مصارف و کاربرد های مونل

مونل خانواده ای از آلیاژ های نیکل - مس است که مقادیر کمی آهن، منگنز، کربن و سیلیکون دارد. آلیاژهای مونل، که از نیکل خالص قوی تر هستند، در برابر خوردگی توسط طیف وسیعی از مواد شیمیایی قوی، از جمله آب شور پر فشار، مقاوم هستند.

ریزساختار مونل، که در واقع نوعی سوپرآلیاژ است، دارای ساختار شبکه ‌ای مکعبی می باشد.

تاریخچه مونل

مونل یک آلیاژ پایه نیکل با مقادیر مس بین 29 تا 33 درصد می باشد. این فلز توسط متالورژیست رابرت کروکس استنلی اختراع شد و توسط شرکت بین المللی نیکل در سال 1905 به ثبت رسید. این فلز به افتخار مدیر وقت بین المللی نیکل، مونل نام گرفت. جای تعجب نیست که استنلی به سمت مدیر بین المللی نیکل ارتقا یافت.

مونل تا قبل از سال 1908 به عنوان یک ماده برای سقف سازی در ایستگاه پنسیلوانیا در نیویورک مورد استفاده قرار می گرفت. مونل در دهه 1920 و پس از آن برای کانتر آشپزخانه، سینک، لوازم خانگی و سقف های شیروانی بکار می رفت. با اینکه مونل یکی از محبوب ترین فلزات موجود در بازار در طول دهه 1940 بود، اما در ابتدای دهه 1950 عمدتاً توسط فولاد زنگ نزن که سازگاری و انعطاف بیشتری داشت، جایگزین شد.

مصارف مونل

مونل به دلیل سهولت در ساخت از طریق سرد کاری و گرم کاری، ماشینکاری و جوشکاری به طور گسترده در صنایع دریایی و فرآوری مواد شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال، از آنجایی که این ماده گران است، تنها زمانی باید از آن استفاده کرد که گزینه‌های ارزان ‌تر در دسترس باشد. هزینه لوله کشی با مونل اغلب بیش از سه برابر هزینه لوله کشی با فولاد کربنی است.

شفت یا محور سوپاپ و پمپ، قطعات الکتریکی و الکترونیکی، دستگاه ‌های تقطیر نفت خام، هیتر های دیگ بخارِ آب تغذیه، تجهیزات دریایی و بست‌ ها، مخازن بنزین و آب، مخازن سوخت، فنر، تجهیزات فرآوری شیمیایی، مخازن فرآوری، لوله کشی، مبدل های حرارتی، سازه های فلزی، آلات موسیقی، یخچال و فریزر، پردازش فیلم، سینک آشپزخانه، سقف سازی و فریم عینک نمونه هایی از کاربردهای روزمره مونل هستند. مونل در انواع لوله، اتصالات، صفحه، نوار، میلگرد و میله تخت موجود است.

خواص مونل

مونل یک آلیاژ دوتایی تک فاز و محلول جامد با خواص مکانیکی خوب در دماهای زیر صفر است. آلیاژ مونل 400 دارای وزن مخصوص 8.80 و محدوده دمای ذوب 1300-1350 درجه سانتیگراد است. خواص مکانیکی آلیاژ 400 در دمای اتاق در بند زیر نشان داده شده است:

قابلیت ماشین کاری : از آنجایی که مونل در حین ماشین کاری دچار کارسختی می گردد، انجام ماشین کاری بر روی مونل بسیار چالش برانگیز است. تکنیک های مورد استفاده برای ماشینکاری آهن ممکن است برای ماشین کاری مونل نیز بکار رود.

جوشکاری : تکنیک های جوشکاری مونل شامل جوشکاری GMAW، جوشکاری میگ (MIG)، جوشکاری قوس فلزی و جوشکاری زیر پودری است.

فورجینگ : مونل قابل فورج کردن نیز می باشد، اما تحت شرایطی خاص و با دقت بسیار بالا باید آن را فورج نمود.

گرم کاری : در گرم کاری، دما برای آلیاژ مونل معمولاً بین 648-1176 درجه سانتیگراد متفاوت است. قبل از شروع گرم کاری باید دمای مناسب تعیین شود.

گرید های مونل

مونل 400

مونل 401

Monel 401 آلیاژی است که اغلب در کاربردهای تخصصی الکتریکی و الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرد. این آلیاژ قابلیت جوش و لحیم کاری خوبی دارد اگر به روش تیگ جوش داده شود. جوشکاری مقاومتی یک راه عالی برای اتصال مواد ساخته شده از مونل 401 می باشد. Monel 401 تحت استاندارد UNS N04401 قرار دارد.

مونل 404

ترکیب مونل 404 طوری تنظیم شده است تا دمای کوری (Curie Temperature) بسیار پایین، نفوذ پذیری کم و کیفیت لحیم کاری خوب را ارائه دهد. بر روی Monel 404 می توان روش های استاندارد جوشکاری و فورجینگ را اعمال نمود. با این حال، گرم کاری فرایند مناسبی برای مونل 404 به شمار نمی رود. البه سرد کاری فرایندی مناسب برای مونل 404 بوده و با پرداخت عالی می توان بر روی این آلیاژ، آن را انجام داد. Monel 404 به طور گسترده در کپسول های ترانزیستوری و مهر و موم های سرامیکی به فلز استفاده می شود و تحت پوشش استانداردهای UNS N04404 و ASTM F96 قرار می گیرد.

مونل 405

Monel 405 که با نام UNS N04405 نیز شناخته می شود، بیشتر برای استوک ماشین آلات پیچ سازی اتوماتیک استفاده می شود. مونل 405 در واقع همان مونل 400 است با این تفاوت که قابل ماشینکاری نیز می باشد. محتوای گوگرد در مونل 405 به 0.025الی0.060 درصد افزایش می یابد و در نتیجه ترکیب های سولفیدی نیکل – مس در آن ایجاد می شود و ماشین کاری آلیاژ را بهبود می بخشد.

مونل K-500

افزودن آلومینیوم و تیتانیوم به پایه نیکل - مس مونل، منجر به تولید Monel K-500 می شود که استحکام، سختی و مقاومت در برابر خوردگی بالاتری دارد. با این حال، آلیاژ K-500 زمانی که از طریق ایجینگ سخت شده باشد، پتانسیل بیشتری برای ترک خوردگی ناشی از خوردگی تنشی در شرایط خاص را دارا است. Monel K500 برای محور پمپ های گریز از مرکز مورد استفاده در مصارف دریایی، انتخابی ایده آل است. ابزار آلات، تجهیزات چاه های نفت، قطعات الکترونیکی، پیشران های دریایی، محور پمپ، پیشران های چرخشی و تیغه ترمیم از کاربردهای معمول آلیاژ K-500 هستند.