الوہ دھاتیں کاسٹنگ

فیرس دھاتیں انجینئرنگ کی صنعت میں ان کی برتری، مکینیکل خصوصیات کی حد اور کم لاگت کی وجہ سے بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہیں۔ پھر بھی، الوہ دھاتیں بھی مختلف ایپلی کیشنز میں ان کی مخصوص خصوصیات کے لیے فیرس مرکب دھاتوں کے مقابلے میں عام طور پر زیادہ قیمت کے باوجود استعمال ہوتی ہیں۔ ان مرکب دھاتوں میں مطلوبہ مکینیکل خصوصیات کام کی سختی، عمر کی سختی، وغیرہ کے ذریعے حاصل کی جا سکتی ہیں، لیکن فیرس مرکبات کے لیے استعمال ہونے والے عام گرمی کے علاج کے عمل کے ذریعے نہیں۔ دلچسپی کے کچھ بنیادی غیر الوہ مواد ایلومینیم، تانبا، زنک، اور میگنیشیم ہیں

1. ایلومینیم

تمام الوہ مرکبات میں سے ایلومینیم اور اس کے مرکب اپنی بہترین خصوصیات کی وجہ سے سب سے اہم ہیں۔ خالص ایلومینیم کی کچھ خصوصیات جن کے لیے اسے انجینئرنگ انڈسٹری میں استعمال کیا جاتا ہے وہ یہ ہیں:

• 1) بہترین تھرمل چالکتا (0.53 cal/cm/C)
• 2) بہترین برقی چالکتا (376 600/ohm/cm)
• 3) کم بڑے پیمانے پر کثافت (2.7 گرام/سینٹی میٹر)
• 4) کم پگھلنے کا مقام (658C)
• 5) بہترین سنکنرن مزاحمت
• 6) یہ غیر زہریلا ہے۔
• 7) اس میں سب سے زیادہ عکاسی ہے (85 سے 95٪) اور بہت کم اخراج (4 سے 5٪)
• 8) یہ بہت نرم اور نرم ہے جس کے نتیجے میں اس میں بہت اچھی مینوفیکچرنگ خصوصیات ہیں۔

کچھ ایپلی کیشنز جن میں خالص ایلومینیم عام طور پر استعمال کیا جاتا ہے وہ ہیں الیکٹریکل کنڈکٹرز، ریڈی ایٹرز فائن میٹریل، ایئر کنڈیشنگ یونٹس، آپٹیکل اور لائٹ ریفلیکٹرز، اور فوائل اور پیکیجنگ میٹریل۔

مندرجہ بالا مفید ایپلی کیشنز کے باوجود، خالص ایلومینیم کو درج ذیل مسائل کی وجہ سے بڑے پیمانے پر استعمال نہیں کیا جاتا ہے۔

• 1) اس میں تناؤ کی طاقت کم ہے (65 MPa) اور سختی (20 BHN)
• 2. ویلڈ یا ٹانکا لگانا بہت مشکل ہے۔

ایلومینیم کی مکینیکل خصوصیات کو ملاوٹ کے ذریعہ کافی حد تک بہتر بنایا جاسکتا ہے۔ استعمال ہونے والے پرنسپل مرکب عناصر کاپر، مینگنیج، سلکان، نکل اور زنک ہیں۔

ایلومینیم اور تانبا کیمیائی مرکب CuAl2 بناتے ہیں۔ 548 C کے درجہ حرارت سے اوپر یہ مائع ایلومینیم میں مکمل طور پر گھل جاتا ہے۔ جب اسے بجھایا جاتا ہے اور مصنوعی طور پر بوڑھا ہوتا ہے (100 - 150C پر طویل عرصے تک ہولڈنگ)، ایک سخت کھوٹ حاصل کیا جاتا ہے۔ CuAl2، جس کی عمر نہیں ہے اس کے پاس ایلومینیم اور تانبے کے ٹھوس محلول سے نکلنے کا وقت نہیں ہے اور اس طرح وہ غیر مستحکم حالت میں ہے (کمرے کے درجہ حرارت پر انتہائی سیر شدہ)۔ عمر بڑھنے کے عمل سے CuAl2 کے بہت باریک ذرات نکلتے ہیں، جو مرکب کی مضبوطی کا سبب بنتے ہیں۔ اس عمل کو حل سختی کہتے ہیں۔

استعمال ہونے والے دیگر مرکب عناصر میں 7% میگنیشیم، 1.5% مینگنیج، 13% سلکان، 2% نکل، 5% زنک اور 1.5% تک لوہا ہے۔ ان کے علاوہ ٹائٹینیم، کرومیم اور کولمبیم کو بھی چھوٹے فیصد میں شامل کیا جا سکتا ہے۔ مستقل مولڈنگ اور ڈائی کاسٹنگ میں استعمال ہونے والے کچھ عام ایلومینیم مرکبات کی ترکیب ٹیبل 2. 10 میں ان کے استعمال کے ساتھ دی گئی ہے۔ مستقل سانچوں یا پریشر ڈائی کاسٹنگ کا استعمال کرتے ہوئے کاسٹ کرنے کے بعد ان مواد سے متوقع مکینیکل خصوصیات جدول 2.1 میں دکھائی گئی ہیں۔

2. تانبا

ایلومینیم کی طرح، خالص تانبے کو بھی اس کی درج ذیل خصوصیات کی وجہ سے وسیع اطلاق ملتا ہے۔

• 1) خالص تانبے کی برقی چالکتا اپنی خالص ترین شکل میں زیادہ ہے (5.8 x 105 /ohm/cm)۔ کوئی بھی چھوٹی ناپاکی چالکتا کو بہت نیچے لاتی ہے۔ مثال کے طور پر، 0. 1% فاسفورس چالکتا کو 40% تک کم کرتا ہے۔
• 2) اس میں بہت زیادہ تھرمل چالکتا ہے (0. 92 کیلوری/سینٹی میٹر/سی)
• 3) یہ ایک بھاری دھات ہے (مخصوص کشش ثقل 8.93)
• 4) اسے بریزنگ کے ذریعے آسانی سے جوڑا جا سکتا ہے۔
• 5) یہ سنکنرن کے خلاف مزاحمت کرتا ہے،
• 6) اس کا رنگ خوشنما ہے۔

خالص تانبا بجلی کے تار، بس بار، ٹرانسمیشن کیبلز، ریفریجریٹر نلیاں اور پائپنگ کی تیاری میں استعمال ہوتا ہے۔

اپنی خالص ترین حالت میں تانبے کی مکینیکل خصوصیات بہت اچھی نہیں ہیں۔ یہ نرم اور نسبتاً کمزور ہے۔ مکینیکل خصوصیات کو بہتر بنانے کے لیے اسے منافع بخش طریقے سے ملایا جا سکتا ہے۔ استعمال ہونے والے اہم مرکب عناصر زنک، ٹن، سیسہ اور فاسفورس ہیں۔

تانبے اور زنک کے مرکب کو پیتل کہا جاتا ہے۔ 39% تک زنک کے مواد کے ساتھ، تانبا سنگل فیز (α-phase) ڈھانچہ بناتا ہے۔ اس طرح کے مرکب میں اعلی لچک ہے. مرکب کا رنگ 20٪ زنک مواد تک سرخ رہتا ہے، لیکن اس سے آگے یہ پیلا ہو جاتا ہے۔ β-phase نامی دوسرا ساختی جزو 39 سے 46% زنک کے درمیان ظاہر ہوتا ہے۔ یہ دراصل بین دھاتی مرکب CuZn ہے جو بڑھتی ہوئی سختی کا ذمہ دار ہے۔ جب تھوڑی مقدار میں مینگنیج اور نکل ڈالے جائیں تو پیتل کی طاقت مزید بڑھ جاتی ہے۔

ٹن کے ساتھ تانبے کے مرکب کو کانسی کہتے ہیں۔ کانسی کی سختی اور طاقت ٹن کے مواد میں کریز کے ساتھ بڑھ جاتی ہے۔ 5 سے اوپر ٹن فیصد میں اضافے کے ساتھ لچک بھی کم ہو جاتی ہے۔ جب ایلومینیم کو بھی شامل کیا جاتا ہے (4 سے 11٪)، نتیجے میں بننے والے مرکب کو ایلومینیم کانسی کہا جاتا ہے، جس میں سنکنرن کی مزاحمت کافی زیادہ ہوتی ہے۔ ٹن کی موجودگی کی وجہ سے پیتل کے مقابلے کانسی نسبتاً مہنگے ہوتے ہیں جو ایک مہنگی دھات ہے۔

3. دیگر نان فیرس دھاتیں۔

زنک

زنک بنیادی طور پر انجینئرنگ میں اس کے کم پگھلنے والے درجہ حرارت (419.4 C) اور زیادہ سنکنرن مزاحمت کی وجہ سے استعمال ہوتا ہے، جو زنک کی پاکیزگی کے ساتھ بڑھتا ہے۔ سنکنرن مزاحمت سطح پر حفاظتی آکسائڈ کوٹنگ کی تشکیل کی وجہ سے ہوتی ہے۔ زنک کی بنیادی ایپلی کیشنز سٹیل کو سنکنرن سے بچانے کے لیے، پرنٹنگ انڈسٹری میں اور ڈائی کاسٹنگ کے لیے جستی بنانے میں ہیں۔

زنک کے نقصانات یہ ہیں کہ خراب حالتوں میں ظاہر ہونے والی مضبوط انیسوٹروپی، عمر بڑھنے کے حالات میں جہتی استحکام کی کمی، کم درجہ حرارت پر اثر کی طاقت میں کمی اور بین دانے دار سنکنرن کی حساسیت۔ اسے 95.C سے زیادہ درجہ حرارت کی خدمت کے لیے استعمال نہیں کیا جا سکتا کیونکہ یہ تناؤ کی طاقت اور سختی میں خاطر خواہ کمی کا سبب بنے گا۔

ڈائی کاسٹنگ میں اس کا وسیع پیمانے پر استعمال اس لیے ہوتا ہے کہ اسے کم دباؤ کی ضرورت ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں دیگر ڈائی کاسٹنگ الائے کے مقابلے میں زیادہ ڈائی لائف ہوتی ہے۔ مزید یہ کہ اس میں بہت اچھی مشینی صلاحیت ہے۔ زنک ڈائی کاسٹنگ کے ذریعے حاصل کی جانے والی تکمیل اکثر کسی بھی مزید پروسیسنگ کی ضمانت دینے کے لیے کافی ہوتی ہے، سوائے الگ ہونے والے جہاز میں موجود فلیش کو ہٹانے کے۔

میگنیشیم

ان کے ہلکے وزن اور اچھی میکانکی طاقت کی وجہ سے، میگنیشیم مرکبات بہت تیز رفتاری میں استعمال ہوتے ہیں۔ اسی سختی کے لیے، میگنیشیم مرکبات کو C25 اسٹیل کے وزن کا صرف 37. 2% درکار ہوتا ہے اس طرح وزن میں بچت ہوتی ہے۔ ایلومینیم اور زنک استعمال کیے جانے والے دو بنیادی مرکب عناصر ہیں۔ میگنیشیم مرکب ریت کاسٹ، مستقل مولڈ کاسٹ یا ڈائی کاسٹ ہوسکتے ہیں۔ ریت کاسٹ میگنیشیم مرکب اجزاء کی خصوصیات مستقل مولڈ کاسٹ یا ڈائی کاسٹ اجزاء کے ساتھ موازنہ ہیں۔ ڈائی کاسٹنگ الائیز میں عام طور پر زیادہ تانبے کا مواد ہوتا ہے تاکہ اخراجات کو کم کرنے کے لیے انہیں ثانوی دھاتوں سے بنایا جا سکے۔ وہ آٹوموبائل کے پہیوں، کرینک کیسز وغیرہ بنانے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ مواد جتنا زیادہ ہوگا، میگنیشیم سے بنے ہوئے مرکب جیسے رولڈ اور جعلی اجزاء کی میکانکی طاقت اتنی ہی زیادہ ہوگی۔ میگنیشیم مرکبات کو زیادہ تر روایتی ویلڈنگ کے عمل سے آسانی سے ویلڈیڈ کیا جا سکتا ہے۔ میگنیشیم مرکب کی ایک بہت مفید خاصیت ان کی اعلی مشینی صلاحیت ہے۔ انہیں کم کاربن اسٹیل کے مقابلے میں مشینی کے لیے صرف 15% پاور کی ضرورت ہوتی ہے۔