دانلود گزارش کارآموزی در شرکت ذوب فلزات ایمن کار (فرد)

مشخصات فیزیکی
آلومینیم یکی از عناصر گروه سدیم در جدول تناوبی است که با تعداد پروتون 13 و نوترون 14 طبقه بندی الکترونی آن به صورت زیر می باشد :
(1S2);(2S2)(2P6);(3S2)(3P1)
که در نتیجه می توان علاوه بر ظرفیت 3 ، ظرفیت 1 را نیز در بعضی شرایط برای آلومینیم در نظر گرفت .
آلومینیم از یک نوع ایزوتوپ تشکیل شده است و جرم اتمی آن در اندازه گیری های فیزیکی 9901/26 و در اندازه گیری های شیمیایی 98/26 تعیین گردیده است .

شعاع اتمی این عنصر در 25 درجه سانتی گراد برابر 42885/1 آنگسترم و شعاع یونی آن از طریق روش گلداسمیت برابر A57/0 بدست آمده است که در ساختمان FCC و بدون هیچ گونه تغییر شکل آلوتروپیکی متبلور می شود .
مهمترین آلیاژ های صنعتی و تجارتی آلومینیم عبارت از آلیاژ های این عنصر و عناصر دوره تناوبی سدیم مانند منیزیم ، سیلیسیم و عناصر دوره وابسته تناوب مانند مس و یا آلیاژ های توام این دو گروه است .

(Al-CuMgSi);(Al-CuMg);(Al-SiMg);(Al-Cu);(Al-Si);(Al-Mg)
سیلیسیم و منیزیم با اعداد اتمی 14 و12 همسایه های اصلی آلومینیم می باشند و بسیاری از کاربرد های تکنولوژیکی آلومینیم بر اساس چنین همسایگی استوار است .
ثابت کریستالی آلومینیم A0414/4 = a و مطابق شرایط فیزیکی قطر اتمی آن 8577/2 = dAl می باشد .

بدیهی است حلالیت آلومینیم به نسبت زیادی به قطر اتمی بستگی دارد و مطابق آنچه در مباحث متالوژی فیزیکی بیان می گردد ، اختلاف قطر اتم های حلال و محلول نباید از 15 % تجاوز نماید ، در حالی که شکل ساختمانی و الکترون های مدار آخر نیز در این حلالیت بی تاثیر نیستند .

ثابت کریستالی آلومینیم A0414/4 = a و مطابق شرایط فیزیکی قطر اتمی آن 8577/2 = dAl می باشد .

مشخصات ریخته گری و ذوب آلومینیم و آلیاژ های آن به دلیل نقطه ذوب کم و برخورداری از سیالیت بالنسبه خوب و همچنین گسترش خواص مکانیکی و فیزیکی در اثر آلیاژ سازی و قبول پدیده های عملیات حرارتی و عملیات مکانیکی ، در صنایع امروز از اهمیت زیادی برخور دارند و روز به روز موارد مصرف این آلیاژ ها توسعه می یابد .

عناصر مختلف مانند سیلیسیم ، منیزیم و مس در خواص ریخته گری و مکانیکی این عنصر شدیداً تأثیر می گذارند و یک رشته آلیاژ های صنعتی پدید می آورند که از مقاوت مکانیکی ، مقاوت به خورندگی و قابلیت ماشین کاری بسیار مطلوب برخوردارند .

قابلیت جذب گاز و فعل و انفعالات شیمیایی در حالت مذاب از اهم مطالبی است که در ذوب و ریخته گری آلومینیم مورد بحث قرار می گیرد .

تقسیم بندی آلیاژ ها آلیاژ های آلومینیم در اولین مرحله به دو دسته تقسیم می گردند : الف ) آلیاژ های نوردی (Wrought Alloys) که قابلیت پزیرش انواع و اقسام کارهای مکانیکی ( نورد ، اکستروژن و فلز گری ) را دارند .

ب ) آلیاژ های ریختگی (Casting Alloys) که در شکل ریزی و ریخته گری های آلومینیم با گسترش بسیار مورد استفاده اند .

آلیاژ های نوردی که در مباحث شکل دادن فلزات مورد مطالعه قرار می گیرند از طریق یکی از روش های شمش ریزی (مداوم ، نیمه مداوم ، منفرد ) تهیه می گردند و پس از قبول عملیات حرارتی لازم ، تحت تاثیر یکی از زوش های عملیات مکانیکی به شکل نهایی در می آیند .

آلیاژ های ریختگی آلومینیم که مورد بحث این پروژه نیز می باشند از طرق مختلف ریخته گری ( ماسه ای ، پوسته ای ، فلزی و تحت فشار )شکل می گیرنند و مستقیماً و یا بعد از عملیات حرارتی ( در صورت لزوم )در صنعت استفاده می شوند .

در مورد آلومینیم و سایر آلیاژ ها کشور های مختلف استاندارد های متفاوتی به کار می برند که مشخصه درجه خلوص و یا میزان نا خالصی ها و سایر ترکیبات آلیاژ می باشد .

استاندارد آلیاژ های آلومینیم علاوه بر مشخصه های ارقامی که در جداول 1 و 2 درج گردیده است به کمک رنگهای اصلی نیز آنجام می گیرد .

نمونه چنین رنگهایی در استاندارد انگلیسی عبارت است از : آلومینیم خالص رنگ سفید آلومینیم ـ مس رنگ سبز آلومینیم ـ منیزیم رنگ سیاه آلومینیم ـ مس ـ نیکل رنگ قهوه ای آلومینیم ـ روی ـ مس رنگ آبی آلومینیم ـ سیلیسیم (منیزیم ) رنگ زرد آلومینیم ـ سیلیسیم ( مس ) رنگ قرمز در ایران متأسفانه هنوز استانداردی برای صنایع آلومینیم بکار نمی رود و به رابطه کارخانه با کشور های مختلف سیستم های متفاوت انگلیسی ، امریکایی ، بلژیکی و غیره بستگی دارد.

مقایسه استاندارد های مختلف جهانی تقریباً مشکل و در مورد آلیاژ های ریختگی نیز با اندک تفاوت چنین مقایسه ای آمکان پذیر می باشد .

آلیاژ سازها (Hardeners) این عناصر که به نام های Temper Alloys و Master Alloysنیز نامیده می شوند به مقدار زیادی در صنایع ریخته گری آلومینیم به کار می روند ، زیرا آلومینیم با نقطه ذوب کم اغلب قادر به ذوب و پذیرش مستقیم عناصر با نقطه ذوب بالا نیست (مس 1083 درجه ، منگنز 1244 درجه ، نیکل 1455 درجه ، سیلیسیم 1415 درجه ، آهن 1539 درجه و تیتانیم 1660درجه سانتی گراد ) .

همچنین عناصر دیگری که نقطه ذوب بالا ندارند ، دارای فشار بخار وشدت تصعید و اکسیداسیون می باشند که در صورت استفاده مستقیم درصد اتلاف این عناصر شدیدا افزایش می یابد ( منیزیم ، روی ) .

ترکیب شیمیایی و نقطه ذوب بعضی از آلیاژ ها که در صنایع آلومینیم به کار می رود .مشخصات متالوژیکی آلیاژ ها در فصل جداگانه ای مورد مطالعه قرار خواهد گرفت .

تهیه آلیاژ ساز ها معمولا در کار گاههای ریخته گری نیز انجام می گیرد در این مواقع اغلب روش های زیر مورد استفاده است .

معمولا قطعات عنصر دیر ذوب را ریز نموده و در فویل های الومینیمی پیچیده و یا در شناور های گرافیتی قرار داده ودر داخل مذاب الومینیم (800 درجه تا 850 درجه تحت فلاکس )فرو می برند و سپس آن را به هم میزنند.

در بعضی موارد ودر صورت امکان از دو کوره ذوب استفاده می نمایند و بعد از ذوب دو عنصر ،آن ها را باهم مخلوت میکنند.

این عمل در مورد اجسامی که تا 1100 درجه سانتی گراد نقطه ذوب دارند مقرون به صرفه است ولی در مورد عناصر با نقطه ذوب بالا عملا مشکلاتی را فراهم میکند.

در جریان ذوب وساخت الیاژ وتنظیم شارژ علاوه بر مشخصات ترکیبی الیاژ بایستی میزان اتلاف در جریان ذوب که به نوع کوره ،روش ذوب وروش تصفیه بستگی دارد ،مورد توجه قرار گیرد.

ترکیب شیمیایی و نقطه ذوب آلیاژ ساز ها درآلومینیم کنترل ترکیب الیاژهای متعدد و متفاوت الومینیم هر یک به نوعی دارای ناخالصی های طبیعی هستند که در شمش های اولیه آنان موجود میباشد وعلاوه بر آن شارژ نا مناسب وعدم دقت در شارژ باعث بروز انواع نا خالصی ها در فلز مذاب میگردد.عناصر نا خالصی اغلب از حد حلالیت متجاوز هستند و به صورت فازهای فلزی وتر کیبات فلزی در قطعه ریخته شده ظاهرمی گردند .

ترکیبات بین فلزی همچنین تحت تا ثیر پدیده جدایش در مذاب حاصل میشوند که در عمل برای جلوگیری از این پدیده تنظیم شرایط ریخته گری و انجماد الزامی میگردد.

بعضی از عناصر متشکله آلیاژ ماندد منیزیم ،برلیم ،سدیم و کلسیم در اثر حرارتهای محیط ذوب و وجود هوا اکسیده میگردند ودرصد اتلاف انان در مذاب افزایش می یابد،به خصوص اگر زمان نگاه داری مذاب در درجه حرارتهای بالا زیاد باشد از این رو ترکیب شیمیا یی الاژ تغییرات عمده خواهد داشت.از طرف دیگر عناصری مانند مس،آهن،کرم،نیکل،منگنز تمایل چندانی به اکسیده شدن ندارند ولی پدیده جدایش در حضور این عناصر با سهولت بیشتری انجام میگیرد،که برای جلو گیری از آن بهم زدن مذاب در طول ذوب و در زمان ریختن الزامی است(بدیهی است بهم زدن مذاب بایستی به گونه ای باشد تا اکسیده شدن مذاب را تشدید نکند).

در بسیاری موارد برای جلو گیری از اکسیداسیون مواد شارژ،آن ها را با فلاکس( Coveral Flux )پوشش می دهند.

در حالت کلی بایستی ترکیب دقیق مواد شارژ و درصد اتلافات کوره نسبت به هر یک از عناصر آلیاژی که به درجه حرارت ان نیز بستگی دارد،کاملا از طریق تجزیه وازمایش روشن گردد.در جدول 4 درصد تقریبی اتلافات عناصر مختلف بر حسب نوع شارژ و کوره مورد استفاده درج گردیده است.

برگشتی ها و قراضه های شمش های اولیه جدول 4 درصد اتلاف عناصر مختلف در تحت شرایط نوع شارژ و کوره از جدول 4 نتیجه میگردد که علاوه بر نوع کوره اندازه قطعات وهم چنین چگونگی الاژ ان در میزان اتلافات مؤثر میباشد.در آزمایشات مؤلف در آلیاژ Al-Cu4-Mg1.5 که به صورت شمش و براده های ماشین شده انجام گرفت ، اثبات شده که میزان اتلاف ناشی از مراحل ذوب از 2% به 7% افزایش یافته است که قسمت اعظم این افزایش مربوط به اتلاف منیزیم والو مینیم بوده است.

آهن یکی از عناصری است که به سهولت از وسایل ذوب به الومینیم نفوظ میکند وبه همراه منگنز وکرم در صورت وجود،ترکیبات بین فلزی بسیار سخت تولید میکند وهمچنین همراه با مقادیر زیادی آلومینیم در ته بوته به صورت ته نشین (لجن)رسوب میکند.

برای جلو گیری از این امر بایستی توجه داشت که هم واره رابطه زیر بر قرار باشد: %Fe+3(%Cr)+2(%Mn)1.9% علاوه بر آن،اهن وسلیسیم به صورت (Al-Fesi) و یا باعث افزایش مقدار انقباض حجمی وانقباض پراکنده در سطح قطعه میگردند.

برای جلوگیری از تمام مراحل تر کیبی،بایستی الومینیم قبل از ریختن از نظر ترکیب شیمیا یی کنترل شود وچنان چه درصد یکی از عناصر زیاد تر از اندازه متعارف باشدبا افزودن آلومینیم خالص ویا آمیژان های مخصوص ترکیب ان را موازنه نمود.در آزمایشات کنترل ترکیبی معمولا مذاب را در یک قالب فلزی (کتابی)ریخته واز قسمت های مختلف ان نمونه برداری می کنند وهمچنین آزمایشات متا لو گرافی نیز می توانند در این امر از اهمیت خاصی بر خوردار باشند.حذف نا خالصی های فلزی بخصوص در مورد آلیاژ های ریخته گری و ذوب قراضه ها حایز اهمیت می باشد و همانگونه که در قسمت های این کتاب ذکر شده است عمده ترین آلیاژ های آلومینیم ، منیزیم، آهن ، سیلیسیم ، مس ، روی، منگنز ، کروم ، سرب ، تیتانیم ، زیرکنیم ، قلع ، سدیم و کلسیم می باشند که در عملیات ذوب برخی از آنها به کمک پدیده های شیمیایی و برخی بصورت عملیات فیزیکی حذف می شوند یا تقلیل می یابند .

انجام عملیات شیمیایی بر مبنای حرارت تشکیل اکسیدها ، کلرورها ، فلوئور ها ، سولفور ها و نیترور ها قرار دارد که در جدول 4درج گردیده است و مشخ میگردد که ترکیب شیمیایی بعضی از عناصر سریع تر از ترکیب آلومینیم تشکیل می شود و خروج و تخلیص آلیاژ راامکان پذیر می سازد .

منیزیم به دلیل سرعت اکسیداسیون و به خصوص در درجه حرارت ذوب ، با افزایش زمان نگهداری به میزان 1%و یا بیشتر از مذاب حذف می گردد .

ولی افزایش درجه حرارت و زمان نگهداری آن در اکسیداسیون آلومینیم به شرحی که گفته شد نیز موثر می باشد و به همین دلیل منیزیم زدایی که قبلا در درجه حرارت های 800 تا 900 درجه سانتی گراد انجام می گردید ، اهمیت خود را از دست داده است و با مقایسه گرمای تشکیل کلرور منیزیم نسبت به آلومینیم و همچنین کلرور های کلسیم و سدیم حذف عناصر مذکور با افزایش گاز کلر به مذاب یا مقیاس بسیار وسیعی انجام می گیرد .

افزایش گاز کلر که در گاززدایی نیز موثر می باشد فقط در مورد کلرور های سنگین که در مذاب حضور دارند تاثیر تاثیر مطلوب نداشته و باعث ورود عناصر دیگر به داخل مذاب خواهد شد .

نمک سدیم نیز می تواند منیزیم را از مذاب خارج سازد و از این رو افزایش کلر ، کلرور سدیم ، فلوئور آلومینیم برای حذف منیزیم ، سدیم، کلسیم و سایر موادی که حرارت تشکیل مناسب دارند ، به کار می رود .

از طرف دیگر تیتانیم که همواره به مقدار بسیار کمی در آلیاژ وجود دارد به ندرت خارج می شود و در موارد خاص مخلوطی از گاز کلر و ازت می تواند تشکیل نیتروتیتانیم داده و آنها را به سرباره انتقال دهد .

بروفلوئور مضاعف بر پتاسیم مواقع موثر می باشند .

سیلیسیم و آهن به هیچ طریق شیمیایی از مذاب آلومینیم جدا نمی شوند و فقط روش الکترولیز سه لایه برای حذف این عناصر مفید تشخیص داده شده است که در انتهای همین مبحث تشریح می شود.

کادمیم ، سرب ، بیسموت و انتیموان توسط افزایش کلسیم یا سدیم که باعث تشکیل ترکیبات چند گانه فلزی خواهد شد ، خارج می گردند.

خروج روی از مذاب آلومینیم در سیستم تحت فشار تقلیل یافته ، به سهولت انجام می گیرد .

زیرا نقطه ذوب روی در فشار 100 میلیمتر جیوه برابر 554 درجه سانتی گراد و آلومینیم برابر 2080درجه سانتی گراد می باشد و از این رو نگهداری مذاب آلومینیم در فشار کم خروج روی را امکان پذیر می سازد.

گاز زدایی (Degassing) همانگونه که در مباحث قبل و کتاب اصول ریخته گری تشریح گردیده است گاز های محلول در مایع بعد از انجماد به دلیل تنش سطحی مذاب و عدم امکان خروج کامل به صورت حباب هایی با اندازه های مختلف در قطعه ریخته شده باقی می مانند که خواص مکانیکی و وزن مخصوص قطعه را شدیدا کاهش می دهند .

در مورد ذوب آلیاژ های آلومینیم ، هیدروژن تنها گازی است که به صورت محلول در مایع و حباب در جامد ظاهر می گردد و از این رو عملیات گاز زدایی (هیدروژن زدایی ) در ذوب آلومینیم و آلیاژ های آن از اهمیت خاص برخوردار است .

میزان حلالیت هیدروژن در مذاب آلومینیم به درجه حرارت و فشار خارج ( نسبت به فشار داخل ) بستگی دارد و همین امر پایه و اساس گاز زدایی آلومینیم را تشکیل می دهد .

لذا کنترل درجه حرارت برای اجتناب از جذب گاز که بایستی حد اقل ممکن باشد اولین عاملی است که در جریان ذوب مورد توجه قرار می گیرد .

معمولا درجه حرارت مذاب را 720ـ740 درجه سانتی گراد اختیار می کنند تا علاوه بر تحدید حلالیت گاز از سیالیت نسبتا مناسب و ویسکوزیته کم برخوردار باشد .

ـ ذوب در خلاء (فشار کم ) ذوب در خلاء به دلیل عدم وجود گاز های محیطی ، علاوه بر تقلیل میزان هیدروژن از شدت اکسیداسیون و امکان وجود سایر ترکیبات غیر فلزی نیز می کاهد .

مهمترین اصل در این روش تقلیل فشار خارجی است که در نتیجه حلالیت هیدروژن را به نسبت زیادی تقلیل می دهد .

این روش در صنایع امروز در حال توسعه است .

ـ گاز زدایی با گاز های بی اثر افزودن گاز های بی اثر مانند ازت و ارگون باعث آن می گردد که فشار نسبی داخل مذاب افزایش پیدا کرده و در نتیجه از حلالیت هیدروژن کاسته شود.

آزمایشات رانسلی (Ransley) نشان می دهد که چنانچه گاز ارگون یا ازت به مقدار cc1 بر دقیقه به داخل مذاب رانده شود فشار داخلی راندمان استخراج هیدروژن برابر 52% است و چناچه گاز بی اثر برابر دقیقه/cc5 به داخل مذاب دمیده می شود : بایستی توجه داشت که که در آن درصد هیدروژن در مخلوط گازی می باشد و از این رو گاز های بی اثر مانند ارگون ، هلیم و ازت (در صورت عدم وجود منیزیم ) می توانند به عنوان مواد دگازر به کار روند .

آلومینیم مذاب معمولا توسط آرگون خشک برای تقلیل فشار خارجی ( افزایش فشار داخلی )به نسبت گاز زدایی می شود که در نتیجه مقدار هیدروژن را از 34/0 سانتی متر مکعب بر 100 گرم به 034/0تقلیل می دهد و معمولا این عمل در کوره های بوته ای ثابت توسط کپسول های گاز ارگون (مخلوط گازی ) انجام می شود .

ترکیب فلوئور مضاعف سدیم سیلیسیم( Na2SiF6) نیز که در درجه حرارت مذاب تجزیه می شود و گاز {F4Si } را که نسبت به مذاب آلومینیم بی اثر است ، تولید می کند نیز با همان نتایج گاز های ازت و ارگون روبرو است جز آنکه سدیم حاصل نمی تواند در آلیاژ های منیزیم دار به کار رود .

اکسیژن زدایی ،خارج کردن مواد غیر فلزی Fluxing فلاکس ها ، موادی هستند که برای افزایش کفیت مذاب و تقلیل مواد ترکیبی (غیر فلزی) بدون تغییر کلی در ترکیب آلیاژ و یا با اندکی تغییر به کار می روند .

چگونگی فعل و انفعال فلاکس و مذاب و چگونگی خروج اکسید ها از آن هنوز مورد تردید و بحث می باشد زیرا پایداری اکسید آلومینیم مانع از آن است که خروج این عنصر از مذاب به سهولت خروج اکسید آهن و اکسید مس انجام پذیرد .

نظرات مختلف ترکیبی ( شیمیایی ) و مکانیکی هنوز به قوت خود باقی است و مهم تر از همه نظریه وست (West) میباشد مبنی بر اینکه فلاکس ها در فصل مشترک ترکیبات و مذاب قرار گرفته و به سهولت آنها را از هم جدا می نمایند .

فلاکس ها و کاربرد آنها بسیار متنوع می باشد تقسیم بندی های مختلفی در مورد آنان انجام گرفته است که مؤلف تقسیم بندی زیر را در مورد آلیاژ های آلومینیم مناسب تشخیص می دهد : 1ـ احیاء کننده ها (فلزات ) 2ـ فلاکس های گازی 3ـ فلاکس های جامد محلول و یا نمک ها قبل از تشریح انواع فلاکس ها توضیح این نکته ضروری است که اغلب ترکیبات فلاکس ها دارای مواد گاز زدا نیز می باشد و از این رو فلاکس ها برای منظور های مختلف و یا گاز زدایی و خارج کردن مواد غیر فلزی و حفاظت مذاب ، تواما به کار میروند و در صنایع ذوب آلومینیم از اهمیت ویژه برخوردار اند .

احیاء کننده ها اکسید آلومینیم به سهوات توسط عناصر دیگر احیاء می شود و فقط عناصر محدودی مانند کلسیم ، منیزیم، لیتم و برلیم قادر به احیاء آلومینیم می باشند .

ولی اکسید های کلسیم و منیزیم به سرعت با اکسید آلومینیم ترکیب می شده و اکسید های مضاعف (اسپینل ) تشکیل می دهند و از این رو برای خروج اکسیدهای آلومینیم اثرات منفی ندارد .

در مقابل برلیم بریا کلیه آلیاژ های آلومینیم و به خصوص آلومینیم ، منیزیم توصیه شده است .

اکسید برلیم علاوه برقابلیت احیاء اکسید های آلومینیم و منیزیم ، می تواند اکسید فیلم غیر متخلخل در سطح مذاب تشکیل دهد و مانع از اکسیده شدن بیشتر مذاب شود .

با توجه به این که فاکتور تخلخل BeO برابر 4 می باشد در حالی که این فاکتور برای نزدیک 2 و برای MgO8/0است ،چگونگی حفاظت سطح مذاب توسط اکسید فیلم مشخص می گردد .

برلیم در شمش ها و قطعات آمیژن با 5/1% برلیم و یا به صورت ترکیب به مذاب اضافه می گردد .

لیتیم نیز که به صورت لیتیم فلزی و یا فلوئور لیتیم Fli به مذاب آلومینیم افزوده می شود ، در تقلیل مقدار اکسید های آلومینیم و منیزیم تاثیر بسیاری دارد .

ول مشخصات کلی آن از بلریم نا مطلوب تر است ، زیرا قادر به تشکیل اکسید غیر متخلخل است و محافظت فلز را مانند برلیم انجام نمی دهد و از طرف دیگر به دلیل نقطه ذوب پایین ممکن است در مذاب حل شود در خاتمه این مبحث لازم به توضیح است که عناصری قادر به احیاء و استفاده در صنایع ذوب آلومینیم هستند که مشخصات زیر را داشته باشند : 1ـ نقطه ذوب و تبخیر بالا 2ـ وزن اتمی کم 3ـ وزن مخصوص کم 4ـ قطر اتمی کوچک و در بین عناصر ، برلیم مشخصات فوق را به طور کامل دارد و از این رو استفاده از آن در صنایع آلومینیم بیش از عناصر دیگر به عمل می آید .

فلاکس های گازی اکسید ها و مواد غیر فلزی شناور در مذاب می تواند با فلاکس های گازی فعال مانند و یا ترکیبات قابل تبخیر مانند از مذاب خارج می شوند .

گرچه عناصر فوق برای گاز زدایی به کار می روند ولی در جریان خروج از مذاب قادرنند بسیاری از مواد غیر فلزی و آخال ها را به طریق مکانیکی به همراه خود به سطح مذاب انتقال دهند .بهر صورت عمل دگازین با کلرور ها وترکیبات کار تاثیربسیار زیادی در خارج کردن مواد ناخواسته از آلومینیم مذاب دارند ولی بایستی توجه کرد که استفاده از این مواد اغلب با خورندگی بوته و ایجاد گاز سمی روبرو می باشد .

فلاکس های حاوی کلر باعث اتلاف شدید منیزیم در مذاب می گردد و از این رو در مورد آلیاژ های آلومینیم – منیزیم بیشتر از کلرور منیزیم استفاده می کنند وبه صورت مایع عمل فلاکسینگ را انجام می دهد .

گاز های بی اثر مانند ازت و آرگون تاثیر کمی در تصفیه مذاب از مواد نا خواسته دارند و از این رو عمل فلاکس های کلروره بیشتر در ایجاد ترکیب می باشد که قادر است در فصل مشترک اکسیدها و مواد مذاب قرار گرفته و همراه خود ، آنها را استخراج می سازد .

انواع و اقسام کلر ور ها و فلاکس های قابل تبخیر در ذوب آلومینیم به کار می روند که مهمترین آنها عبارتند از : استفاده از فلاکس های مختلف بایستی متناسب با ترکیب شیمیایی آلیاژ باشد و در غیر این صورت نا خالصی های فلزی در آلیاژ افزایش می یابند : هگزاکلرواتان ، جامد می باشد ولی در درجه حرارت مذاب تجزیه شده و با آلیاژ ترکیب می شود در این حالت یکی و یا تمام فعل و انفعالات زیر امکان پذیر می باشد .

تصفیه : فیلتر کردن به دلایل اشکالات متالوژیکی ناشی از مصرف فلاکس ها ، سیستم فیلتر کردن در صنایع الومینیم توسعه روز افزون یافته است و این امر با استفاده از مواد متخلخل در سیستم های راهگاهی و یا در مخازن نگهداری مذاب و یا در سیستم های فیلتر مجزا انجام می گیرد که هر یک در نوع خود از مزایا و محدودیت هایی بر خوردار است .

استفاده از فیبر های شیشه ای در قسمت های مختلف راهگاه ، از ابتدایی ترین سیستم فیلتر کردن مذاب آلومینیم می باشد .

همچنین 3 روش عمده فیلتر کردن به نام های 94AlCoa و 469AlCoa ، هر یک دارای مشخصات متفاوتی است که روش عمده در آنها عبور مذاب از میان مواد نسوز و بی تاثیر می باشد که اغلب این مواد با فلاکس پوشیده شدند و یا آنکه عمل فیلتر ، فلاکس و دگازین تواما در آنها انجام می گیرد .

روش دیگری نیز توسط Emly تهیه شده که بشتر بر مبنای فلاکس و فیلتر توام قرار دارد .

آزمایشات مولف در سیستم های مختلف فیلتر که عموما برمبنای تغییرات مواد نسوز درون فیلتر استوار گردید ، در این نکته تاکید نموده اند که مواد مورد استفاده به عنوان فیلتر بایستی دارای شرایطی باشند تا بتواند از ورود مواد شناور با مذاب جلوگیری کرده و همچنین خود موادی به آن القاء ننمایند .

لذا شرایط مواد فیلتر به صورت زیر دسته بندی می گردند : اندازه مواد فیلتر:اندازه ذرات در راهگاهای عبوری مذاب موثر بوده و در صورت کوچک بودن قادر به جلوگیری از ذرات شناور ریز تر نیز می باشد .

شکل مواد: فشردگی مواد گوشه دار به مراتب بیشتر از مواد کروی می باشد و از این رو دهانه عبور مذاب در چنین حالتی کوچک تر می باشد .

سطح خارجی: سطح متخلخل مواد فیلتر همواره جای مناسبی برای رسوب مواد نا خواسته ایجاد می کند و از این رو عمل فیلتر کردن به سهولت انجام می گیرد .

قابلیت چسبندگی مواد توسط مذاب ، از اهم مطالبی است که در مورد فیلتر بایستی رعایت گردد در خاتمه عمق فیلتر و بی اثر بودن مواد در مقابل فعل و انفعالات مذاب نیز جزء پارامتر های است که دقیقاً مورد توجه قرار می گیرد .

در این مورد اکسید آلومینیم ، بوکسیت و کالبرایت بهترین مواد برای فیلتر کردن مواد مذاب تشخیص داده شده است .

جوانه زا ها (Grainrefiners) جوانه زا ها ذرات جامد معلق در مایع می باشند که به عنوان هسته های غیر یک نواخت در انجماد عمل می کنند و با افزایش تعداد هسته ها ، باعث کوچک و یک نواخت شدن شبکه های کریستالی آلیاژ جامد می گردند .

مشخصات عمومی این عناصر در کتاب اصول ریخته گری تشریح گردیده اند که نقطه ذوب بالا ، شباهت ساختمان کریستالی و نزدیکی ابعاد سلولی به ساختمان جامد آلومینیم و قابلیت چسپندگی (Wettability) از آن جمله می باشند .

Tic که در 3250در جه سانتی گراد ذوب می شود و دارای ساختمان کریستالی Fcc (نوع ClNa ) است .ضلع ثابت آن 329/4= a ، قطر اتمی تیتان و کربن به ترتیب برابر 91/2 و 54/1 آنگسترم می باشد و نسبت اندازه اتمی Ticبه آلومینیم برابر می باشد که تغییرات ابعادب آن 7%+ و دقیقا می توانند به عنوان هسته غیر یک نواخت در آلومینیم مذاب حضور داشته باشند.

Tin همچنین با ساختمان CiNa و ضلع ثابت 23/4 و نقطه ذوب 2950درجه سانتیگراد یکی دیگر از تزکیبات برای کوچک کردن دانه های ساختمان آلیاژ های آلومینیم می باشد .

ترکیبات تیتان توسط آمیژان های آلومینیم ، تیتانیم و یا توسط فلاکس به مذاب افزوده می گردد .

زیرکنیم که همراه فلاکس به مذاب افزوده می گردد (این فلاکس خاصیت گاز زدایی مهمی ندارد ) در آلیاژ مذاب تبدیل به Zrc می گردد که در ساختمان Fcc نوع نمک طعام دارای ثابت کریستالی 736/4 = a و نسبت سلولی می باشد و بالطبع خاصیت ریز کردن کمتری از TiN و Tic دارد .

تلقیح ترکیبات بر ، به صورت که در درجه حرارت مذاب به سهولت به KF و تجزیه می شود ، در ریز کردن شبکه کریستالی آلومینیم تاثیر فراوان دارد .

در اثر ترکیب با آلومینیم تولید می نماید که دارای ساختمان کریستالی منشوری می باشد و تا حرارت 1350در جه سانتی گراد پایدار است و بعد از آن به تبدیل می گردد .

ثابت کریستالی ، 01/3 =a و 25/3 =c می باشد و از این رو نسبت سلولی این عنصر و آلومینیم زیاد می باشد ولی در تحت پدیده ای که هنوز مشخص نگردیده است تاثیر B در ریز کردن دانه های کریستالی آلومینیم از Tic نیز بیشتر است .

تیتانیم موجود در آلومینیم و همچنین زیرکنیم نیز به سهولت با B ترکیب شده و ترکیبات و در ساختمان های منشوری پدید می آورند که تاثیر آنها در ریز کردن دانه های کریستالی قابل ملاحظه است .

در حالت کلی افزایش 1/0 درصد وزنی تیتانیم و 01/0 درصد وزنی بر ، برای ریز کردن و یکنواخت کردن کامل شبکه کافی است .

کرم می تواند با بر ترکیب شده و CrBحاصل بخصوص در حضور تیتانیم بشدت موثر می باشد .

مهمترین عنصر در ریز کردن دانه ها وجود تیتانیم می باشد و بایستی توجه کرد که چناچه مقدار تیتانیم از حدود بحرانی 2/0 درصد تجاوز نماید بسیاری از ترکیبات بین فلزی تیتان حاصل می گردد که قابلیت کار مکانیکی آلیاژ را شدیدا کاهش میدهند .

از طرف دیگر وجود B بیش از اندازه مورد لزوم ( 03/0 درصد ) باعث افزایش مقدار هیدروژن محلول در مذاب می گردد .

ذوب مجدد آلیاژ های حاوی تیتانیم و بر امکان ریز نمودن شبکه را ندارد و ترکیبات مختلف در مذاب بدون تاثیر خواهند بود و همچنین گاز زدایی و عملیات فلاکس تاثیر ریز کننده ها را از بین خواهد برد از این رو بایستی این مواد در انتهای عملیات ذوب افزوده شوند .و به دلیل امکان رسوب ترکیبات ، زمان نگهداری مذاب بعد از عملیات ریز کردن نبایستی طولانی باشد .

در خاتمه توضیح این نکته ضروری است که ریز کردن دانه ها تحت تاثیر شرایط سرد کردن نیز آنجام می گیرد و به خصوص در شمش ریزی های مداوم و نیمه مداوم به دلیل سرعت زیاد انجماد اندازه کریستال ها بسیار کوچک می باشند .

از طرف دیگر ریز کردن دانه ها که قابلیت کار مکانیکی آلیاژ را افزایش می دهد بیشتر در مورد آلیاژ های نوردی مورد استفاده قرار می گیرد و آلیاژ های ریخته گی فقط در اثر شرایط خاص مشمول این عملیات میگردند .سدیم ، در آلیاژ های آلومینیم ـ سیلیسیم ( سیلومین ها ) نه به عنوان ریز کننده و هسته های غیر یک نواخت ، بلکه به عنوان ظریف کننده (Modifier) به کار میرود .

در مقابل این عنصر در مورد آلیاژ های منیزیم دار بسیار مضر می باشد .

سدیم اغلب به صورت فلاکس های کلروره و فلوئوره NaF و ClNa به کار میرود که عملاً ساختمان سوزنی شکل و پراکنده سیلیسیم در آلومینیم را متمرکز و به صورت کروی در می آورد .

افزودن سدیم به آلیاژ آلومینیم ، سیلیسیم باعث وجود ترکیب سه گانهNaAlSi میگردد که زیان چندانی ندارد و فقط شبکه سیلومین را ظریف می نماید .

در حظور منیزیم ترکیب فوق در جهت ایجاد سدیم آزاد که خواص مکانیکی آلیاژ را شدیدا در اثر جذب هیدروژن تقلیل می دهد، عمل می نماید .

تاثیر ظریف کردن آلیاژ های سیلیسیم دار توسط سدیم در آلیاژ های با 10% سیلیسیم در جدول 5نشان داده شده است در خاتمه این مبحث لازم به تذکر است که کارخانه جات سازنده مواد مختلف جهت تصفیه ، اکسیژن زدایی ، گاز زدایی و ریز کردن دانه ها مواد ترکیبی مناسب را به صورت قرص های متفاوت تهیه و تحت نام های تجارتی مختلف به فروش می رسانند .

آلیاژ جوانه زایی شده با سدیم آلیاژ ریختگی جدول 5 مشخصات آلیاژ های آلومینیم آلومینیم به دلیل خواص ضعیف مکانیکی ، کمتر در صنعت به صورت خالص مورد استفاده قرار می گیرد .

از طرف دیگر این عنصر با عناصر فلزی و غیر فلزی مانند مس ، منیزیم ،سیلیسیم ، روی ، منگنز ، کرم، قلع و تیتانیم حدود 200 نوع آلیاژ مختلف نوردی و ریخته گی تولید می کند که اغلب انها با انجام یک سری عملیات حرارتی خاص دارای خواص مکانیکی و مهندسی نزدیک به فولاد می گردند که چناچه نسبت به وزن مخصوص آلیاژ های این عنصر سنجیده شود قبول نیروهای مکانیکی و یا انتقال الکتریکی آنان بیش از فولاد ها و آلیاژ های مس می باشد .

اغلب عناصر غابلیت انحلال کمی در آلومینیم جامد دارند و از این رو وجود فاز های دوم و ترکیبات بین فلزی متعدد در این آلیاژ انجام عملیات حرارتی مقدور می سازد .

همچنین در ساخت آلیاژ های این عنصر به دلیل نقطه ذوب پایین اغلب آمیژان های آن مورد استفاده قرار می گیرد که در این مبحث مشخصات ریخته گری و خواص مکانیکی آلیاژ های آلومینیم و ترکیبات آلیاژ سازهای آن مورد مطالعه واقع می شوند .

آلومینیم ، مس تاثیر مس در آلومینیم توسط دیاگرام تعادلی دو گانه مس ـ آلومینیم در شکل 2 نشان داده شده است .

این دیاگرام نشان می دهد که حلالیت مس در آلومینیم جامد با افزایش درجه حرارت از 5/0 درصد در حرارت محیط به 65/5 درصد درجه حرارت اوتکتیک ( 548درجه) ازدیاد پیدا می کند .

مس مازاد بر حلالیت بر هر درجه حرارت در شبکه به فرمول تقریبی ظاهر می شود که سخت و شکننده است و از این رو افزایش مس در آلومینیم باعث افزایش درصد فاز و در نتیجه افزایش مقاوت و سختی آلیاژ و کاهش انعتاف پذیری آن می گردد (3 ).

همچنین سیالیت آلیاژ را به مقدارکمی کاهش می دهد .

اغلب آلیاژ های آلومینیم و مس کم تر از 10% مس دارنند و آلیاژ های صنعتی آنها حدود 2 تا 5 درصد مس دارند .