Talqin va tadqiqotlar ilmiy-uslubiy jurnali
Impact Factor: 8.2 | 2181-
3035 | №
8(66)
~ 34 ~
ALYUMINIY QOTISHMALARINI POLIMER TOBLASH MUHITLARIDA
TOBLASH
Kosimov Sarvarbek Dilmurod
o‘g‘li
Andijon davlat texnika instituti tayanch doktoranti
Annotatsiya.
Ushbu maqolada alyuminiy qotishmalarini polimer toblash
muhitlarida toblash jarayoni, uning mexanik xossalarga
ta’siri
va
an’anaviy
suv hamda
moy muhitlariga nisbatan ustunliklari tahlil qilingan. PAG va PVP kabi keng tarqalgan
polimer toblash muhitlarining afzalliklari hamda darzlanish xavfini kamaytirishdagi
roli ilmiy tadqiqotlar asosida yoritilgan. Shuningdek, PEG, PAM va KMS kabi
polimerlar nazariy jihatdan istiqbolli hisoblanib, ular
bo‘yicha
qo‘shimcha
izlanishlar
olib borish zarurligi
ko‘rsatib
o‘tilgan.
Kalit
so‘zlar.
Termik ishlov berish, toblash, polimer eritmalari, sovutish, PAG,
PVP, Alyuminiy qotishmalari.
Annotation.
This article analyzes the quenching of aluminum alloys in polymer-
based media, its effects on mechanical properties, and the advantages compared to
traditional water and oil quenching methods. The benefits of widely used polymer
media such as PAG and PVP, particularly their role in reducing crack formation, are
discussed based on scientific studies. Additionally, theoretically promising polymers
like PEG, PAM, and CMC are briefly reviewed, highlighting the need for further
research on their application.
Keywords.
Heat treatment, quenching, polymer solutions, cooling. PAG, PVP,
Aluminium alloys.
Kirish
Alyuminiy va uning qotishmalari eng
ko‘p
qo‘llaniladigan
yengil metallar
qatoriga kiradi. Ular yuqori korroziyaga chidamliligi, yaxshi issiqlik va elektr
o‘tkazuvchanligi
bilan ajralib turadi. Alyuminiy qotishmalari tabiiy holatda yetarlicha
mustahkam emasligi sababli, ularni issiqlik bilan ishlov berish orqali kerakli fizik-
mexanik xossalarga olib kelish zarur.
Ushbu xossalarning mustahkamligini oshirishda termik ishlov berish, xususan
toblash usuli muhim rol
o‘ynaydi.
Toblash jarayonida toblash muhitining turi va
harorati metallning yakuniy fizik-mexanik xossalariga katta
ta’sir
ko‘rsatadi.
An’anaviy
toblash muhitlari
–
suv va moylar
–
o‘ziga
xos afzallik va kamchiliklarga
ega. Biroq
so‘nggi
yillarda polimer asosidagi toblash muhitlari tobora
ko‘proq
e’tiborni
tortmoqda. Mazkur maqolada alyuminiy qotishmalarini polimer toblash muhitlarida
Talqin va tadqiqotlar ilmiy-uslubiy jurnali
Impact Factor: 8.2 | 2181-
3035 | №
8(66)
~ 35 ~
toblash xususiyatlari, uning afzalliklari va boshqa muhitlar bilan solishtirmasi ilmiy
manbalar asosida yoritiladi.
Toblash jarayonining mohiyati va muammolari
Toblashning asosiy maqsadi
–
metall ichki tuzilmasida qattiqlikni va
mustahkamlikni oshiruvchi fazalarni
“muzlatib”
saqlab qolishdir. Alyuminiy
qotishmalarida bu
–
yechiluvchi qattiq eritmaning hosil
bo‘lishi
va uni sovutish orqali
mustahkamlab
qo‘yish
orqali amalga oshiriladi. Sovitish jarayoni qanchalik tez
bo‘lsa,
zarur
bo‘lgan
faza shunchalik yaxshi saqlanadi.
Ammo aynan shu yerda muammo
tug‘iladi:
juda tez sovitish
—
bu ichki
kuchlanishlar, yoriqlar yoki geometriyani buzuvchi deformatsiyalar keltirib chiqarishi
mumkin. Ayniqsa, murakkab shakldagi buyumlar, yupqa devorli detallar uchun bu
xavf jiddiydir.
Shuning uchun zamonaviy materialshunoslikda teng va boshqariladigan sovitish
tezligini
ta’minlovchi
muqobil usullar qidirila boshlandi. Ularning eng istiqbolli
turlaridan biri
–
bu polimerli toblash.
Polimerli toblash: mohiyati va ishlash prinsipi
Polimerli toblash
–
bu oddiy suvga maxsus suvda eriydigan polimer moddalarni
qo‘shish
orqali tayyorlangan eritma yordamida amalga oshiriladigan toblash usuli. Bu
eritma issiqlikni metaldan nazorat qilingan tezlikda olib chiqishga imkon beradi.
Polimerli eritmalar tarkibida
ko‘pincha
quyidagi komponentlar
bo‘ladi:
•
Polivinilpirolidon (PVP), polietilen glikol (PEG), polisakaridlar kabi modda;
•
Sovitish tezligini sekinlashtiruvchi moddalar;
•
Korroziyaga qarshi ingibitatorlar;
•
Pufakchalarni barqarorlashtiruvchi stabilizatorlar.
Suvda bu polimerlar eritilganda, ular metall sirtida yupqa, issiqlikni sekin
o‘tkazadigan
qoplama hosil qiladi. Bu qoplama
“qaynash”
bosqichini uzaytiradi va
sovitishni bosqichma-bosqich
o‘tkazadi,
natijada:
•
Ichki kuchlanishlar kamayadi,
•
Deformatsiya ehtimoli kamayadi,
•
Buyumlarning sifati yaxshilanadi.
Sovish kinetikasi
Sovish jarayonida metall yuzasi qiziganligi sababli, toblovchi suyuqlik bilan
bevosita aloqa qilmaydi
–
sirtni
bug‘
pardasi qoplaydi. Bu faza pardali qaynash deb
ataladi.
Polimerli eritmalarda
bug‘
pardasi buzilib, suyuqlik sirt bilan yana
to‘la
aloqa
qiladigan jarayon kechikadi, chunki polimer qatlami sirtni himoyalaydi. Bu esa yuqori
harorat
oralig‘ida
issiqlik uzatish jarayonini tekislashtiradi va birdan sovitishdan
ko‘ra
yumshoqroq sovish imkonini beradi. Natijada metall ichida fazaviy
o‘zgarishlar
barqarorroq amalga oshadi va yoriqlar ehtimoli kamayadi.
Talqin va tadqiqotlar ilmiy-uslubiy jurnali
Impact Factor: 8.2 | 2181-
3035 | №
8(66)
~ 36 ~
Shuningdek, sovish kinetikasi ham polimer konsentratsiyasiga
bog‘liq.
Konsentratsiya oshgan sari sovish sekinlashadi, bu esa nozik muvozanatni topishni
talab qiladi: juda sekin sovish
–
mexanik xossalarning past
bo‘lishiga,
juda tez sovish
esa yoriqlarga olib keladi.
Tajriba natijalari va muhim faktorlar
Toblash
bo‘yicha
tajriba tadqiqotlaridan
ma’lumki:
•
5
–
15% polimer eritmalari
ko‘pchilik
alyuminiy qotishmalari uchun optimal
natija beradi;
•
Eritma harorati 25
–60°C
oralig‘ida
bo‘lishi
tavsiya qilinadi;
•
Issiqlik oqimi metall yuzasidan vaqt
o‘tishi
bilan izchil kamayadi, bu esa
polimer qatlamining sovitishga
ko‘rsatgan
ta’sirini
tasdiqlaydi.
Shuningdek, quench factor analysis deb ataluvchi model yordamida polimerli
toblash samaradorligi baholanadi. Bu model sovish tezligini, rewetting vaqtini, harorat
gradientlarini hisobga olib, qotishmaning oxirgi mustahkamligini bashorat qiladi.
Amaliy
qo‘llanishlar
Alyumiy qotishmalarini polimerli toblash quyidagi sohalarda keng
qo‘llaniladi:
•
Aviatsiya: yengil va nozik alyuminiy qismlar yoriqlarga juda sezgir, polimerli
toblash bu xavfni kamaytiradi;
•
Avtomobilsozlik: dvigatel qismlari, uzatma qismlari uchun termik stressni
pasaytiradi;
•
Yuqori aniqlikdagi qurilmalar: optik elementlar, alyuminiy qobiqli
instrumentlar.
Polimerli toblash muhitlari metallarning issiqlik bilan ishlov berilishida
o‘ziga
xos xususiyatlarga ega. Ular, ayniqsa, sovitish tezligi va sirtga
bo‘lgan
ta’sir
darajasi
bo‘yicha
farqlanadi. PAG (polyalkilenglikol) va PVP (polivinilpirolidon) eritmalari
eng
ko‘p
tadqiq qilingan polimerlar sirasiga kiradi. Ular orqali sovitilgan alyuminiy
qotishmalarida darzlar kamroq uchrashi, qattiqlikning nisbatan yuqori darajada
saqlanishi, hamda sirt sifati yaxshiroq
bo‘lishi
kuzatilgan. Polimer muhitda sovitish
tezligi suvga nisbatan sekinroq, ammo bir maromda kechishi tufayli metall ichki
strukturasida teng taqsimlangan fazalar shakllanishiga xizmat qiladi.
Asosiy qism
Polimer muhitlarida toblashda metallning sovitilishi asta-sekin va nazorat ostida
kechadi. Bu, ayniqsa, alyuminiy qotishmalari uchun muhim, chunki ularning kristall
panjarasi yuqori haroratda sezilarli darajada deformatsiyalanadi va tez sovitishda ichki
kuchlanishlar natijasida darzlar hosil
bo‘lishi
mumkin. PAG asosidagi eritmalar,
masalan, 10
–
30% kontsentratsiyadagi suvli eritmalar, sovitish tezligini
optimallashtirish va metall sirtini barqaror qoplash imkonini beradi. Bu esa metall
sathida aniqlik, silliqlik va qattiqlikning bir maromda taqsimlanishini
ta’minlaydi.
Talqin va tadqiqotlar ilmiy-uslubiy jurnali
Impact Factor: 8.2 | 2181-
3035 | №
8(66)
~ 37 ~
PVP (polivinilpirolidon) asosidagi eritmalar esa,
o‘zining
sirtga yopishuvchanligi
yuqoriligi bilan ajralib turadi. Bu turdagi polimer eritmalari sovitish jarayonida metall
yuzasida yupqa plyonka hosil qilib, tez sovishdan kelib chiqadigan mahalliy
darzlanishlarni kamaytiradi. Shu sababli PVP eritmalari yuqori aniqlik va sirt sifati
talab qilinadigan detallarni toblashda
qo‘llanilishi
mumkin.
Suv va moy muhitlariga nisbatan polimerli muhitlar
o‘zining
termofizik xossalari
bilan ajralib turadi. Suvda sovitish juda tez kechadi, bu esa metall sirtida mahalliy
qattiqliklar va darzlar hosil
bo‘lishiga
olib keladi. Moy esa nisbatan sekin sovitadi,
lekin u orqali erishilgan qattiqlik darajasi pastroq
bo‘ladi.
Polimerli muhitlar esa har
ikki tomonlama muvozanatni
ta’minlaydi:
darzlanish xavfini kamaytirgan holda yuqori
mexanik xossalarni saqlaydi.
PAG va PVP dan tashqari, polietilenglikol (PEG), poliakrilamid (PAM), va
karboksimetil
sellüloza
(KMS) eritmalari ham istiqbolli hisoblanadi. Bu polimerlar
metall sirtida barqaror plyonka hosil qilishi, issiqlik uzatishni nazorat qilishda yordam
berishi mumkin. Biroq bu polimerlar bilan amalga oshirilgan tadqiqotlar soni
cheklangan
bo‘lib,
ular
bo‘yicha
alohida ilmiy izlanishlar talab etiladi. Xitoy va
Janubiy Koreyada olib borilgan ayrim tadqiqotlarda PEG eritmalari bilan toblangan
alyuminiy qotishmalarida sirt sifati va darzlarga qarshilikda ijobiy natijalar kuzatilgan.
1-jadval. Toblash muhitlari taqqoslanishi
#
Toblash muhiti Sovitish tezligi
Darzlarga qarshilik
Mexanik xossalar
1
Suv
Juda tez
Past
Nisbatan past
2
Moy
Sekin
Yuqori
O‘
rtacha
3
PAG(10-30%)
O‘rtacha
Yuqori
Yuqori
4
PVP
Nazoratlangan
Yuqori
Yuqori
5
PEG(nazariy)
O‘rtacha
Potensial yuqori
N
o‘
malum
G.E. Totten, G.M. Webster va C.E. Bates tomonidan 1997 yilda
o‘tkazilgan
tadqiqotlarda PAG asosidagi toblash muhitlari 7075 va AIMgSiCu kabi alyuminiy
qotishmalarini sovutishda
qo‘llanilgan.
Tadqiqotlar natijasida ushbu polimer muhitlar
ichki kuchlanishlarni kamaytirishi, darzlar paydo
bo‘lishining
oldini olishi va mexanik
xossalarni yaxshilashi aniqlangan.[1]
Gustavo
Sánchez
Sarmiento va hamkorlari tomonidan 7075-T6 alyuminiy
plastinalarida olib borilgan tahlillar shuni
ko‘rsatdiki,
PAG asosidagi toblash muhitlari
elastik deformatsiyani kamaytirishda samaraliroq. Bunday muhitlar
an’anaviy
issiq
suvga nisbatan metall strukturasi yaxlitligini saqlaydi.[2]
Talqin va tadqiqotlar ilmiy-uslubiy jurnali
Impact Factor: 8.2 | 2181-
3035 | №
8(66)
~ 38 ~
Y.S. Chen boshchiligidagi ilmiy guruh 7249 qotishmasini turli toblash
muhitlarida tahlil qilib, PAG bilan toblashda darzlar kamroq kuzatilishini va
korroziyaga chidamlilik ortishini
ko‘rsatdi.
Ayniqsa intergranulyar korroziya xavfi
sezilarli kamaygan.[3]
J.S. Robinson va jamoasi tomonidan olib borilgan izlanishlarda 30% PAG
eritmasida toblash boshq toblash usullari bilan taqqoslandi. PAG muhitida qolgan
deformatsiyalar va ichki kuchlanishlar eng past darajada kuzatildi. Bu esa, ayniqsa,
murakkab shaklli alyuminiy detallarni termik ishlovdan
o‘tkazishda
muhim ahamiyat
kasb etadi.[4]
Ushbu tadqiqotlardan kuzatish mumkin-ki, PAG muhitida sovitilgan 7075
qotishmasida nozik va izchil strukturali donachalar hosil
bo‘lishi
aniqlangan, bu esa
sirt pishiqligini oshirgan.[5] Totten va Bates (1997) tomonidan olib borilgan
izlanishlarda PAG muhitida sovitilgan alyuminiyda 10
–
12 HB yuqori qattiqlik qayd
etilgan. PAG eritmalari qayta ishlanishi mumkinligi sababli, ekologik jihatdan moyga
nisbatan maqbulroq muhit hisoblanadi. Polimerli muhitda issiqlik uzatish koeffitsienti
(h) sekinroq
o‘zgaradi,
bu esa metall ichida harorat gradientining tengroq
bo‘lishiga
olib keladi. Yuqoridagi tahlillar asosida kelajakdagi ilmiy izlanishlarda polimer toblash
muhitlari tarkibini optimallashtirish, sovitish tezligi va metall sirtining fizik holati
o‘rtasidagi
bog‘liqlikni
chuqur
o‘rganish
zarur. Ayniqsa, PEG va PAM kabi kam
tadqiq qilingan polimerlar istiqbolli
yo‘nalish
bo‘lib
xizmat qilishi mumkin.
Xulosa
Olib borilgan tahlillar shuni
ko‘rsatadiki,
alyuminiy qotishmalarini polimer
toblash muhitlarida toblash samarali usul
bo‘lib,
an’anaviy
suv va moy muhitlariga
nisbatan qator ustunliklarga ega. Polimerli toblash muhitlari, xususan PAG va PVP
eritmalari, darzlar paydo
bo‘lishi
xavfini kamaytiradi, ichki kuchlanishlarni pasaytiradi
va sirt sifati bilan bir qatorda metallning mexanik xossalarini yaxshilaydi. Polimer
muhitning issiqlik
o‘tkazuvchanligi
nazorat ostida
bo‘lgani
uchun, sovutish jarayoni
barqaror va izchil kechadi. Bu esa ayniqsa yuqori aniqlik va mukammal sirt talab
etiladigan murakkab shakldagi detallar uchun muhimdir. Shu bois, alyuminiy
qotishmalarini polimer muhitda toblash istiqbolli
yo‘nalish
bo‘lib,
kelgusida yangi
turdagi polimerlar asosida toblash samaradorligini oshirish
bo‘yicha
izlanishlarni
davom ettirish maqsadga muvofiqdir.
Foydalanilgan adabiyotlar:
1. Totten G.E., Webster G.M., Bates C.E. Polymer Quenching Technology for
Aluminum Alloys. ASM Conf., St. Louis, 1997.
2.
Sánchez
Sarmiento G. et al. Effect of Quenching Medium on the Residual
Stresses in 7075-T6 Aluminum Plates. Journal of Materials Processing Technology,
2005.
Talqin va tadqiqotlar ilmiy-uslubiy jurnali
Impact Factor: 8.2 | 2181-
3035 | №
8(66)
~ 39 ~
3. Chen Y.-S. et al. Investigation of quenching performance on 7249 aluminum
alloy using PAG solution. Journal of Alloys and Compounds, 2018.
4. Robinson J.S. et al. Quenching performance comparison of 30% PAG solution
and uphill quenching. Journal of Materials Engineering and Performance, 2012.
5. Liu X. et al. Review of Polymer Quenchants for Aluminum Alloys. Heat
Treatment and Surface Engineering, 2021.
