
• Hall malm
  
• Tempermalm
  
• Kõrdtugev malm
  
• Eriomadustega malm [8]
  

2.1.3. Valgemalm

Valgemalm on kõva ja habras, raskesti lõiketöödeldav ning raskesti valatav materjal. Kasutatakse toormalmina ümbersulatamiseks, malmiks ja teraseks. Valgemalmi murdepind on grafiidi puudumise pärast hele (sellest nimetus). Valgemalmi kasutatakse kas terase tootmiseks või tempermalmist detailide valmistamiseks. Valandeid tehakse temast kõvaduse ja rabeduse tõttu harva. [9]

2.1.1. Hall malm

Põhiline valumaterjal ehituses on hallmalm. Sellest valatakse tööpinkide sänge, mitmesuguseid keredetaile, hoo- ja rihmarattaid, kandureid jms. Mehhaanilised omadused sõltuvad struktuurist, see oleneb omakorda keemilisest koostisest, jahtumistingimustest ja modifitseerimisest. [9]

2.1.2. Tempermalm

Tempermalmist detailide toorikuid saadakse ainult valamise teel. Teiste malmidega võrreldes on tempermalmil suurem löögitugevus ning teda kasutatakse detailide valmistamiseks milledele mõjub mõningane (juhuslik) löökkoormus. Tempermalm on hallmalmiga võrreldesvastupidavam staatilisele ja eriti dünaamilisele koormusele. Teda tarvitatakse peamiselt põllumajandus-, masina-, ja autotööstuses. [9]

2.2 Teras

Esimesed terased loodi nähtavasti kogemata , kui raudmõõkade toorikuid kuumutati söeääsis. Oletatavasti leiutasid terase „halübid“, Musta mere kagurannikul elanud rahvas Väike-Aasias. On oletatud, et selle rahva nimest tuleb terase kreekakeelne nimi „chalyps“. Terast saadi rauda sütel kuumutades, jahutades ja lõõmutades. Teras on rauast paremini sepistatav, kokkukeedetav ja karastatav. Hellenismi ajal viidati hispaania mõõgaterade valmistamise õpetuses, et rohmakas külmtöötlus ei võimalda elastsust saavutada. Parimat terast saadi õige maagivaliku, räbu eemaldamise, metalli mitmekordse kuumutamise , õige vees või õlis jahutamise ja hoolika külmtöötlemise tulemusena. Teras on sulam, mille põhikomponent on raud ning mis muude elementide (väävel, fosfor jne) kõrval sisaldab kuni 2,14% süsinikku. Kui rauasulamis on üle 2,14 % süsinikku, nimetatakse seda malmiks. Malmil ja terasel on oluline erinevus: terast on võimalik plastselt deformeerida, kuid malmil jääkdeformatsioone ei esine, kuna malm puruneb. Süsinikterased on kõige laiemalt kasutatavad sulamid üldse, kuid vastavalt otstarbele on terase koostis erinev. Ühes tükis terases on tavaliselt esindatud mõlemad. Süsinikusisaldus teeb raua kõvemaks ja suurendab tunduvalt tõmbetugevust, kuid teras on rauast rabedam. [10]
Teraseid võib jagada mitmesse gruppi:
Konstruktsioonterased:

• Ehitusterased
  
• Masinaehitusterased
  

Tööriistaterased

• Lõike- ja mõõteriistaterased
  
• Stantsiterased
  
• Kiirlõiketerased
  

Eriterased :

• Roostevabad terased
  
• Kuumuskindlad terased
  
• Kulumiskindlad terased [11]
  

KOKKUVÕTE

Metallidel on meie elukeskkonnas väga oluline tähtsus, metalli leidub kõikjal. Näiteks väga hinnaline on vask, seda kasutatakse elektrijuhtmetes, kuna vask on hea elektrivoolu tarnija. Pole mitte ühtegi eset ega hoonet, mis ei sisaldaks mõnda metalli. Kasutame metalle oma eluks vajalikes valdkondades, kuna metallid on hästi sepistatavad ja nad on tugevad. Näiteks mustade metallide hind ei ole suur, seega saame me seda väga laialdaselt kasutada. Ilma metallideta, oleks meie elu väga keeruline.

VIIDATUD ALLIKAD

[1] Metallid, [Võrgumaterjal]. Available : https://et.wikipedia.org/wiki/Metallid [Kasutatud: 04. Oktoober 2015]
[2] Masinaehitusmaterjalid, [Võrgumaterjal]. Available: https://et.wikipedia.org/wiki/Masinaehitusmaterjalid [Kasutatud: 04. Oktoober 2015]
[3] Pronks, [Võrgumaterjal]. Available: https://et.wikipedia.org/wiki/Pronks [Kasutatud: 06. Oktoober 2015]
[4] Bronze, [Võrgumaterjal]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Bronze [Kasutatud: 04. Oktoober 2015]
[5] Messing, [Võrgumaterjal]. Available: https://et.wikipedia.org/wiki/Messing [Kasutatud: 05. Oktoober 2015]
[6] Alumiinium, [Võrgumaterjal]. Available: https://et.wikipedia.org/wiki/Alumiiniu m [Kasutatud: 05. Oktoober 2015]
[7] Magneesium, [Võrgumaterjal]. Available: https://et.wikipedia.org/wiki/Magneesiu m [Kasutatud: 05. Oktoober 2015]
[8] Malm, [Võrgumaterjal]. Available: https://et.wikipedia.org/wiki/Mal m [Kasutatud: 06. Oktoober 2015]
[9] Malmid, [Võrgumaterjal]. Available: http://opiobjektid.tptlive.ee/Materjaliopetus/malmid.html [Kasutatud: 06. Oktoober 2015]
[10] Teras, [Võrgumaterjal]. Available: https://et.wikipedia.org/wiki/Teras [Kasutatud: 06. Oktoober 2015]
[11] Slaidid. Terased, [Võrgumaterjal]. Available: ekool. tktk .ee/mod/ resource /view.php?id=40943 [Kasutatud: 06. Oktoober 2015]