دانلود گزارش کارآموزی کار گارگاه غیرآهنی

آلومینیم
آلومینیم با علامت شیمیایی AL و شبکه کریستالی FCC می تواند اتم های عناصری مثل کربن ،نیتروژن،بر ، هیدروژن و اکسیژن را به دلیل شعاع اتمی کوچک که دارد در خود به شکل محلول جامد بین نشین حل نماید.
نقطه ذوب 660 درجه سانتیگراد و نقطه جوش آن 2750 درجه می باشد.

آلومینیم را در دماهای 1000 درجه و بالاتر از آن استفاده نمی کنند به دلیل اینکه شدیدا اکسید شده و تلفات آن زیاد می باشد.

ولی منیزیم و روی این مقدار بیشتری از آلومینیم تلفات دارند.

وزن مخصوص 7/2 می باشد و در حالت مذاب 3/2 بنابراین می توان نتیجه گرفت در حالت مذاب انبساط آن زیاد می باشد.در صد انقباض آن در فاز مایع 10% و در حین انجماد 8/6% است و به دلیل انقباض های زیاد به تغذیه در قعات آلومینیم ضرورت می یابد.مهمترین آیاژهای آلومینیم عبارتند از : آلیاژ آلومینیم با منیزیم – مس و سیلیسیم و یا آلیاژهای با ترکیب این سه عنصر لذا در اثر آلیاژ نمودن خواص مکانیکی مقاومت به خوردگی و ماشین کاری آلومینیم افزایش می یابد .

به هر حال آلومینیم و آلیاژهای آن به دلیل نقطه ذوب پایین ، سیالیت زیادی که دارد افزایش خواص مکانیکی در اثر آلیاژ سازی و همچنین قابلیت عملیات حرارتی را دارد.
منحنی سرد شدن تعادلی مواد فلزی با یکدیگر متفاوت است مثلا یک آلومینیم خاص را با یک آلیاژ دیگر در نظر بگیرید در فلز خاص در یک دمای خاص انجماد صورت می گیرد .
در صورتی که در یک آلیاژ انجماد در یک فاصله در جه حرارتی صورت می گیرد.
عملیات گاز زدایی با استفاده از گازهای فعال مثل کلر : اگر درجه حرارت 180 درجه برسد ترکیب فوق به شکل حباب در آمده ( فرار می باشد ) و هید روژن به داخل آن نفوذ می کند هر چه عمق مذاب بیشتر باشد گاز زدایی یا بازده ی آن بیشتر می شود.

عملا باید 6/0 % گاز کلر مصرف شود که بستگی به نوع آلیاژ نوع کوره و شرایط وارد کردن گاز و روش تهیه قالب و رطوبت هوا دارد.
گاز زدایی باکلر نسبت با ازت برتری دارد چون گاز کلر حباب کارید آلومینیم ریز و بیشتری تولید می کند .

گاز زدایی باکلر نسبت با ازت برتری دارد چون گاز کلر حباب کارید آلومینیم ریز و بیشتری تولید می کند .

کلر معایبی هم دارد که عبارتست از : 1- سمی بودن کلر 2- تلفات آلومینیم عملیات با کلرید ها قدیمی ترین روش گاز زدایی می باشد و بر اساس واکنش کلر با فلز است .

در این روش تر کیبات کلرید تجزیه شده و در انتخاب کلرید بایستی دقت شود تا ناخالصی وارد مذاب نشود.آلیاژ های Mg-Al که تا 2%Mg خالص به مذاب AL تولید می شود.

بدیهی است که تلفات این عنصر زیاد می باشد و از این رو اغلب از آمیژن این عنصر با 10 % Mg استفاده می شود.سیالیت آلیاژهای Mg کم بوده و از این سیستم های راهگاهی معمولا از اندازه عادی بزرگتر انتخاب می گردد.

آلیاژهای Si-Al-Mg : دو عنصر آلیاژی Si و Mg قادر به ترکیب بوده و ترکیب بین فلزی را بوجود می آورند این عناصر به عنوان یک سیستم آلیاژی شبه دو تایی عمل می کند.

این سیسیتم سه تایی سیستمی است که می توان آن را تحت عملیات حرارتی محلولی و پیر سختی قرار داد .

آلیاژهای سه تایی دارای مزیت سیستم شبه دو تایی و همچنین اثرات مفید Si محلول درصد کم Mg تا حدود 3/0 % و درصد های بالای Si یعنی 6-8 %می باشد.

افزایش بیشتر Si باعث بهبود خواص ریخته گری این آلیاژ ها می شود .

در بعضی از آلیاژها ترکیب سیلیسیم و منیزیم مضر هستند که در نتیجه به عنوان نا خالصی محسوب می شوند .

به خاطر این که تمامی آلیاژ Al دارای Si می باشد افزایش سختی در اثر تشکیل می باشد و با افزایش این سختی آلیاژ ترد و شکننده می شود.

از خواص قطعات ریخته گری Al می تواند به قابلیت ماشین کاری ، قابلیت پرداخت کاری ، جوش کاری، لحیم کاری و قابلیت عملیات سختی سطحی اشاره کرد .

این آلیاژ دارای خواص دیگری مانند استحکام برشی ، استحکام فشاری و مقاومت به خوردگی نیز می باشد.

وزن مخصوص کم: یک متر مکعب آلومینیوم خالص 8/2827 کیلوگرم وزن دارد و یک متر مکعب از سنگین‌ترین آلیاژهای آلومینیوم (یعنی آلیاژهای حاوی مس و روی) دارای وزنی در حدود 2953 کیلوگرم است.

حتی این سنگین‌ترین آلیاژ‌های آلومینیوم نیز حداقل 1978 کیلوگرم در هر متر کعب سبک‌تر از وزن هم حجم سایر فلزات ساختمانی (بجز منیزیم) است.

پوشش سخت دادن Hard Coating: یکی از فرآیندهای آندایزه کردن است که به تدریج اهمیت پیدا می‌کند و آن را آندایزه کردن سخت یا پوشش سخت دادن می‌نامند.

این فرآیند گرچه در اساس مشابه آندایزه کردن معمولی است ولی از چند نقطه نظر با آن تفاوت دارد.

در پوشش سخت، محلول مورد استفاده اسید سولفوریک و درجه حرارت عمل پایین‌تر است.

فرآیند بقدری ادامه می‌یابد که لایه اکسیدی به ضخامتی تا حدود 5 برابر ضخامت آندایزه کردن معمولی برسد.

پوشش آلومینیومی دادن Alcladding: بطور کلی آلیاژهای آلومینیوم با استحکام زیاد از نظر خوردگی کم مقاومترین آنها محسوب می‌گردند.

این مطلب بخصوص در مورد آلیاژهای حاوی درصدهای زیاد مس یا روی صادق است.

از طرف دیگر مقاومت به خوردگی آلومینیوم خالص بسیار زیاد است.

پوشش آلومینیومی دادن یکی از روشهای افزایش مقاومت خوردگی به یک آلیاژ با استحکام زیاد است.

در این فرآیند یک لایه آلومینیوم خالص به سطح آلیاژ مورد نظر متصل شده و در نتیجه مجموعه حاصل خواص مورد نظر حاصل می‌شود.

این روش مخصوصاً در محصولات ورقه‌ای مناسب است.

ریخته گری در قالبهای مختلف آلومینیم : ریخته گری در قالب های فلزی – ریخته گری در قالبهای ماسه در قالبهای فلزی در رابطه با آلیاژهای آلومینیم – سیلیسیم با افزایش درصد سیلیسیم سختی پیوسته افزایش می یابد با افزایش در صد سیلیسیم تا حدود 12% استحکام کششی افزایش و بعد از آن کاهش می یابد و همچنین با افزایش آن تا حدود 6% از دیادطول کاهش می یابد.

در رابطه با قالب های ماسه ای با افزایش درصد سیلیسیم تا حدود 22% استحکام افزایش و بعد از آن کاهش می یابد .

افزودن سیلیسیم به مذابآلومینیم توسط آلیاژ ساز های آلومینیم-سیلیسیم که دارای 13 تا 23 % سیلیسیم می باشد صورت می گیرد این آلیاژ ساز به دلیل نقطه ذوب پایین یعنی 580 درجه سانتیگراد به راحتی در مذاب آلومینیم قابلیت حل شدن دارند.

روش های مختلف قالبگیری آلیاژهای آلومینیم :آلیاژهای آلومینیم با کلیه روش های قالبگیری موقت ماسه ای ، گچی پوسته ای ، سرامیکی و قالب های فلزی و قالب های تحت فشار قابلیت ریخته گری دارند.

ریخته گری در قالب های ماسه ای از انواع ماسه های سیلیسی ، زیرکنی ، کرومیتی استفاده می شود و در قالب های فلزی جنس قالب های فلزی از چدن خاکستری پر کربن بوده و سطح آن را با گرافیت پوشش می دهند.

اثرات متقابل هیدروژن محلول در مذاب و عملیات بهسازی با استرانسیم بر تخلخل در آلیاژ آلومینیم 319 دکتر سید مهدی میراسماعیلی ؛ دکتر سعید شبستری ؛ دکتر سید محمد علی بوترابی ص 2 چکیده مطلب افزودن استرانسیم اصلاح ساختار سیلسیم یو تکتیکی از حالت درشت و سوزنی به حالت ظریف و رشته ای شکل ، هم اکنون بعنوان یک فرایند مهم در ذوب آلیاژهای آلومینیوم - سیلسیم مورد استفاده قرار می گیرد.

یکی از اثرات جانبی عملیات بهسازی با استرانسیم ، افزایش تخلخل در قطعات ریخته گری است.

در این پژوهش اثر عملیات بهسازی بر تخلخل در شرایط انجماد اتمسفری (فشار 1 اتمسفر ) و انجماد تحت خلا نسبی مورد بررسی قرار گرفته است.

نتایج بدست آمده نشان داد در صورت استفاده از قالب فنجانی شکل جدار نازک (قالب متداول در آزمایشات انجماد تحت خلا نسبی ) عملیات بهسازی با استرانسیم تاثیر قابل ملاحظه ای بر تخلخل ندارد.

تاثیر عوامل مختلف بر ریز ساختار آلومینیم و چدن نشکن نیمه جامد در روش سطح شیبدار فرشید پهلوانی ؛ سحر سالارفر ؛ محمود نیلی احمدآبادی ص 39 چکیده مطلب روش استفاده از سطح شیبدار یکی از جدیدترین روشهای تولید قطعات از طریق ریخته گری نیمه جامد - نیمه مایع می باشد که از تکنولوژی ساده تری نسبت به روشهای متداول دیگر از قبیل ریخته گری همزدنی یا مغناطیسی برخوردار است.

پارامترهای موجود در این روش مانند طول و زاویه سطح شیبدار تعیین کننده زمان و میزان اعمال تنش بر مخلوط نیمه جامد در حین عبور از سطح شیبدار هستند.

در تحقیق حاضر تاثیر پرامترهای مذکور بر ریز ساختار آلیاژ A1365 و چدن نشکن با استفاده از سطح شیبدار مسی مورد بررسی قرار گرفته است...

کلیدواژگان:Gray Cast iron , Silicon content , Microstructure , cooling curve , Mechanical properties.

بررسی عوامل موثر بریز دانگی آلیژاهای آلومینیوم امیرعابدی1،ابوطالب عسگری2 و محسن قناتی2 1- عضو هییت علمی گروه متالورژی دانشگاه شهید رجایی 2- دانشجوی کارشناسی گروه متالورژی دانشگاه شهید رجایی چکیده : در تحقیق حاضر تاثیر انواع متغیر های ریخته گری را بر روی ریز دانگی آلیاژهای آلومینیوم مطالعه و بررسی شده است.

تحقیقات نشان داده است که عوامل متعدد و روشهای گوناگونی جهت ریز دانگی آلیاژهای آلومینیوم وجود دارد.

بطور عمده به سه روش گرمایی (1-سرعت سرد کردن 2-فوق ذوب 3-فشار ) ، شیمیایی (1- مواد جوانه زا 2-پودر فلزات ) و دینامیکی (1-لرزانش 2-حبابهای گازی 3-پوششهای فرار) تقسیم بندی می شوند.

در پروژه حاضر عوامل و روشهای گوناگون به طور مطلوبی بررسی شده و یکی از روشها که لرزانش مذاب است بطور عملی آزمایش گردیده است.

به این منظور 6 نمونه ریخته شده و مورد بررسیهای ماکروسکوپی قرار گرفتند.

این بررسی ها نشان داد که در عملیات لرزانش ریزدانگی به صورت بسیار خوبی صورت گرفته است ولی در عین حال سبب افزایش خلل وفرج شده است.

مقدمه عموما ساختارهای ریز دانه دارای خواص مطلوب تری از ساختارهای درشت دانه می باشند.به این منظور همواره ریخته گران به دنبال یافتن روشهای برای ریز کردن دانه ها می باشند.اضافه کردن جوانه زا به مذاب متداول ترین روش ریز کردن دانه ها می باشد.

علاوه بر این روش، عوامل و روشهای دیگری نیز برای ریز کردن دانه ها وجود دارد که در شرایط خاص مورد استفاده قرار می گیرند.

این پژوهش در پی آن است که عوامل و روشهای گوناگون مطرح در مقالات منتشر شده را به طور خلاصه بررسی نماید.

همچنین روش لرزانش مذاب در همگام انجماد را بصورت عملی مورد آزمایش قرار دهد.

1-بررسی مقالات علمی : روشهای ریز کردن دانه بندی آلیاژهای آلومینیوم بطور عمده به سه روش گرمایی (1-سرعت سرد کردن 2-فوق ذوب 3-فشار ) ، شیمیایی (1- مواد جوانه زا 2-پودر فلزات ) و دینامیکی (1-لرزانش 2-حبابهای گازی 3-پوششهای فرار) تقسیم بندی می شوند، که در زیر به تفکیک مورد بررسی قرار می گیرند.

1- 1- روشهای گرمایی: 1-1-1- تاثیر سرعت سرد کردن بر اندازه دانه: سرعت سرد شدن به عنوان یک پارامتر مهم در انجماد قطعات ریختگی همواره مورد توجه بوده است .

سرعتهای انجمادی مختلف باعث تغییر ریز ساختار ، اندازه دانه ، مورفولوژی سیلیسیم یوتکتیکی ، فاصله بین بازوهای دندریت و فازهای بین فلزی و بطور کلی خواص مکانیکی آلیاژ های آلومینیم می گردد .

برای بررسی اثر سرعت سرد کردن دو گونه آزمایش انجام شده است.

تعدادی با استفاده از نمونه پله ای جهت بررسی اثر ضخامتهای مختلف (سرعتهای مختلف سرد شدن ) بر روی ریز دانگی و تعداد دیگری با استفاده از انواع مختلف قالب ( جنس قالب و میزان انتقال حرارت در آن ) به بررسی اثر نوع قالب بر روی ریز دانگی پرداخته اند.

پس از بررسی نمونه ها مشاهده گردیده است با افزایش ضخامت از 5 تا 30 میلیمتر اندازه دانه ها زیاد می شود علت افزایش اندازه دانه در ضخامتهای بالاتر افزایش زمان انجماد و کاهش سرعت سردشدن می باشد که منجر به ایجاد دانه های درشت تر در انتهای انجماد می گردد .

با توجه به نتایج تجربی بدست آمده ( شکل (1)) مقدار افزایش اندازه دانه حدود 8 درصد می باشد.

[1] شکل (1) نتایج حاصل از اتدازه دانه در ضخامت مختلف نمونه پله ای[1] برای بررسی اثر نوع قالب نمونه هایی در قالب های ماسه ای و فلزی ریخته شده و نتایج حاصل را بر روی اندازه دانه در جدول (1) مشاهده می کنیم: جدول (1)تاثیر سرعت سرد شدن با تغییر نوع قالب و دمای فوق گداز بر روی اندازه دانه های نمونه های آلومینیومی ریخته شده: 1-1-2- اثر فوق ذوب بر ریز دانگی آلیاژهای آلومینیوم: دمای فوق گداز کم سبب کاهش اندازه دانه در قطعات آلومینیومی می گردد.

در صورتی که فوق گداز زیاد باعث درشت دانگی می گردد.

به خلاصه نتایج آزمایشات تجربی در جدول (1) توجه کنید.[2] 1-1-3- تاثیر فشار در ریز کردن دانه ها : با افزایش فشار نقطه ذوب اکثر آلیاژها در یک دمای مطلق افزایش یافته بنابراین با افزایش فشار یک مادون انجماد حرارتی بوجود آمده و سرعت جوانه زنی به شدت افزایش می یابد و از طرف دیگر با افزایش فشار فاصله هوایی میان قالب و مذاب از میان رفته سرعت انتقال حرارت افزایش یافته و یک ریز دانگی نسبتا مطلوبی را می توان حاصل می شود.

[3] 1- 2- روشهای شیمیایی 1-2-1- ریز دانگی با استفاده از ریز کننده ها Ti)،B، Zr، (Sc: افزایش برخی عناصر آلیاژی،بدون آنکه تاثیر قابل ملاحظه ای از نظر آلیاژی کردن داشته باشند،باعث ریز شدن دانه ها می شوند .

ریز کننده ها ذرات معلق در مذاب هستند که مانند هسته های غیر یکنواخت در انجماد عمل می کنندوبا افزایش مراکز جوانه زنی موجب کوچک و یکنواخت شدن دانه ها می شوند .نقطه ذوب بالا ،شباهت ساختمان کریستالی ونزدیکی ابعاد سلولی آن به ساختمان جامد آلومینیوم، قابلیت چسبندگی وآغشته پذیری بالااز مشخصه های عمومی این ذرات است.

[4] نتایج حاصل از آزمایشات حاکی از این است که استفاده ازTi در حد 1/0 تا 15/0 درصد، جهت ریزدانگی آلیاژهایAl موثر است.

آزمایشات بیشتر نشان داد که B اثر بیشتری در ریز کردن دانه نسبت به Ti دارد.

این نتیجه زمانی معکوس میشود که Al خالص یا آلیازهای بالای 98%Al ریخته شود.

اضافه کردن Zr و Sc به صورت مجزا و یا ترکیبی در آلیاژهای 356 نتایج مشابهی نسبت به Ti و B داشته است.

Zr در محدوده %3/0- %1/0 بهترین رسوبات وذرات اینترمتالیک را برای جلوگیری از رشد دانه ها و بازیابی آنها در آلیاژهای کارشده Al دارد.

افزودن Zr در آلیاژهای ریختگی Al مفید بودن آنرا برروی ریزدانگی ثابت می کند اما تاثیرکمتری نسبت به Ti دارد .

Zr را می توان به صورت آمیژان Al- Zr ویا Zr اسفنجی اضافه نمود .افزایش واندازه گیری باقیمانده بعد از عملیات ریزدانگی به عمل ذوب و عملیاتی نظیر گاززدایی و زدن فلاکس بستگی دارد .

بطور کلی می توان گفت که تاثیر همه ریز کننده ها با غلظت تغییر می کند .

Sc در محدوده 75/0- 39/.

درصد و Zr در محدوده 69/0 - 37/0 درصد ریز کننده می باشند.

گزارشات نشان میدهند که Sc بر روی ریزدانگی آلیاژهای کار شده Al موثر است وسبب بهبودی خواص مکانیکی آنها می شود.

در سال 1971 مشخص شد که افزایش 5 – 01 /0 درصد از Sc در آلیاژهای کار شده Al سبب بهبود خواص فیزیکی و خواص کششی آن می شود .

همچنین نشان داده شده که با انتخاب شرایط دما و زمان جهت عملیات پیرسازی Sc در Al ترکیب می شودو فاز AL3 Sc شکل گرفته و پایدار می شود که رسوباتی کاملا کروی شکلی تشکیل می دهند .

طبق گزارشات Sc سبب افزایش پراکندگی و نیز افزایش استحکام ریزدانگی ونیز جلوگیری از تبلور مجدد می شود .

مسلما کاربرد آن مخصوصا در کشش های عمیق و قطعات کار شده سبب افزایش استحکام تا بالای 50% استحکام آلیاژهای Al می شود.

بنابر این سبب بهبودی داکتیله و کاهش و حذف ترکهای گرم در اغلب آلیاژهای Al خواهد شد.

[5] 1-2-2- استفاده از پودر فلزات بعنوان جوانه زا: در این روش آلیاژ 7075به عنوان آلیاژ مبدا و با توجه به عناصر موجود در این آلیاژ از پودر آلومینیوم، پودر برنج30-70 و پودر آلومینیوم-برنز(10-90) استفاده به عمل آمده است.

در زمان ذوب اقدامات لازم برای جلوگیری از آلودگی مذاب انجام گرفت و پس از ذوب با توجه به کنترل دما در محدودهء oC750 با استفاده از قرصهای C2Cl6انجام گرفته و دردمای حدود 10oC+720 جوانه زنی بر حسب ضرورت انجام گرفته است، با کنترل صحیح زمان نگهداری نشان داده شده است که اندازه دانه ها در این روش ریز کردن ، با تلقیح سایر مواد جوانه زا یکی می باشد وبطور کل به دلیل کم بودن زمان میرایی و حل شدن سریع این جوانه ها در مواردی که زمان سرعت ریخته گری بالا است و زمان میرایی نداریم از این روش میتوان استفاده نمود.

[6] 1- 3- روشهای دینامیکی 1-3-1- بررسی اثرات لرزانش مذاب در خلال انجماد بر روی ریز دانگی آلیاژهای آلومینیم : بررسی های به عمل آمده بیانگر مزایای فراوان لرزانش مذاب در حین انجماد است.

در اثر این عملیات ساختار دانه بندی قطعات ریختگی از حالت ستونی به محوری ظریف تبدیل می گردد.

البته اثرات قابل توجه این عملیات بر اصلاح و ظریف سازی ساختار دانه بندی در شرایطی حاصل می گردد که مذاب در حال انجماد به مدت زمان نسبتا زیاد تحت عملیات لرزانش مکانیکی قرار گیرد .

اثرات قابل ملاحظه لرزانش مذاب بر ساختار میکروسکوپی ناشی از ایجاد جریانات شدید داخلی در مذاب است.

با شروع انجماد جوانه های منجمد شده عمدتا در نزدیکی دیواره های قالب جمع می گردند.

از طرفی در شرایط طبیعی رشد دندریتی از دیواره ها شروع وبه سمت مناطق داخلی پیش می رود .

لرزانش مذاب از یک سو سبب توزیع جوانه های منجمد شده در همان شروع انجماد به سمت مناطق داخلی و مرکزی می گردد .

از طرفی تشکیل مجدد جوانه ها در نزدیکی دیواره ها به دلیل انتقال حرارت شدید در این مناطق برای ادامه انجماد ضروری است.

در واقع لرزانش مذاب با جلو گیری از تجمع جوانه ها در نزدیکی دیواره های قالب از رشد آنها جلوگیری کرده و سبب می گردد که انجماد با تعداد بسیار بیشتری از جوانه های توزیع شده در مناطق مختلف قطعه شروع و ادامه یابد که این خود سبب ظریف شدن ساختار میکروسکوپی وماکروسکوپی می گردد.

از طرفی لرزانش مذاب با اعمال نیروهای شدید داخلی در مذاب سبب خرد شدن بازوهای دندریتی در حال رشد می گردد این عمل سبب توزیع بیشتر و بهتر و افزایش قابل توجه تعداد جوانه های جامد در مذاب در حال انجماد گردیده و عملیات لرزانش مذاب از این طریق نیز سبب افزایش سرعت جوانه زنی و نهایتا ظریف سازی ساختار می گردد .

همچنین ارتعاشات بوجود آمده سبب بوجود آمدن یک موج سینوسی در مذاب می گردد که این امرخود باعث افزایش فشار در برخی از نقاط در داخل مذاب شده و افزایش فشار طبق معادله کلاسیوس کلاپایرون باعث افزایش نقطه ذوب در برخی از نقاط شده و در یک دمای مطلق سبب بوجود آمدن یک مادون انجماد حرارتی در مذاب در حال انجماد شده که این نیز به نوبه خود در تشکیل جوانه و ایجاد ساختاری با دانه های ریز مؤثر می باشد.

لرزانش مذاب همچنین با افزایش انرژی داخلی مذاب و حرکت بهتر سیال سبب بهبود شرایط در مذاب رسانی به منظور جبران تخلخل های انقباضی می گردد و از این طریق سبب کاهش تخلخل در قطعات ریختگی می گردد.

البته به منظور رسیدن به بهترین شرایط از نظر کاهش تخلخل می بایست پارامترها در لرزانش مذاب در شرایط بهینه تنظیم گردند .

بر اساس تحقیق به عمل آمده در بسیاری از موارد افزایش شدید دامنه ارتعاشات در لرزانش مذاب آلیاژهای Al - Si می تواند بجای کاهش تخلخل سبب افزایش تخلخل گردد.

[7] 1-3-2 - ریز کردن دانه ها از طریق هم زدن مذاب با استفاده از حبابهای گاز در خلال انجماد : آزمایشات نشان داده است که فرآیند ایجاد حباب گاز (بوسیله دمش گاز) در هنگام انجماد می تواند در تولید شمشهای با ساختار هم محور در شرایط تجربی بطور وسیعی مؤثر باشد .

با استفاده از تجربیات موجود باید نتیجه گیری کرد که هم زدن فلز مذاب در قالب موجب افزایش و تشویق تشکیل ساختار هم محور می شود .

در حال حاضر مکانیزم تشکیل دینامیکی ساختارهای هم محور با چهار نظریه مختلف بیان می شود این مکانیزمها عبارتند از : 1- مکانیزم حفره ای، که در سیستم های تحت انرژی ارتعاشی بالا قرار گرفته باشد، عمل می کند.

2- مکانیزم تکثیر بلوری، که می تواند در اثر تشدید انتقال حرارت از مذاب و در نتیجه تولید نوسانات درجه حرارت که باعث ذوب شدن جزئی شاخه های انجماد می شود فعالتر گردد.

3- مکانیزم بارشی، که با تشکیل یک منطقه هم محور در سطح آزاد مذاب شروع شده واز آنجا ذرات بلوری در اثر هم زدن مکانیکی بصورت بارشی بطرف پایین سرازیر می شوند تا تشکیل یک منطقه هم محور مرکزی را بدهند.

4- مکانیزم جدایش بلورها، که در مراحل اولیه انجماد اتفاق می افتد و در آن بلورهای هم محور از دیواره قالب و یا از سطح سرد شده مذاب شروع شده و بصورت یک شکل ساده رشد کرده و قبل از تشکیل پوسته جامد پایدار از هم جدا می شوند .

این بلورها رسوب کرده و به هم آمده و تشکیل منطقه هم محور مرکزی را می دهند.

بجز مکانیزم حفره ای که تاثیر ضعیفی بر روی تشکیل بلورهای هم محور دارد سایر مکانیزمها می توانند بوجود آمده و هر یک از طریق مکانیزم خاص خود در تشکیل بلورهای هم محور نقش داشته باشند.

در کل توسط این چهار مکانیزم ریز دانگی حاصل می شود و افزایش دبی گاز بیشتر از یک لیتر در دقیقه فقط در افزایش منطقه ریز شده نقش داشته و در ریز کردن بیشتر دانه ها نقشی ندارد.[8] 1-3-3 - ریز کردن دانه ها با استفاده از پوششهای فرار: پوششهای فرار بر روی دیواره داخلی قالب میتواند باعث ریز شدن دینامیکی دانه های شمش آلومینیومی شود.

در اینجا عملکرد پوششهای فرار را بر روی ریز دانگی و استحکام نهایی وبررسی های میکروسکوپی از قبیل ریز مک (micro porosity) بررسی میگردد.

این روش بر اساس به کار گیری یک پوشش فرار مناسب بر روی سطوح قالب استوار است پوشش مذکور از مخلوط هگزا کلرور اتان (C2Cl6)و پودر آلومینا با نسبت مشخصی از آب تهیه می گردد.

هنگامی که مذاب وارد قالب می گردد بلا فاصله جوششی از حبابهای گازی در حین انجماد مذاب به وجود می آید که مربوط به هگزاکلرور اتان فرار و بخار مرطوب در پوشش است.

این جریانات اغتشاشی باعث فعال شدن جوانه زنی شده ودر نتیجه ریز شدن دینامیکی دانه ها را در پی خواهد داشت .

این روش را می توان برای ریخته گری فلزات و آلیاژهای غیرآهنی به خوبی مورد استفاده قرار داد .

اگر چه موادی که بتوانند به عنوان ناقل مناسبی برای هگزاکلرور اتان در پوشش دادن قالب به کار روند متعددند ولی تجربه نشان داده است که بهترین مخلوط به عنوان ناقل هگزاکلرور اتان پودر آلومینا همراه با آب است.

جهت فعال کردن مخلوط حداقل 10% هگزاکلرور اتان مورد نیاز است.

اگر چه برای اطمینان از ایجاد شدن کامل حبابهای گازی مقدار 50% هگزا کلرور اتان توصیه می شود تجربه نشان میدهد که هیچ تمایزی نمی توان بین گازهای متصاعد شده از پوشش فوق و گازهایی که از مواد دیگر بدست می آید قایل شد .

اثر پوشش مورد بحث دراین فرآیند در فوق گدازهای پایین زیادتر بوده و به تدریج با افزایش دیواره قالب فوق گداز ثابت می ماند هنگامی که فوق گداز افزایش می یابد با وجود آن که در ابتدای دیواره قالب مقدار ناچیزی از نواحی ستونی وجود دارد اما به تدریج اثر ریز کنندگی دانه ها از بین خواهد رفت .

دامنه فوق گداز جهت موثر بودن این روش از مقادیر خیلی کم تا 80 درجه سانتیگراد مشاهده شده است.

[9] 2- روش آزمایش عملی بررسی اثر لرزانش مذاب بر روی ریزدانگی : جهت ریختن نمونه های آزمایشی از شمش Al-5%Si استفاده شده است.ذوب شمش در بوته گرافیتی و در کوره زمینی صورت گرفت.

پس از اینکه شمش در بوته ذوب گردید با قرار دادن ترموکوپل در آن دمای ذوب کنترل شده و طی تمام آزمایشات دمای 750oC بوده است.

قالبهای تهیه شده از جنس ماسه CO2 بوده که جهت طولانی بودن زمان انجماد از آنها بهره گرفته شده است.

طی این آزمایش 6 نمونه ریخته گری شد که سه تای آنها در حالت Static (عادی) و سه تای دیگر در خالت لرزش ریخته گری شدند.

برای ایجاد لرزش قالب بر روی دستگاه ویبره قرار داده می شد.

دستگاه ویبره مورد استفاده در این آزمایش دارای فرکانس Hz15 و ارتفاع موج 5 میلیمتر بود.

پس از عملیات ریخته گری نمونه ها را از وسط بریده وپس از پولیشکاری نمونه ها آنها رادر محلول اچ با ترکیب شیمیایی زیر اچ کرده و نمونه ها را ماکرو اچ نمودیم : H2O 25ml , HNO3 45ml HCL 25ml , HF 25 ml نحوه تعیین درصد تخلخل به این صورت بوده است که ابتدا قسمتی از نمونه تعیین شده و سپس نسبت سطح تخلخل را به سطح کل قسمت مذکور محاسبه نمودیم و تعیین اندازه دانه ها به این شکل بوده است که نمونه هایی که ویبره نشده بودند راتوسط خط کش و نمونه هایی را که عمل ویبره روی آنها انجام شده بود در زیر میکروسکوپ وبا بزرگنمایی 50× اندازه آنها را بدست آوردیم.

3-نتایج آزمایش: نمونه های متالوگرافی شده در شکل (2) و (3) مشاهده میگردد.

شکل (2) ساختار ماکروسکپی نمونه شماره 3 ( ریخته گری Static ) شکل (3) ساختار ماکروسکپی نمونه شماره 1 ( ریخته گریVibrated ) چنانچه مشاهده میکنید اسنفاده از لرزش اثر شدیدی در کاهش اندازه دانه داشته است.

نتایج حاصل از اندازه گیری های ساختار نمونه های ریخته شده در جدول(2) خلاصه شده است.

جدول (2) اندازه دانه و درصد تخلخل در نمونه های مورد آزمایش 3-1-نتیجه گیری از آزمایش: پژوهش حاضر نشان می دهد که لرزانش مذاب در حین انجماد اثرات قابل ملاحظه ای بر ساختار ماکروسکوپی آلیاژهای Al - Si دارد در این آلیاژها لرزانش مذاب سبب تشکیل دانه های محوری ریز به جای دانه های درشت و ستونی در ساختار ماکروسکوپی می گردد.

(جدول 2) از طرف دیگر مشاهده می گردد که با ریز شدن دانه بندی، میزان تخلخل بشدت افزایش یافته و از چند درصد به بیش از 10 درصد افزایش یافته است.

این امر باعث میگردد که بهبود خواص مکانیکی که از ریز بودن دانه بندی انتظار میرود بدلیل وجود تخلخل زیادتر حاصل نگردد.

این بدین معنا است که ریز کردن دانه ها به وسیله لرزانش باعث افزایش تخلخل نیز می گردد و در نتیجه در مجموع باعث میگردد خواص مکانیکی افزایش نیابد و در نهایت قطعات تولیدی دارای کیفیت کمی باشند.

این موضوع (ایجاد تخلخل) محدودیتی است که گسترش استفاده از لرزانش را در تولید قطعات تا ده ها سال پس از دست یابی بشر به این دانش فنی در دهه 1930 میلادی به تاخیر انداخت.

در دهه 1960 میلادی تکنولوژی استفاده از (Hot Isostatic Press) HIP به منظور مسدود کردن تخلخل ها پس از ریخته گری باعث گسترش استفاده از لرزانش در تولید قطعات ریخته گری گردید.[10] HIP روشی است که در آن قطعات در دماهای بالا تحت فشار همه جانبه بالایی قرار میگیرد و طی آن تخلخل های درونی قطعه از بین می رود.

اندازه متوسط دانه ها بشدت به دامنه ارتعاشات بستگی دارد و با افزایش دامنه ارتعاشات اندازه دانه ها کاهش می یابد.

از طرف دیگر لرزانش مذاب سبب ریزتر و کروی تر شدن فاز سیلیسیم می گردد این عملیات در صورت کم بودن دامنه ارتعاشات سبب کاهش مقدار تخلخل می گردد ولی در نمونه ریخته شده به دلیل زیاد بودن دامنه ارتعاشات افزایش میزان تخلخل مشهود می باشد.

تشکر و قدردانی: در پایان لازم می دانیم از همکاری صمیمانه تکنسین های کارگاه ریخته گری و آزمایشگاه متالورژی دانشگاه شهید رجایی بخصوص آقای مهندس کلانتر نیستانکی که در انجام این پروژه ما را یاری دادند، تشکر و قدردانی می نماییم.

در ضمن اصل پروژه فوق جهت استفاده علاقه مندان در دانشگاه شهید رجائی موجود می باشد.

منابع : 1-دکتر سعید شبستری،مهندس سعید کاظمی،مهندس حامد علی اکبرزاده،مهندس توحید نیک آمیز، ″بررسی تاثیر سرعت سرد شدن وجوانه زایی بر اندازه دانه و DAS آلیازآلومینیومAS5U3G ″،مجله جامعه ریخته گران ایرن-سال بیست ودوم شماره شصت وهفتم،صفحه26 2- فخر الدین اشرفی زاده، ″ آلومینیوم ریختگی با کیفیت بالا″، مجله جامعه ریخته گران –صفحه 34 3- دکتر حمید رضا هاشمی و دکتر پرویز دوامی و دکتر حسین عاشوری، ″ بررسی ساختاری آلیاژی از گروه Al-Zn-Mg-Cu تحت فرایند ریخته گری کوبشی″ ، مجله جامعه ریخته گران ایران – سال بیستم شماره شصت ودوم،صفحه37 4- حمید مهدوی، ″ جوانه زنی و مکانیسم ریز شدن دانه های الومینیوم و آلیاژهای آن″، مجله آلومینیوم پائیز 76،صفحه31 5– F.A.Fasoyinu, D.COUSINEAU, P.Newcombe, T.CASTLES and M.Sahoo,"Grain Refinment of Alloy 356with Scandium,Zirconium,and a combination of Titanium and Born",2001,American Foundry Socity 6- دکتر جلال حجازی و دکتر یوسف خرازی، ″ استفاده از پودر فلزات به عنوان جوانه زا در آلیاژهای 7075 آلومینیوم″ مجله جامعه ریخته گران ایران –سال پانزدهم شماره 1 ،صفحه1 7- دکتر سید مهدی میر اسماعیلی، ″ بررسی اثرات لرزانش مذاب در خلال انجماد بر خواص آلیاژهای ریختگی″،ویزه نامه جامعه ریخته گران ایران –بهار هشتاد وچهارشماره 29،صفحه11 8- اردشیر طهماسبی ، ″ریز کردن دانه ها از طریق هم زدن مذاب با استفاده از حبابهای گاز در خلال انجماد″، مجله ریخته گری، سال ششم–بهار 64–شماره 4 - صفحه182 9- مهندس مهدی اعتزاری، ″ ریز کردن دانه ها با استفاده از پوششهای فرار در ریخته گری آلومینیوم″،مجله جامعه ریخته گران ایران–صفحه80 10- “Superalloys, supercomposites and superceramics”, J.K.Tien and T.

Casulfield, Academic Press, Inc., , 1989.

نرمی آلومینیم در حالت سرد اغلب عملیات شکل دادن آلومینیم در حالت سرد انجام می گیرد زیرا وقتی پوفیلی با رویه نازک و روق های نازک حرادت داده می شوند امکان تاب خوردن آنها وجود دارد نیروی لازم برای تغییر شکل آلومینیم کمتر از فولاد است نرمی آلومینیم به خود ماده ( نوع آلیاژ ) و حالت آن بستگی دارد وضعیت آلومینیم مانند هر فلز دیگری در اثر کار سرد تغییر می کند تاثیر کار سرد بر آلومینم از این قرار است ماده مستحکم تر و سخت تر می شود در قطعه تنش تولید می شود اگر تغییر شکل از ظرفیت تغییر شکل پذیری فلز بیشتر شود کار سرد مممکن است باعث ترک خوردن آن شود راحت ترین ماده آلومینیمی از نظر تغییر شکل و نرمی آلویمینم حالص آلومینیم تصفیه شده و آلیاژ Al-Mn در حالت نرم آ« است آلومینیم خالص و آلیاژهای آلومینیم در حالت نیمه سخت و آلیاژهای پیر سختی پذیر در حالت نرم در حال کار پذیر هستند گر چه کارپذیری آن ها کمتر از موادبیشتر شاد شده است آلیاژ های آلومینیم در حالت سخت یا حالات کاملا پیر سهت شده به مقدار کمی کار پذیرند و به طور کلی کارپذیری آنها بسیار مشکل است منابع و ماخذ 1- جلال حجازی ( اصول ریخته گری ) دانشگاه علم و صنعت ایران 2- عملیات کارگاهی آلومینیم ( همگن ویلهام ) ترجمه اردشیر طهماسبی3- اصول علم مواد ( تالیف حسن تویسرکانی )4- متالورژی فیزیکی ( ترجمه مهندس علی اکبر آهنی ( نوشته س.

هـ .

اونر