میلگرد
ورق
تیرآهن و هاش
پروفیل
نبشی
ناودانی
لوله و اتصالات
صنایع مفتولی
تخته و چوب
آلیاژ مونل چیست؟ چه کاربردی در صنعت دارد؟
آلیاژ مونل از ترکیب دو یا چند عنصر ( نیکل، مس، آهن، منگنز) تشکیل شده است که نخستین بار توسط یک مهندس متالورژ بنام رابرت کروکس استنلی (Robert Crooks Stanley) در سال 1901 شاغل در شرکت بین‌المللی INCO کشف شد. این آلیاژ جدید به افتخار رییس شرکت یعنی آمبروز مونل (Ambrose Monell) نامگذاری شده است. البته در آن دوران چون استفاده از نام خانوادگی برای معرفی یک محصول (استفاده به عنوان تریدمارک یا نشان تجاری) ممنوع بوده است، یک L از انتهای آن برداشته شده است. گفتنی است که امروزه مجموعه Special Metals صاحب امتیاز این نام است.
آلیاژهای مونل، سوپرآلیاژهایی بر پایه نیکل هستند که معمولا از 29 تا 33 درصد مس برخوردار هستند. و از خواص آن می‌توان به مقاومت بی‌نظیر این آلیاژ در محیط‌های شیمیایی و دریایی اشاره کرد. البته آلیاژ مونل از مقاومت بالایی در محدوده دمای گسترده برخوردار است. این محصول به خودی خود در زمره آلیاژهای گران‌قیمت قرار می‌گیرد. به همین دلیل اگر نتوانیم از آلیاژهای کربنی با حدود یک سوم قیمت آن‌ها استفاده کنیم، به ناچار مونل یکی از مترال‌هایی است که در نهایت دست به دامن آن خواهیم شد. در این نوشتار قصد داریم به معرفی آلیاژ مونل و کاربردی که در صنایع مختلف دارد، بپردازیم. استعلام قیمت میلگرد از صفحات محصولی سایت پیوان امکان‌پذیر است.
فهرست
انواع آلیاژ مونل
آلیاز مونل انواع مختلفی دارد که در ادامه به معرفی آن‌ها می‌پردازیم:
مونل 400
به عنوان آلیاژ ۴۰۰ نیز شناخته می‌شود و دارای استحکام بالا، مقاومت عالی در برابر خوردگی، شکل‌پذیری خوب و رسانایی حرارتی است. در ساخت مبدل‌های حرارتی، دریچه‌ها، مهندسی‌دریایی، شیمیایی و پردازش هیدروکربن کاربرد دارد.گفتنی است این آلیاژ محبوب بیشتر کاربردهای دریایی دارد. در مواردی که غلظت هیدروفولئوریک اسید در آب زیاد باشد، از مونل ۴۰۰ استفاده می‌شود. از کاربردهای این نوع مونل می‌توان به لوله‌کشی، ساخت دریچه‌ها، پمپ، روکش فلزی برای ستون‌های پالایشگاه‌های نفتی در دریاها، ساخت تجهیزات کارخانه‌های شیمیایی و ساخت آلات موسیقی اشاره کرد. وجود نیکل در این آلیاژ، مقاومت به خوردگی بالایی را رقم می‌زند. درحالی که وجود مس، موجب تقویت شکل‌پذیری و هدایت الکتریکی آن می‌شود. این نوع مونل دارای نقطه ذوب حدود ۱۳۰۰ تا ۱۳۵۰ درجه سانتیگراد است. از شاخصه‌های اصلی این آلیاژ می‌توان به انعطاف‌پذیری و قابلیت جوشکاری خوب اشاره کرد. دمای کاربری که برای این نوع آلیاژ مونل در نظر می‌گیرند، حدود ۵۳۸ درجه سانتیگراد است.
مونل 401
این آلیاژ با فرآیند قوس گاز- تنگستن و ویژگی‌های لحیم کاری خوب، جوش پذیری مناسبی دارد. جوشکاری مقاومتی یک روش بسیار رضایت بخش برای اتصال مواد است. مونل ۴۰۱ توسط استاندارد UNS N04401 پوشش داده شده است و به طور گسترده در کاربردهای تخصصی الکتریکی و الکترونیکی استفاده می‌شود. این آلیاژ اغلب کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی دارد و دارای مقاومت حرارتی به نسبت پایینی است. از رایج‌ترین عملیات جوشکاری که روی این آلیاژ انجام می‌شود، می‌توان به جوشکاری مقاومتی و الکترود تنگستن اشاره کرد.
مونل 404
ترکیب مونل ۴۰۴ به دقت تنظیم شده است تا نفوذپذیری کم و ویژگی‌های لحیم‌کاری خوبی را ارائه دهد. برای مونل ۴۰۴ می‌توان از روش‌های معمول جوشکاری و آهنگری استفاده کرد. این آلیاژ به طور گسترده در کپسول‌های ترانزیستور و مهر و موم‌های سرامیکی به فلز استفاده می‌شود و تحت استانداردهای UNS N04404 و ASTM F96 قرار دارد. مونل ۴۰۴، نیکل کمتری درمقایسه با سایر انواع مونل دارد و این مقدار حدود ۵۲ تا ۵۷ درصد است. علاوه بر نیکل، در ترکیب این آلیاژ، تقریبا ۴۲ تا ۴۷ درصد مس، همراه با مقادیر کمی منگنز، آهن، سیلیکون و آلومینیوم وجود دارد. این ترکیب شیمیایی، ارائه خواص مطلوب در دمای پایین و لحیم‌کاری خوب را برای آلیاژ ۴۰۴ به همراه دارد.
یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد مونل ۴۰۴، دمای کوری فوق‌العاده پایین آن است، قابلیت جوشکاری خوبی دارد و به راحتی با ابزارهای متداول، می‌توان عملیات ماشینکاری را روی آن انجام داد. برای انجام عملیات نورد سرد روی مونل ۴۰۴ مشکلی وجود ندارد اما این آلیاژ، درمقابل نورد گرم، ضعیف عمل می‌کند. مهمترین کاربرد مونل ۴۰۴ در تولید قطعات الکترونیکی مانند ترانزیستور است، البته می‌توان از آن در ساخت تجهیزات دریایی مانند پمپ‌ها نیز استفاده کرد.
مونل R-405
مونل R-405 به عنوان UNS N04405 تعیین و توسط استانداردهای ASME SB-164و ASTM B-164 پوشش داده شده است. این یک گرید ماشینکاری آزاد از آلیاژ ۴۰۰ است. مقدار گوگرد به ۰٫۰۲۵-۰٫۰۶۰٪ افزایش یافته است که باعث ایجاد سولفیدهای نیکل مس می‌شود که قابلیت ماشینکاری را افزایش می‌دهد. عمدتاً از مونل R-405 برای استوک ماشین پیچ اتوماتیک استفاده می‌شود.
مونل K500
افزودن آلومینیوم و تیتانیوم به پایه نیکل- مس باعث می‌شود مونل K500 دارای استحکام و سختی بیشتر همراه با خواص مقاومت در برابر خوردگی عالی باشد. با این حال، آلیاژ K-500 تمایل بیشتری به ترک خوردگی تنشی- خوردگی در برخی از محیط‌ها در شرایط سنی سخت‌شده دارد. آلیاژ K500 به ویژه برای شفت پمپ‌های گریز از مرکز در خدمات دریایی مناسب است که کاربردهای آن شامل ابزار چاه نفت، قطعات الکترونیکی، پروانه دریایی، شفت پمپ، پروانه‌های چرخشی و همچنین تیغه‌های جراحی می‌باشد.
مونل 502
آلیاژ مونل ۵۰۲ مقاومت خوبی در برابر خزش و اکسیداسیون از خود نشان می‌دهد. امکان ایجاد اشکال متفاوت با این آلیاژ وجود دارد و قابلیت ماشینکاری آن همانند فولادهای آستنیتی است. شماره این آلیاژ در UNS برابر با N05502 است.
برای مطالعه بیشتر: تفاوت میلگرد و مفتول
مهمترین ویژگی آلیاژ مونل برای اسفاده در صنعت
در ادامه به مهمترین ویژگی‌های آلیاژ مونل که آن را به آلیاژی محبوب و پرکاربرد تبدیل کرده است، اشاره کرده‌ایم. البته این فهرست می‌تواند بسیار طولانی‌تر باشد. اما مهمترین ویژگی آلیاژ مونل را به‌طور خلاصه می‌توان موارد زیر دانست:
- آلیاژهای مونل پیش از دهه ۱۹۵۰، برای استفاده در صنایع بسیار مهم انتخاب می‌شدند. این فلز نیز می‌تواند به راحتی جوش داده شده و لحیم شود؛
- مقاومت در برابر خوردگی اسید و قلیایی؛
- قدرت مکانیکی بالا؛
- سادگی فرم‌دهی؛
- مقاومت در برابر مواد قلیایی؛
- نسبتا کم‌هزینه؛
- در دسترس بودن در اشکال مختلف از جمله ورق گرم و سرد ، صفحات، میله‌ها و لوله‌ها؛
- ظاهر جذاب.
مزایای استفاده و کاربرد آلیاژ مونل
یکی از مهمترین ویژگی آلیاژهای مونل مقاومت خوردگی در محدوده وسیعی از شرایط و محیط‌ها (آب‌خالص، اسیدهای معدنی غیراکسیدکننده، نمک و محیط قلیایی) است که تمامی کاربردهای آن به قبل از پیدایش فولادهای ضدزنگ برمی‌گردد. البته به دلیل استحکام بالای آن، همچنان در ساخت محصولاتی مانند مبدل‌های حرارتی، سیستم‌های لوله‌کشی، مخازن سوخت تانکرهای آب، سینک‌های آشپزخانه و مصالح بام خانه استفاده می‌شود. ضمن اینکه آلیاژ مونل به دلیل راحتی در جوشکاری و لحیم‌کاری دارای تقاضای فراوانی است. کارشناسان معتقد هستند که آلیاژ مونل دارای خصوصیاتی مانند مقاومت بالا در برابر خوردگی در محیط اسیدی و قلیایی، استحکام مکانیکی بالا، شکل پذیری مناسب، کم هزینه، ظاهر و نمای جذاب و در دسترس بودن در اشکال مختلف از جمله ورق نورد گرم و سرد، صفحات، میلگرد و لوله است که آن را تبدیل به محصولی منحصر به فرد کرده است که دارای گرید‌های متفاوتی نیز هستند. در مورد مهمترین مزایای آلیاژ مونل می‌توان موارد زیر را نام برد:
- ضریب انبساط حرارتی کمی دارند؛
- به راحتی می‌تواند جوشکاری شود؛
- مقاومت بالا در برابر مواد و محیط قلیایی دارد؛
- استحکام آلیاژهای مونل از اکثر فولادها بیشتر است؛
- انعطاف‌پذیر و قابلیت مالیبل و چکش‌خور بودن بالایی دارند؛
- ظاهر جذاب، از جمله پتینه خاکستری سبز شبیه به مس دارد؛
- مقاومت بسیار بالا در مقابل خوردگی، زنگ زدگی و محیط‌های اسیدی از جمله اسید هیدروفلوریک، فلوئورین و سولفوریک اسید دارند؛
- حفظ مقاومت مکانیکی این آلیاژ در گستره وسیع دمایی از فوق سرد (کرایوژنیک) تا ۵۵۰ درجه سانتیگراد است.
مطلب پیشنهادی مرتبط: سیم مفتول گالوانیزه و مفتول مسوار
معایب استفاده و کاربرد آلیاژ مونل
مونل با وجود مزایای فراوان دارای معایبی نیز می‌باشد. کارشناسان بر این باور هستند که مونل از معایبی مانند ماشینکاری ضعیف، قرار گرفتن در معرض خوردگی حفره‌ای در محیط آب شور و همچنین گاهی اوقات از خوردگی گالوانیکی برخوردار است. از دیگر معایب این آلیاژ می‌توان به این موارد اشاره کرد که گاهی تغییر رنگ در شکل ممکن است در بعضی شرایط جذاب باشد و همچنین در برخی مواقع می‌تواند باعث ایجاد مشکلاتی شود. در حالی که نسبت به خوردگی مقاوم است، در صورت قرار گرفتن در معرض آب نمک، می‌تواند از بین برود. هنگامی که در معرض مواد خاص است، خورده می‌شود.
به عنوان مثال، اکسید‌نیتریک، اسید‌نیتریک، دی اکسید گوگرد و هیپوکلریت، همه موادی هستند که می‌توانند باعث تخریب این آلیاژ شوند. حضور مونل می‌تواند منجر به خوردگی گالوانیزه شود. به عبارت دیگر اگر آلومینیوم، روی یا آهن به عنوان اتصال دهنده برای این فلز استفاده شود و سپس به شرایط خاصی برسند، اتصال دهنده‌های فلزی به سرعت از بین می‌روند.
جوشکاری آلیاژ مونل
برای جوشکاری مونل مراحل زیر باید قدم به قدم انجام شود:
- قشر نازک اکسید تیره رنگ را از نقاطی که باید جوشکاری کرد به وسیله برس یا سمباده پاک کنید؛
- به گرم کردن قبلی احتیاجی نیست؛
- از الکترودهای با پوشش ضخیم استفاده شود؛
- درمورد جوشکاری حالت تخت، زاویه الکترود نسبت به خط قائم درجه و در مورد حالت‌های دیگر الکترود عمود بر صفحه باید باشد؛
- گرده‌های باریک ایجاد گردد.
بیشتر بخوانید: عیوب ریخته‌گری شمش
استانداردهای مونل
مونل نیز همچون سایر کالاها و مقاطع فولادی استانداردهایی دارد که در زمان تولید باید به آن‌ها توجه کرد. در ادامه به استانداردهای مونل اشاره شده است:
- ISO 6208 (صفحه، ورق و نوار)
- 9725 ISO (فرجینگ)
- ISO 9723 (میله)
- ISO 9724 (سیم)
- DIN 17751 (لوله)
برخی از کاربردهای آلیاژ مونل
سوپر آلیاژ مونل کاربردهای فراوانی دارد که در ادامه به مهمترین آن‌ها اشاره کرده‌ایم.
کاربرد مونل در ساخت تجهیزات موسیقی
سوپر آلیاژ مونل دارای کاربردهای فراوانی است، ولی به دلیل ویژگی‌های خاص آن بسیار مورد توجه اهالی موسیقی است، به نحوی که امروزه بعضی از اداوات بادی مانند توبا، فرنچ هورن و یا ترومپت به وسیله این آلیاژ ساخته می‌شود. البته استفاده از مونل به همین جا ختم نمی‌شود، چون در سازهای زهی نیز بسیار مورد استقبال قرار گرفته است. از مهمترین آن‌ها می‌توان به کمپانی‌هایی نظیر گیبسون برای تهیه تارهای ماندولین، ویولون و یا گیتار اشاره کرد.
کاربرد مونل در صنایع دریایی
آلیاژ مونل در برابر خوردگی مقاومت بالایی دارد به همین دلیل معمولا در مورد تجهیزات در ارتباط مستقیم با دریا (سامانه لوله کشی، سبدهای صافی، شافت پمپ، انتقال و نگهداری مواد در مخازن زیر آب، شیرالات دریایی) مورد استفاده قرار می‌گیرد. این در حالی است که در صورت غیر مغناطیسی بودن، مناسب استفاده در قالب کابل لنگر یا تجهیزات محاسبه میدان مغناطیسی نیز می‌باشند. همچنین به دلیل مشکلات واکنش‌های الکترولیتی در آّب در اثر عایق نشدن مناسب مونل، استفاده غیر اصولی از آن‌ها می‌تواند دردسرساز هم باشد.
کاربرد مونل در تولید و تصفیه انواع روغن‌ها
در پروسه ساخت بسیاری از محصولات شیمیایی و مخصوصا روغن‌ها، در مرحله آلكیلاسیون که اسید هیدروفلوئوریك غلیظ موجب خورده شدن بسیاری از تجهیزات فلزی درگیر با خود می‌شود، استفاده از مونل خسارات مذکور را به حداقل می‌رساند. همچنین مونل علاوه بر امکان مقاومت در برابر اسید هیدروفلوئوریك با غلظت و در دماهای مختلف، در برابر اسیدهای سولفوریک و هیدروکلریک نیز مقاوم است.
کاربرد مونل در صنایع هوافضا
به دلیل مقاومت بالای آلیاژ مونل در برابر گرمای حاصل از اصطکاک آیرودینامیکی در هنگام پرواز با سرعت بسیار بالا و همچنین عدم تاثیر‌گذاری روی سرعت و عدم تغییر وزن بدنه، در دهه 60 میلادی از این آلیاژ برای ساخت بدنه هواپیما به ویژه نمونه‌های موشکی و آزمایشی مورد استفاده قرار گرفت. البته کاربرد امروزه این آلیاژ به سیم‌کشی ایمن در هواپیماها تقلیل یافته است.
نتیجه‌گیری
شاید بتوان خیلی خلاصه مهمترین ویژگی آلیاژ مونل را استحکام بالای آن در برابر خوردگی دانست. به دلیل همین خاصیت است که می‌توان ردپای حضور و کاربرد آلیاژ مونل را در بسیاری از صنایع و حوزه‌های مختلف دید. در این نوشته به مهمترین ویژگی‌های آلیاژ مونل که آن را به یک سوپرآلیاژ تبدیل کرده و مزایا و معایب آن اشاره کردیم. از استانداردها نیز حرف زدیم و به مراحل جوشکاری اشاره کردیم.
نظر شما