Am Fosphor Efydd - Cryfder, Priodweddau a Defnyddiau
Mae efydd wedi dod yn bell o fod yn aloi o gopr a thun, mae bellach yn ddosbarth llawer ehangach o aloion copr sy'n dal i ddod o hyd i ddefnyddiau newydd heddiw. Fodd bynnag, gall amrywiaeth efydd wneud dewis deunydd yn anodd, felly bydd yr erthygl hon yn helpu i liniaru rhywfaint o'r dryswch trwy archwilio un math o efydd, efydd ffosffor. Trwy archwilio priodweddau ffisegol, cemegol a mecanyddol efydd ffosffor, nod yr erthygl hon yw helpu dylunwyr â diddordeb i benderfynu a yw'r aloi copr hwn yn ddewis da ar gyfer eu prosiect. Yn gyntaf byddwn yn archwilio cyfansoddiad efydd ffosffor, yna'n trafod ei fanteision, anfanteision, priodweddau mecanyddol, ac yn olaf yn trafod cymwysiadau cyffredin ar gyfer y metel defnyddiol hwn.
Priodweddau Ffisegol Efydd Ffosffor
Efallai y byddai'n ddefnyddiol adolygu ein herthygl ar fathau o efydd er mwyn deall y pethau cyffredin rhwng aloion copr a'u cymwysiadau poblogaidd.
Isod, yn Ffigur 1, mae siart ansoddol sy'n disgrifio cyfansoddiad efydd ffosffor:
Cynrychioliad siart cylch o gyfansoddiad materol efydd ffosffor.
Ffigur 1: Dadansoddiad ansoddol o efydd ffosffor.
Sylwch fod y canrannau o sinc, haearn, plwm, a ffosfforws sydd wedi'u cynnwys yn anfeidrol.
Wrth edrych ar Ffigur 1, gall fod yn anodd deall pam mae efydd ffosffor yn cael ei enwi felly pan mae'n cynnwys copr a thun yn bennaf fel aloi. Mae hynny oherwydd mai dim ond ychydig bach o ffosfforws, tua 0.03-0.035% yn ôl pwysau, sydd ei angen i roi eu priodweddau unigryw i'r aloion hyn, megis llif gwell, ymwrthedd traul, ac anystwythder. Fe'u gelwir hefyd yn efydd tun, ond mae rhywfaint o ffosfforws bob amser yn bresennol i gael eu hystyried yn efydd ffosffor. Gyda dwysedd o tua 8.8 g/cm3, mae'r rhan fwyaf o'r mathau hyn o aloion yn ymateb i weithio poeth, gweithio oer, a thriniaeth wres. Maent yn hynod wydn, yn gallu gwrthsefyll blinder a chorydiad, a gellir eu ffurfio, eu tywallt a'u weldio yn hawdd. Mae ychwanegu plwm yn gwneud efydd ffosffor yn gryfach ac yn haws i'w peiriannu, ond mae efydd ffosffor di-blwm hefyd yn gryf ac yn gwrthsefyll ar eu pen eu hunain. Fe'u defnyddir amlaf mewn cymwysiadau sy'n gwrthsefyll cyrydiad, yn ogystal â chymwysiadau eraill sydd angen deunydd gwydn ond gwydn.
Gwrthwynebiad a Gwendidau
Mae'r rhan fwyaf o aloion efydd ffosffor yn gwrthsefyll afliwiad a chorydiad, gan eu gwneud yn ddefnyddiol mewn cwndid trydanol ac amgylcheddau cyrydol eraill. Maent hefyd yn gwrthsefyll blinder, sy'n golygu eu bod yn cynnal eu cryfder dros lawer o gylchoedd llwyth. Bydd ychwanegu tun yn cynyddu'r gwrthiant hwn yn ogystal â'i gryfder, tra bydd ychwanegu plwm yn gwneud efydd ffosffor, a elwir ar lafar yn "ffrind peiriannydd" (aloi COLPHOS 90 / C54400) oherwydd ei fod bron yn anwahanadwy i aloion pres sy'n torri'n rhydd. Mae'r rhan fwyaf o aloion yn datblygu patina deniadol ym mhresenoldeb ocsigen, felly gellir ei ddefnyddio hefyd mewn cymwysiadau addurniadol. Mae'n debyg mai prif anfanteision efydd ffosffor yw ei ddargludedd trydanol is, gan fod ffosfforws yn lleihau gallu'r metel i ddargludo cerrynt trydanol, a'i dag pris. Mae llwch a mygdarthau efydd ffosffor hefyd yn wenwynig wrth eu hanadlu, felly byddwch yn ofalus gyda'ch waled a'ch ysgyfaint.
Priodweddau Mecanyddol
Mae Tabl 1 isod yn dangos rhai o'r priodweddau mecanyddol sy'n berthnasol i ddefnyddiau a chryfder efydd ffosffor. Bydd yr adran hon yn esbonio pob priodwedd yn gryno ac yn dangos sut maen nhw'n gwneud yr aloi copr hwn yn unigryw.
Cryfder Cynnyrch Tynnol
380-450 MPa
55100-65260 psi
Modwlws Elastigedd
110 GPa
16000 ksi
Dargludedd Trydanol (o'i gymharu â chopr pur)
15%
Caledwch (Rockwell B)
75-85
Machinability
20-100%
Tabl 1: Crynodeb o Briodweddau Mecanyddol Efydd Ffosffor - Sylwch mai crynodeb cyffredinol yw'r tabl hwn ac nid rhestr o briodweddau gwirioneddol pob efydd ffosffor.
Mae cryfder cynnyrch tynnol yn werth straen sy'n pennu'r pwynt y mae deunydd yn anffurfio'n blastig. Mae'n fesur cyffredin o gryfder di-gynnyrch deunydd, gan na fydd straen o dan y pwynt hwn yn plygu nac yn ymestyn yr aloi (er bod yna eithriadau bob amser). Mae'n fesur defnyddiol i weithgynhyrchwyr wrth beiriannu ac mewn cymwysiadau lle mae'n rhaid i'r deunydd ddal ei siâp heb gyfaddawdu ar gyfanrwydd strwythurol. Mae gan efydd ffosffor gryfder cnwd trawiadol sy'n cystadlu â rhai aloion alwminiwm a hyd yn oed yn rhagori ar efydd eraill, diolch i'w gyfran uchel o dun a ffosfforws. O'i gyfuno â'i briodweddau gwanwyn da, mae hyn yn creu aloi sy'n gryf ac yn dal ei hun.
Mae modwlws elastigedd, neu fodwlws Young, yn disgrifio gallu defnydd i ddadffurfio'n elastig, hy, anystwythder y defnydd. Yn wrthreddfol, mae modwlws Young uwch yn dynodi deunydd mwy elastig, ond nid yw hyn yn fesur o "elastigedd"; mae'n fesur o gryfder y deunydd mewnol, a pha mor debygol ydyw o ddychwelyd i'w siâp gwreiddiol gyda mwy o rym. Felly, mae modwlws Young uchel yn golygu bod y deunydd yn gyffredinol gryf oherwydd nad yw'n dadffurfio'n blastig o dan amodau llwyth cynyddol. Mae gan efydd ffosffor fodwlws elastigedd eithaf uchel (bron i hanner y rhan fwyaf o ddur), sy'n dangos nad yw mor gryf ag aloion eraill, ond gall ddal ei hun o dan amodau cymedrol. Mae hyn yn golygu bod efydd ffosffor yn ddefnyddiol ar gyfer ffurfio gweithrediadau ac yn fwy anodd ei beiriannu, ond yn fwy am hynny yn nes ymlaen.
Mae gan efydd ffosffor ddargludedd trydanol o tua 15% o gopr pur - felly pam ei ddefnyddio mewn cymwysiadau trydanol pan all copr gludo trydan yn llawer gwell? Mae'r ateb yn gorwedd mewn cydbwysedd da efydd ffosffor o gryfder blinder, ymwrthedd cyrydiad, a dargludedd trydanol. Er nad yw'n aloi amlwg yn unrhyw un o'r categorïau uchod, mae ei allu i fod yn wydn, yn gryf ac yn ddargludol yn golygu y bydd cydrannau trydanol a wneir o efydd ffosffor yn para'n hirach na'u analogau copr. O ganlyniad, mae efydd ffosffor wedi'i ddefnyddio ers tro fel deunydd ar gyfer switshis trydanol, caewyr, cysylltwyr, ac ati, oherwydd gall wrthsefyll llwythi mecanyddol a thrydanol yn well na'i gymar copr nodweddiadol.
Mae caledwch deunydd bob amser yn gymharol â rhai duromedr safonol, ac mae'r graddfeydd caledwch amrywiol yn darparu rhestr gymharol o ddeunyddiau o fewn yr un categori / deunydd cyffredinol. Mae Tabl 1 yn dangos gwerthoedd caledwch ar raddfa Rockwell B, a ddefnyddir yn gyffredin i ddisgrifio caledwch aloion copr a metelau eraill. Mae deunyddiau â gwerthoedd caledwch is yn gyffredinol yn fwy meddal, sy'n golygu eu bod yn haws eu crafu, eu tolcio, a'u dadffurfio'n lleol ar yr wyneb, tra bod niferoedd uwch yn nodi deunyddiau sy'n anodd eu crafu (meddyliwch wydr borosilicate, cerameg, ac ati). Er gwybodaeth, mae gan gopr galedwch Rockwell B o tua 50, felly mae'n amlwg o Dabl 1 bod efydd ffosffor yn gallu gwrthsefyll crafu'n well na'i ffurf pur. Nid yw ychwaith mor gryf ag aloion eraill y gellir eu caledu fel dur, a all fod yn well neu'n waeth yn dibynnu ar y cais. Er enghraifft, os yw ysgythru a mewnosodiad yn rhan o'r cais, gall efydd ffosffor fod yn gydbwysedd da rhwng cryfder a machinability, ond mae hyn yn dibynnu ar y math aloi penodol a'r weithdrefn gryfhau.
Fel caledwch, mae peiriannu yn fesur cymharol o allu deunydd i gael ei beiriannu, ac fe'i cyfeirir bob amser at rywfaint o ddeunydd peiriannu safonol (ar gyfer efydd, y deunydd hwn yw UNS C36000 - Pres Torri Am Ddim). Mae gan y deunydd safonol hwn sgôr machinability o 100%, sy'n golygu ei fod yn hawdd ei beiriannu ac nid yw'n achosi llawer o broblemau mewn siop. Mae aloion â sgoriau o dan 100% yn fwy anodd eu peiriannu o'u cymharu â'r cyfeirnod hwn, ac mae hyn yn aml yn wir gydag efydd ffosffor; fodd bynnag, gellir cynhyrchu efydd ffosffor yn arbennig i fynd i'r afael â'r materion hyn (yn ogystal â'r rhan fwyaf o aloion eraill, yn dibynnu ar eich ffynhonnell). Gellir prynu efydd ffosffor gyda chynnwys plwm uwch, a fydd yn dileu ei anhawster peiriannu wrth iddo ddod yn fwy hunan-iro. Felly, er bod y rhan fwyaf o aloion efydd ffosffor braidd yn anodd eu melino, gellir mynd i'r afael â'r mater hwn trwy ddewis yr aloi cywir.
Cymwysiadau Efydd Ffosffor
Mae efydd ffosffor wedi'i ddefnyddio mewn cydrannau trydanol ers blynyddoedd lawer, ond mae'n dal i ddod o hyd i ddefnyddiau newydd oherwydd datblygiadau technolegol a'r angen am ddeunyddiau mwy arbenigol. Isod mae rhestr o gymwysiadau efydd ffosffor, ond gwyddoch fod ganddo lawer o ddefnyddiau y tu allan i'r rhestr hon, ac mae cymwysiadau newydd yn dal i gael eu datblygu.
Mae rhai cymwysiadau cyffredin yn cynnwys:
ffynhonnau
Llwyni, llwyni a berynnau
Weldio gwiail
Emwaith
Tannau gitâr
Pontydd deintyddol
A mwy.
