Për nevoja të studentëve të Fakultetit të Inxhinierisë Mekanike në Prishtinë
Tab.1.1. Tipet e rrjetave sipas Bravais
1.2. RRJETA KRISTALORE KUBIKE E THJESHTË (PRIMITIVE)
Kubike
Celula elementare (fig. 1.5.) është një kub në të cilin jonet cilin jonet metalike janë metalike janë të vendosura në 8 (tetë) kulmet (ose nyjet). Prej atomeve të vendosura në kulme, rrjetës i takojnë nga 1/8 e masës. Numri i tërësishëm i atomeve që i përkasin rrjetës kubike të thjeshtë (primitive) është 1
e thjeshtë
me centrim në qendër
atom, pra,
me centrim në faqe
1 8
⋅ 8 = 1 atom. atom.
Numri i atomeve të dukshme është 8, kurse numri i koordinimit (fig.1.5.) është 6.
Tetragonale e thjeshtë
centrim në qendër b
c
d
e
Hekzagonal centrim në bazë Romboedrik
a
Fig. 1.5. Rrjeta krisatore kubike e thjeshtë (primitive); a-atomet e rrjetës kubike të thjeshtë; b-atomet që i takojnë celulës elemntare; c-përmasat e rrjetës; d, e-numri i koordinimit
Ortorombik e thjeshtë
centrim në qendër
centrim në bazë
centrim në faqe
Atomet, nëse i krahasojmë me sfera të ngurta, janë ngurta, janë tangjente sipas brinjëve të kubit (fig.1.5.c), prandaj drejtimet e paqetimit më të dendur janë dendur janë 2 ⋅ R = a , (brinja është 2R; R‐rrezja e atomit). Rrezja e atomit R e shprehur përmes bazës së celulës elementare a është: R =
Monoklin (njëkëndor)
a
2
= 0.5 ⋅ a
Dendësia e paketimit (DP) ose kompaktësia (angl. APF angl. APF ‐atomic packing atomic packing factor factor ) paraqet raportin
e thjeshtë Triklin (trekëndor)
centrim në bazë
në mes vëllimit që zihet nga atomet kundrejt vëllimit të plotë të celulës elementare: DP
thjeshtë
=
vëllimi i atomeve në celulën elementare vëllimi i plotë i celulës elementare
=
V s V k
Figura 1.19b paraqet një dislokacion helikoidal (i quajtur edhe dislokacion spiral), kurse figura 1.19c dislokacionin e kombinuar.
Fig.1.22. Analogjia e dislokimeve me lëvizjen e krimbit Fig. 1.19 - Paraqitja e nje nj e dislokacioni: a) linear; b) helikoidal; c) i kombinuar . Mekanizimi i dislokimeve lineare është treguar në figurën 1.20, kurse mekanizimi i dislokimeve helikoidale në figurën 1.21. Krijimi i dislokimeve mund të krahasohet me analogjinë e lëvizjes së krimbit (fig. 1.22.).
1.10.4. DEFEKTET SIPËRFAQËSORE Nëpërmjet defekteve sipërfaqësore (dypërmasore) të shprehur në ngrehinë kristalore, si p.sh. kufijtë ndërkokrrizorë, nënkufijtë, binjakëzimet etj. Defektet e radhitjes janë nga më të rëndësishmet sepse energjia e tyre ndikon drejtpërdrejti në vcetitë fiziko‐mekanike të metalit. Sipërfaqet që kufizojnë kristalet e veçanta quhen bashkime të kokrrizave, ndërsa prerjet e tyre me një plan quhen kufij të kufij të kokrrizave. Dallojmë rastin e një mase polikristalore kimikisht homogjene (njëfazore) nga ai i një mase johomogjene (për thjeshtësi dyfazore).
1.11. BASHKIMET (KUFIJTË) E KOKRRIZAVE HOMOGJENE Në një masë njëfazore bashkimi ndërmjet dy kokrizave mund të jetë: të jetë: a) i përkryer, në qoftë se nyjet krisatlore që shtrihen në të i përkasin njëkohësisht dhe në mënyrë të përkryer të dy rrjetave kristalore (shih figurën 1.23.a); b) i deformuar, nëse çorientimi i kristaleve është i tillë që lejon që përshtatja të bëhet gradualisht (shih figurën 1.23.b). Fig.1.20. Mekanizmi i dislokimeve lineare(William lineare (William D. Callister) Fig. 1.23. – struktura të mundshme të bashkimeve të kokrrizave homogjene: a-bashkimi i përkryer; b-bashkimi i deformuar (G.M. Paolucci, f.106)
1.12. KUFIJTË E KOKRRIZAVE
Fig. 1.21.. Mekanizmi i dislokimeve helikoidale
Siç e kemi theksuar më parë, metalet janë të formuara nga kristale të shumta ose kokrriza të orientuara në mënyrë krejt të rastit kundrejt njëra‐tjetrës. Kufij ndërkokrrizor do të quajmë sipërfaqet që ndajnë këto kokrriza, d.m.th. ato shërbejnë si zona kalimtare për kristalet orientime të ndryshme. Atëherë sipas këtij modeli, struktura dhe vetitë kufijve
2.8. SHTOJCË PËRFITIMI I MONOKRISTALIT TË SILICIT
Lëvizja e bërthamës poshtë
Lëvizja e bërthamës lartë
Furra për përfitimin e monokristalit të silicit
Disku i silicit
Varësisht nga përmbajtja (koncentrimi) e elementeve të lidhjes fitohen strutura me përzierje të atomeve të komponenteve (shiqo figurën 3.14).
dytë ka pikën eutektike E2 dhe fitohet me përzierjen e kristaleve të komponimeve kimike AmBn kimike AmBn dhe kristaleve të metalit B. Linja vertikale që përfaqëson grafikisht shfaqjen e kompozimit e ndan sistemin në dy nënsisteme, që trajtohen në mënyrë të pavarur. Kështu në rastin tonë kemi dy nënsisteme të përzierjeve mekanike që mund të trajtohen në mënyrë të pavarur, e konkretisht nënsistemet A‐ AmBn dhe AmBn‐B. Analiza e mëtejme e diagramit bëhet në mënyrë analoge si në diagramet e mëparshme. M
]
Faza e l ëngët
C o
[ a r u t a r e p m e T
a- Diagrami i lidhjes peritektike Argjend-Platin (Ag-Pt)
2
E1
α
30 70
AmBn+E1
40 60
Përqendrimi Përqendr imi [%]
3.9. DIAGRAMET E GJENDJES PËR LIDHJET QË FORMOJNË KOMPONIME KIMIKE Gjatë përfitimit të lidhjeve të ndryshme mund të ndodhë që metalet të formojnë komponime kimike. Këto komponime kimike mund të jenë të jenë shumë të qëndrueshme. Diagramet e gjendjes për lidhjet, të cilat formojnë komponime kimike janë më të ndërlikuara. Njëri nga këto diagrame mund të jetë të jetë i përbërë prej dy ose më shumë diagramesh të lidhjeve që janë që janë përmendur më parë (fig. 3.15.). Komponenti A dhe B formojnë komponim kimik AmBn. AmBn. Ky komponim kimik nga temperatura e shfaqjes (kjo temperaturë është e caktuar dhe caktuar dhe konstante) konstante) deri në temperaturën e ambientit nuk mund të ndryshojë, prandaj paraqitet grafikisht me vijën M‐AmBn. Ky diagram mund të ndahet në dy diagrame të thjeshta. Diagrami i parë ka pikën eutektike E1 dhe fitohet me përzierjen e kristaleve të metalit A metalit A dhe kristaleve të komponimeve kimike AmBn kimike AmBn Diagrami i
β
AmBn+L
α+ L
0 10 20 100 90 80
Fig. 3.14. Diagrami i gjendjes për lidhjet me peritektikum dhe strukturat.
β+ L E2
α+ E1
b- Kristalizimi peritektik
L + n B m A
50 50
60 40
E + n B m A
70 30
80 20
2
E + β
90 100 10 0
AmBn
Fig. 3.15. Diagrami i gjendjes për lidhjet që formojnë komponime kimike.
Lidhjet që kanë përbërje të tillë që gjenden në ndonjë drejtzë që kalon nëpër njërin nga kulmet e trekëndëshit kanë çdoherë raport konstant të komponenteve përkatëse. P.sh., lidhjet L6, L7, L8 dhe L9 gjenden në drejtzën XB që kalon nëpër kulmin B. Kjo do të thotë se raporti A/C i këtyre lidhjeve duhet të jetë të jetë konstant. Përbërja e këtyre lidhjeve është:
L 6: L7: L8: L9:
60%A + 40%C, 45%A + 25%B + 30%C, 30%A + 50%B + 20%C, 15%A + 75%B + 10%C.
Përmbajtja e elementit B në këto lidhje është e ndryshueshme. Raporti në mes elementeve A dhe C është konstant. 60% A 40% C
45% A =
30% C
30% A =
20% C
15% A =
10% C
3 %A =
2 %C
Nëse nga dy përzierje ose lidhje me përbërje të ndryshme duhet të fitohet përzierja ose lidhja e tretë, atëherë përbërja rezultuese e saj çdoherë shtrihet në drejtzën që i lidhë pikat e përzierjeve ose pikat e lidhjeve fillestare. P.sh. nëse shkrihen së bashku 30g të lidhjes L10 që ka 30%A+10%B+60%C dhe 70% të lidhjes L11 që ka 5%A+20%B+75%C, do të fitohet lidhja L12 e cila gjendet në drejtzën që lidhë pikat L10 dhe L11, sepse
30 0,30 + 70 0,05 = 12,5%A; 30 0,10 + 70 0,20 = 17%B dhe 30 0,60 + 70 0,75 = 70,5%C. Përbërja rezultuese e përzierjes ose lidhjes mund të përcaktohet edhe grafikisht, sepse pika L12 duhet ta ndanë drejtëzën L10‐L11 sipas raportit të zhdrejtë të pjesëmarrjes sasiore të pikave L10 dhe L11, që për rastin tonë do të jetë të jetë 70:30.
NDËRTIMI I DIAGRAMIT TË LIDHJEVE ME TRI KOMPONENTE
Forma e zhvilluar në rrafsh e diagramit me tri komponente
Fig.3.18. Ndërtimi i diagramit të lidhjeve me tri komponente (Bi, Pb,Sn).
Për ndërtimin e diagramit së pari vendoset në bazë trekëndëshi barabrinjës i përqendrimeve ABC. Sipas tre kulmeve të trekëndëshit, që përfaqësojnë polet e përqendrimeve 100% të tri elementeve, ngrihen pingulet e temperaturave dhe vendosen temperaturat përkatësie të kristalizimit të elementeve të pastra A, B dhe C (fig.3.18.). Diagrami hapësinor i lidhjeve me tri komponente është paraqitur në figurën 3.19.
Fig. 3.19. Diagrami hapësinor i lidhjeve me tri komponente
4.10.3. DERDHJA NË FORMA Nëse duhet të prodhohen pjesë çeliku gjeometrikisht të ndërlikuara o në seri të mëdhaja mund të jetë të jetë e leverdishme ekonomikisht (e ndonjëherë e vetmja mënyrë) mbushja e stampave të gërryera të cilat mbyllin në vetvete, formën e detalit që duam të marrim (përveç proçeseve finale të mbylljes): një element i tillë quhet hedhje ose shkrirje. Kjo teknologji merr emrin e [10], që përdorin ciklin e fabrikimit me derdhjes në forma dhe ndiqet nga fonderitë e çelikut [10], mbeturina metalike.
4.11. RAFINIMI I GIZËS Në rastet për të cilat kërkohen lidhje metalike me karakteristikat e gizës (si rrjedhshmëri, punueshmëri, dhe aftësi zmaltimi), nuk mund të përdoret giza e shkrirjes së parë për shkak të karakteristikave të saj mekanike të ulëta. Nga ky fakt lind nevoja e rafinimit dhe/ose transformimit të gizës që vjen nga furrnalta duke e lidhur atë me elementë të tjera. Gizat më pak të çmueshme (gizat e hirta – gizat gri gri)) prodhohen në mbajtës vertikale (kubilote) ku ngarkohen nga lart shtresa të gizës së furrnaltës, mbeturina metalike çeliku, si dhe koks e kalcium (ky i fundit shtohet sepse ndihmon në shkrirjen e skorjes); nga poshtë fryhet ajri për djegien, ndonjëherë i ngrohur paraprakisht. Kubiloti nuk mund të konsiderohet si një furrnaltë e vogël (shih figurën 4.18) sepse–ndryshe nga ky i fundit–ajri i fryrë me tepricë kthen ambjetin e brendshëm fortësisht oksidues d.m.th. e bën atë të aftë të djegë C, P e Si që ndodhen në ngarkesën metalike (ndërsa squfuri shtohet për efektin sulfurizues të koksit). Kubilotët janë gjithmonë dy e përdoren në ditë të altenuara: ndërkohë që njëri është refraktarit (shtresa (shtresa nxehtësi nxehtësi duruese). duruese). funksionim, tjetri i nënshtrohet ribërjes së refraktarit
Fig.4.18- Kubilot me ajër të ngrohët për gizë te hirte (gri)
Gizat më të çmueshme (sferoidale, bainitike, të lidhura) prodhohen në furrat elektrike me induksion – të skematizuar në figurën 4.19 – në të cilët ngarkohen materiale metalike më të pastër kimikisht se ato që përdoren në kubilotët: në fakt ambjenti i brendshëm në furrat me induksion nuk është aktiv kimikisht, prandaj gjithë përbërja që futet mbetet në gizë, duke përfshirë edhe papastërtitë.
Fig. 4.19 – Furrë elektrike me induksion me frekuencë të mesme pa bërthamë
SHTOJCË: Detale të punuara me derdhje
Detale të fituara me derdhje
Detale të fituara me derdhje
