تبلیغات :
پرسانِش - نرم افزار جادویی آموزش زبان انگلیسی با فیلم های زبان اصلی
آکوستیک ، فوم شانه تخم مرغی، صداگیر ماینر ، یونولیت
خرید ویپ
دستگاه جوجه کشی حرفه ای
فروش آنلاین لباس کودک
خرید فالوور ایرانی
خرید فالوور اینستاگرام
خرید ممبر تلگرام

[ + افزودن آگهی متنی جدید ]




صفحه 15 از 21 اولاول ... 5111213141516171819 ... آخرآخر
نمايش نتايج 141 به 150 از 207

نام تاپيک: مهندسی و علم مواد( Material Science & Engineering)

  1. #141
    پروفشنال boomba's Avatar
    تاريخ عضويت
    May 2006
    پست ها
    782

    پيش فرض

    بررسي عوامل موثر به حفرات گازي و انقباضي

    قسمت اول

    حفره‌هاي انقباضي و گازي يكي از مهمترين عيوب ريخته‌گري محسوب مي‌شوند. تا كنون تحقيقات زيادي توسط محققين گوناگون براي بررسي اين حفره‌ها انجام شده است. اكثر فلزات در هنگام انجماد دچار كاهش حجم مي‌گردند. اين كاهش حجم بايد بگونه‌اي جبران گردد. به همين حفره‌هاي انقباضي به وجود مي‌آيند. به وجود آمدن حفره‌هاي گازي به اين صورت مي‌باشد كه گازهاي محلول در مذاب در هنگام انجماد فلز از حالت اتمي به مولكولي تبديل مي شوند و حفره گازي به وجود مي‌آيد.
    در اين مقاله عوامل موثر به اندازه، شكل، مقدار و توزيع تخلخل مورد بررسي قرار گرفته است. اندازه تخلخل مي‌توان متأثر از چند عامل باشد:
    1ـ ضخامت قطعه: هر چه ضخامت كمتر مي‌شود، اندازه تخلخل كاهش مي‌يابد.
    2ـ تعداد جوانه: با افزايش تعداد جوانه، اندازه دانه كاهش مي‌يابد و بالطبع با كاهش اندازه دانه، اندازه تخلخل كاهش مي‌يابد.
    3ـ عمليات بهسازي: عمليات بهسازي باعث تشكيل تخلخل‌هاي درشت و كروي شكل مي‌شود.
    از جمله عواملي كه به شكل تخلخل تأثير مي‌گذارد عمليات بهسازي مي‌باشد. عمليات بهسازي سبب تبديل ساختار سوزن شكل فازسيليسم يوتكتيكي به حالت رشته اي شكل و ظريف مي‌گردد. شكل تخلخل‌هاي ريز و پراكنده در آلياژهاي بهسازي نشده تابع شكل و اندازه فضاهاي بين دندريتي است. در اين حالت تخلخل‌ها عمدتاً حالت كشيده و نازك دارند. از طرفي تخلخل در آلياژهاي بهسازي شده عمدتاً درشت‌تر و كروي‌تر بوده و مورفولوژي آن‌ها كمتر تابع شكل و اندازه و فضاهاي بين دندريتي مي‌باشد.
    مقدار تخلخل به عوامل زير بستگي دارد:
    1ـ شرايط انجماد هيدروژن مذاب زيادتر باشد اثر استرانسيم براي بهسازي بر مقدار تخلخل بيشتر است.
    2ـ عمليات ----- كردن: افزايش تميزي مذاب سبب كاهش اثرات عمليات بهسازي بر افزايش تخلخل مي‌گردد.
    3ـ سرعت انجماد: با افزايش سرعت انجماد، مقدار تخلخل كاهش مي‌يابد.
    توزيع تخلخل به چند صورت مي‌باشد:
    1ـ پراكنده: كه در مورد انجماد خميري اتفاق مي‌افتد.
    2ـ متمركز: اين حالت در انجماد پوسته‌اي ايجاد مي‌شود.
    3ـ محيطي: در صورتي انجماد هم از اطراف و هم از مركز اتفاق بيافتد، اين حالت به وجود مي‌آيد.

    1- چگونگي ايجاد مك هاي گازي:
    گازها در حالت مذاب نسبت به حالت جامد انحلال بيشتري در فلزات دارند.با كاهش درجه حرارت گازهاي حل شده در مذاب(به صورت اتمي)به تدريج از حالت اتمي خارج مي شوند وبه صورت مولكولي(حباب)در مي آيند.در اين صورت گازهاي مولكولي آرام آرام از سطح مذاب خارج مي شوند.سرعت خروج حباب هاي گازي ايجاد شده به عوامل مختلفي بستگي دارد كه از آن جمله گرانروي مذاب اندازه حباب وشكل وعمق پاتيل را مي توان نام برد.
    بديهي است با كاهش درجه حرارت گرانروي مذاب افزايش مي يابد.در نتيجه سرعت خروج حباب هاي گازي به تدريج كاهش مي يابد.با شروع انجماد مذاب دو مشكل مهم در خروج حباب هاي گازي ايجاد مي شود:
    الف- اختلاف حلاليت در حالت مذاب وجامد:در بسياري از فلزات وآلياژها اختلاف حلاليت گازها در حالت جامدومذاب بسيار زياد است.بديهي است در هنگام انجمادگازهاي زيادي از حالت اتمي (انحلال)به حالت مولكولي تبديل مي گردند به گونه اي كه به ناگاه مقدار اين تحول به چندين برابر افزايش مي يابد.به عبارت ساده تر در يك فاصله زماني كوتاه مقادير زيادي از گازهاي حل شده به حباب هاي گازي تبديل مي شوند.
    ب- محبوس شدن حباب ها: اگر فرض شود كه حباب هاي گازي ايجاد شده در هنگام انجماد(دامنه انجماد)بتوانند از مذاب خارج شوند در اين صورت مشكلي به نام مك وتخلخل گازي در قطعات ريختگي وجود ندارد.اما در عمل به دليل افزايش گرانروي مذاب ونيز وجود هسته هاي جامد به طور جدي حركت حباب هاي گازي با مشكل مواجه مي شوند وبه عبارت ديگر حباب هاي گازي در لابلاي ذرات جامد محبوس مي شوند.
    عوامل موثر بر ميزان مك هاي گازي:
    1- مقدار اختلاف حلاليت گاز در حالت جامد ومذاب
    2- نوع انجماد
    3- سرعت سرد كردن مذاب
    4- آخال ها(ناخالصيها)
    5- عناصر آلياژي
    6-سيستم راهگاهي
    7-شكل اندازه و وزن قطعه
    تشكيل مك هاي گازي بيشتر در دامنه انجماد هاي زياد انجام مي شود.
    رابطه 1


    رابطه فوق مشخص كننده آنست كه براي تشكيل حبابي به شعاع r فشار داخلي حباب بايد حداقل برابرPg باشد كه حباب هاي بسيار كوچك فشار داخلي بسيار زياد خواهد بود وبه دليل عدم دستيابي به چنين فشار بالائي عملا حباب ها نمي توانند در اندازه هاي خيلي كوچك تشكيل شوند به هر صورت اين اندازه نمي تواند از اندازه اتم فلز كوچك تر باشد.
    چنانچه فشار لازم براي حذف تنش هاي سطحي در فصل مشترك گاز- فلز برابر Pst منظور شود در جريان انجماد به تدريج تنش سطحي افزايش يافته ودر نتيجه Pst بزرگتر وفشار داخلي براي تشكيل حبابي به شعاع rبيشتر خواهد بود.
    با توجه به پديده انقباض در دامنه انجماد وكاهش فشار نسبي در فصل مشترك مايع- جامد مجموع فشار داخلي سيستم كاهش يافته واز اينرو رابطه فشار به صورت زير نوشته مي شود:

    كه در آن Psh فشار انقباضي كاهش موضعي فشار در فصل مشترك مايع- جامد است.

    2- مکانیزم تشکیل حفره های گازی وانقباضی:
    2-1- حفره های انقباضی[8]:
    اکثر فلزات در هنگام انجماد دچار کاهش حجم می گردند.به عنوان مثال آلومینیوم خالص دارای 14-7% انقباض ضمن انجماد است.این کاهش حجم باید بگونه ای جبران گردد.در صورتی که مذاب اضافی وجود نداشته باشد به ناچار در قطعه حفره ای بوجود خواهد آمد که به آن حفره انقباضی می گویند که خود بنابر عوامل گوناگون از جمله مدل انجماد به دو دسته متمرکز وپراکنده تقسیم می شوند.
    حفره انقباضی متمرکز معمولا در آلیاژهای دامنه انجماد کوتاه مشاهده می شود.در این حالت از آنجائیکه جبهه انجماد همواره برقرار بوده وتفکیک اصولی بین مناطق جامدومایع امکانپذیر است کسری های ناشی از انقباض برای قسمت های جامد توسط مذاب مقابل فصل مشترک تامین می شود وانقباض در مناطق گرم متمرکز می گردد.
    حفره های انقباضی پراکنده معمولا در آلیاژهای دارای دامنه انجماد بلند به چشم می خورد.در این آلیاژها حد فاصل هندسی مشخصی بین مایع وجامد وجود ندارد وکسری های ناشی از انقباض به طور پراکنده در سراسر قطعه پخش شده وفقط قسمتی از آن در مناطق ضخیم وانتهایی به صورت متمرکز باقی می ماند.

    2-2- حفره های گازی[8]:
    عموما گازها در فلزات مذاب نسبت به حالت جامد دارای حلالیت بیشتری هستند.بنابراین در حین انجماد گاز حل شده به صورت فوق اشباع در مذاب در آمده ودر صورت وجود جوانه مناسب برای ایجاد تخلخل در مذاب وجود نداشته باشد این گازبه صورت فوق اشباع در ساختار جامد باقی خواهد ماند.
    حلالیت هیدروژن در مذاب آلیاژهای آلومینیوم cc/100gr69/. ودرجامد درحدود cc/100gr 03/0 می باشد.از طرفی سرعت نفوذ آن در مذاب آلومینیوم نیز بالاست.از این روتقریبا تنها گازی است که در بوجود آمدن حفره های گازی در آلومینیوم موثر است.
    مدل تئوريكي تشكيل حباب هاي گازي به صورت زير مي باشد[6]:
    1- هسته هاي جامد درداخل مذاب تشكيل مي شود.
    2- رشد شاخه اي بر روي هسته ها آغاز و ادامه مي يابد.
    3- مذاب محصور در داخل دانه هاي رشد يافته از عناصر محلولي وهمچنين مقدار گاز غني شده وبعد از مدتي حباب هاي گازي تشكيل مي شوند.
    4- در مراحل پاياني انجماد و هنگامي كه حجم مايع كاهش يافته وغلظت ملكولي گاز افزايش مي يابد.شرايط براي تشكيل حباب هائي بين بازوهاي دندريت فراهم مي شود.

    مکانیزم رسوب:
    بدون توجه به مسئله تغذيه كردن،تشكيل تخلخل به توزيع هيدروژن در طول انجماد آلومينيوم مربوط مي شود. به خوبي شناخته شده است كه تشكيل حفره درآلياژهايآلومينيوم به وسيله نفوذ هيدروژن از زمينه جامد شده به داخل حفره بوجود مي آيد ،كه در حقيقت از طرفي شبيه به رسوب فاز ثانويه در زمينه محلول فوق اشباع مي باشد.تقريبا يك تعداد كمي از مقاله ها به اين مسئله با مكانيزم جوانه زني ورشد پرداخته اند. تعدادي از محققان با پديده هاي رياضي به اين موضوع پرداخته اند.وانگ و سيگوارد اين مسئله را با مدل هاي ترموديناميكي حل كردند.

    3- اندازه تخلخل:
    3-1- اثر ضخامت قطعه بر اندازه تخلخل:
    اندازه حفرات با تغيير ضخامت تغيير مي كند.هر چه ضخامت كمتر مي شود اندازه حفرات كوچكتر مي شود.دليل آن اين است كه با افزايش سرعت سرد شدن كه با كاهش ضخامت رابطه مستقيم دارد اندازه دندريت ها كوچك تر مي شود.با كوچك شدن فضاهاي بين دندريتي حباب ها در فضاي كمتري رشد مي كنند.در نتيجه اندازه آنها كوچكتر مي شود.
    سرعت رشد ودرشت شدن حباب هاي گازي عملا با سرعت انجماد رابطه معكوس دارد.با افزايش سرعت انجماد وايجاد دانه هاي ريز وهمگن موانعي براي درشت شدن حباب هاي گازي حاصل شده وفقط ريز مك هايي در بين بازو هاي شاخه هاي جامد ممكن است تشكيل مي شوند.بطور كلي با افزايش سرعت انجماد امكان جوانه زني و رشد مستقل حباب ها در بين دانه ها كاهش مي يابد.]6[
    3-2- تعداد جوانه:
    يكي از عواملي كه باعث ريز شدن دانه ها مي شود تعداد جوانه بيشتر است.در حقيقت وقتي كه تعداد جوانه در ذوب كم باشد دانه هائي كه شروع به رشد مي كنند در زمان ديرتري به يكديگر برخورد مي كنند.پس در اين زمان حباب فرصت بيشتري پيدا مي كند تا اندازه اش بزرگتر شود.يعني اينكه آن مقدار هيدروژني كه به صورت اتمي در ذوب حل شده است فرصت بيشتري پيدا مي كند تا به صورت مولكولي(حباب)در بيايد وهر چه زمان بيشتر باشد به اندازه حباب افزوده مي شود.

    شکل 1-اثر اندازه دانه بر مقدارتخلخل[6]




    3-3- عمليات بهسازي:

    افزودن استرانسيم بمنظور اصلاح ساختار سيليسيم يوتكتيكي از حالت درشت وسوزني به حالت ظريف ورشته اي شكل،هم اكنون بعنوان يك فرايند مهم در ذوب آليا‍‍ژهاي آلومينيوم- سيليسيم مورد استفاده قرار مي گيرد.يكي از اثرات جانبي عمليات بهسازي با استرانسيم،افزايش تخلخل در قطعات ريختگي است.عمليات بهسازي با سديم،استرانسيم وكلسيم سبب افزايش نسبتا شديد تعداد وابعاد تخلخل هاي ريز وپراكنده در قطعات ريخته گري مي شوند. همچنين بر اساس تحقيقات به عمل آمده اثرات عمليات بهسازي با سديم وكلسيم به مراتب بيشتر از عمليات بهسازي با استرانسيم است. البته از آنجائي كه در اثر عمليات بهسازي اغلب تخلخل هاي انقباضي درشت توسط ريز مك هاي گازي جايگرين مي گردند،يك جنبه مثبت اين پديده كاهش نياز به تغذيه است.]5[
    در ذوبي كه عمليات بهسازي انجام شده است قبل از اينكه دندريت ها بوجود آيند حباب هاي بزرگي در ذوب وجود دارد. در ابتداي امردندريت ها زده مي شوند.بعد از اين مرحله فاز يوتكتيك مي خواهد رسوب كند.براي رسوب فاز يوتكتيك بايد يك سطح زيرين براي رسوب وجود داشته باشد.به همين دليل فصل مشترك حباب- مايع محل خوبي براي رسوب فاز يوتكتيك مي باشد.پس فاز يوتكتيك به صورت شعاعي اطراف حباب رشد مي كند.حباب در ميان سلول يوتكتيك مخفي مي شود وشكل واندازه اش به همان صورت اوليه باقي مي ماند]2.[.مي توان گفت كه علت بزرگي حفرات در آلياژهاي آلومينيوم بهسازي شده وجود اين حباب ها در قبل از بوجود آمدن دندريت ها مي باشد.در آلياژهاي بهسازي شده اندازه حفرات كمتر تابع شكل واندازه فضا هاي بين دندريتي است.

    4- شكل تخلخل:
    4-1- تاثير عمليات بهسازي بر شكل تخلخل :
    عمليات بهسازي سبب تبديل ساختار سوزني شكل فاز سيليسيم يوتكتيكي به حالت رشته اي شكل وظريف مي گردد.شكل تخلخل هاي ريز وپراكنده در آلياژهاي بهسازي نشده تابع شكل واندازه فضاهاي بين دندريتي است.در اين شرايط تخلخل ها عمدتا حالت كشيده ونازكي دارند.(شكل 2)از طرفي تخلخل در آلياژهاي بهسازي شده عمدتا درشت تر وكروي تر بوده(شكل 3)ومورفولوژي آنها كمتر تابع شكل واندازه فضاهاي بين دندريتي است.علت اين امر در قسمت اندازه تخلخل توضيح داده شد(4)

    در آلياژهاي بهسازي نشده بيشتر حباب ها در دامنه انجماد بوجود مي آيند.با رشد دندريت ها سطح اين حباب ها به سطح دندريت ها برخورد مي كنند وشكل دندريت ها را به خود مي گيرند.به اين گونه مك ها مك هاي بين دندريتي مي گويند كه شكل بي قاعده دارند.پس در آلياژهاي بهسازي نشده مك هاي با شكل بي قاعده يا بين دندريتي وجود دارد ودر آلياژهاي بهسازي شده مك هاي بزرگ كروي شكل همراه با تعداد كمي مك هاي بين دندريتي وجود دارد.]2[
    نوع ديگري از شكل تخلخل وجود دارد كه به صورت سوزني شكل مي باشد. بوجود آمدن اين نوع تخلخل بستگي به سرعت انجماد دارد.اگر سرعت انجماد به حدي باشد كه جبهه انجماد به حباب برخورد كرده و مجرائي به شكل حباب در يك امتداد بوجود آورد در نهايت يك فضاي خالي به شكل يك سوزن خواهيم داشت.

    5- توزيع حفرات:
    5-1- پراكنده در همه جاي قطعه(يكنواخت):
    اين حالت در مواقعي بوجود مي آيد كه انجماد خميري باشد.وقتي كه انجماد از همه جا شروع مي شود دندريت ها در همه جا زده مي شوند وحباب هاي گازي در بين دندريت ها احاطه مي شوند ودر نهايت به صورت ريز مك هاي گازي در كل قطعه به صورت پراكنده باقي مي مانند.
    حالت ديگر اين است كه مذابي كه در بين دندريت ها وجود دارد داراي انقباض مي باشد.چون دندريت ها در همه جا بوجود آمده اند مانع تغذيه شده مذاب بين دندريتي مي شوند.در نهايت ريز مك هاي انقباضي در سراسر قطعه باقي خواهد ماند.
    يا مي توان گفت كه اگر انجماد به طوري باشد كه تمام دانه ها به صورت هم محور با شد حفرات گازي وانقباضي به صورت پراكنده درهمه قطعه ديده بشوند.

    5-2- متمركز بودن در وسط قطعه(مركزي):
    حفره انقباضی متمرکز معمولا در آلیاژهای دامنه انجماد کوتاه مشاهده می شود.در این حالت از آنجائیکه جبهه انجماد همواره برقرار بوده وتفکیک اصولی بین مناطق جامدومایع امکانپذیر است کسری های ناشی از انقباض برای قسمت های جامد توسط مذاب مقابل فصل مشترک تامین می شود وانقباض در مناطق گرم متمرکز می گردد.
    اين نوع توزيع حفره در حالتي بوجود مي آيد كه انجماد در ابتدا تا حدي به صورت ستوني پيش رفته باشد.سپس به علت وجود ناخالصي هاي موجود در ذوب باقي مانده يا كاهش شيب دمايي در مركز قطعه دانه ها به صورت هم محور رشد مي كنند.در ابتدا كه دانه ها به صورت ستوني رشد مي كنند در حين رشد حباب هاي گازي موجود درذوب را به طرف جلو مي رانند. همچنين انقباض موجود درذوب باقي مانده متمركز مي شود.در نهايت كه دانه هاي هم محور در وسط قطعه ايجاد مي شوند اين حباب ها در بين دانه ها گير مي افتند.امكان ديگري كه وجود دارد اينست كه چون جبهه انجماد به سمت وسط قطعه است در نهايت مذابي كه باقي مي ماند داراي انقباض مي باشد كه باعث ايجاد حفرات انقباضي در مركز قطعه مي شود.

    5-3- محيطي:
    اين حالت دليلش اين مي تواند باشد كه ما از مبرد داخلي در مركز قطعه استفاده كنيم.در اين حالت انجماد از مركز قطعه واز اطراف قطعه شروع بشود كه در نهايت حلقه اي از مذاب را در محيط قطعه خواهيم داشت و حفرات گازي در اين مذاب باقي مانده تجمع پيدا كرده اند.در نهايت حلقه اي از حفرات گازي وانقباضي در محيط قطعه خواهيم داشت.البته قابل ذكر است كه استفاده از كلمه حلقه اينست كه ما قطعه فرضي خود را يك استوانه در نظر گرفته ايم.

    6- مقدار تخلخل:
    6-1- بررسي اثر نوع قالب وشرايط انجماد[4]:
    درآزمايشات دکتر مير اسماعيلي تخلخل هاي نسبتا درشت در نمونه بدون تغذيه براي آلياژ 319 مشاهده شده است،در حاليكه در نمونه تغذيه دار تخلخلها عمدتا به تغذيه منتقل شده اند وخود قطعه عاري از تخلخل است.بر خلاف قطعات منجمد شده توسط قالب تغذيه دار كه عميلات بهسازي سبب افزايش قابل توجه تخلخل شده است،اين عمليات سبب كاهش جزئي تخلخل در قطعات منجمد شده توسط قالب بدون تغذيه گرديده است.در قطعات منجمد شده در قالب تغذيه دار،افزايش استرانسيم به مذاب سبب افزايش تخلخل شده است واين افزايش در صورت استفاده از مقادير بيشتر استرانسيم شديدتر است.از طرفي در قطعات منجمد شده توسط قالب بدون تغذيه،افزايش استرانسيم تاثير قابل ملاحظه اي بر تخلخل نداشته است.در كل مي توان اينگونه نتيجه گيري كرد كه اگر براي انجام عمليات بهسازي با استرانسيم از يك سيستم تغذيه گذاري نا مناسب استفاده كنيم قطعه ما داراي تخلخل كمتري خواهد بود.
    در يك نگاه كلي مي توان نتيجه گيري كرد كه بهسازي با استرانسيم در نمونه هاي ريخته شده در قالب تغذيه دار با افزايش تعداد وابعاد تخلخل ها سبب افزايش مقدار كلي تخلخل گرديده است.
    عمليات بهسازي سبب افزايش تخلخل در نمونه هاي حاوي تخلخل هاي انقباضي نمي شود.در توضيح اين پديده مي توان عنوان كرد كه عمليات بهسازي چه درقطعات عاري از مكهاي انقباضي وچه در قطعات حاوي مكهاي انقباضي سبب افزايش تخلخل هاي گازي مي گردد.تشكيل اين تخلخل هاي گازي د رقطعات عاري از مك هاي انقباضي سبب افزايش تخلخل در قطعه مي شوند،در حاليكه در قطعات حاوي مكهاي انقباضي،تخلخل هاي گازي ايجاد شده در اثرعميلات بهسازي جايگزين مكهاي انقباضي موجود گرديده وبنابراين عمليات بهسازي تاثير قابل توجهي بر مقدار كلي تخلخل نمي گذارد.در واقع در شرايطي كه شرايط براي تشكيل مكهاي انقباضي وهم گازي فراهم است،هيدروژن محلول در مذاب آلومينيوم مي تواند در خلال انجماد بدون هيچ مشكلي در مك هاي انقباضي تشكيل شده رسوب كند وبدين سان تلفيقي از مك هاي گازي وانقباضي بوجود مي آيد.

    6-2- اثر افزايش درجه حرارت بر ميزان حلاليت هيدروژن[9]:
    با افزايش درجه حرارت جنب وجوش اتم ها زياد مي شود وفواصل بين اتم هاي آلومينيوم زياد مي شود.به همين دليل هيدروژن به راحتي وارد آلومينيوم مي شود.پس هر چه درجه حرارت افزايش يابد ميزان هيدروژن موجود در آلومينيوم افزايش مي يابد.
    در شكل اثر افزايش درجه حرارت بر ميزان حلاليت هيدروژن را مي توان ديد.

    6-3- اثرات متقابل مقدار هيدروژن مذاب وعمليات بهسازي برمقدار تخلخل:
    تخلخل هاي حاصل ازعمليات بهسازي منشا گازي دارند.استرانسيم فقط در صورت وجود هيدروژن كافي قادر به افزايش قابل ملاحظه تخلخل است، پس اثر استرانسيم بر افزايش تخلخل در شرايطي كه هيدروژن مذاب بيشتر باشد شديدتر است.از اينرو مي توان نتيجه گيري كرد كه تخلخل هاي حاصل از عمليات بهسازي با استرانسيم منشا گازي دارند،بنابراين كاهش هيدروژن مذاب مي تواند تا حد زيادي اثر عمليات بهسازي برتخلخل را خنثي كند. افزايش ابعاد وتعداد تخلخل ها وهمچنين تغيير مورفولوژي آنها از حالت كشيده وترك مانند به حالت كروي شكل در اثر افزايش هيدرو‍ژن بوضوح قابل تشخيص است.(شكل5)



    6-4- اثرات متقابل عملیات بهسازی با استرانسیم سرعت انجماد وعملیات ----- کردن[4]:
    بررسي هاي بعمل آمده بيانگر اين است كه عمليات آخال زدائي وافزايش تميزي مذاب سبب كاهش اثرات عمليات بهسازي بر افزايش تخلخل مي گردد.Iwahori وSerratos در آزمايشات خود نشان دادند كه انجام عمليات فلاكس زني پس از عمليات بهسازي با استرانسيم سبب كاهش قابل توجه تخلخل در آلياژA356 گرديده است.شكل6اثرات متقابل عمليات بهسازي با استرانسيم ----- كردن مذاب وسرعت سرد شدن را بر مقدار تخلخل در آلياژA356 نشان مي دهد.

    شکل 6 – اثرات متقابل عملیات بهسازی با استرانسیم وفیلتر کردن وسرعت سرد کردن بر مقدار تخلخل در آلیاژA356

    همانطور كه ملاحظه مي گردد گرچه افزايش سرعت انجماد سبب كاهش تخلخل در تمام شرايط گرديده است ولي اثر سرعت انجماد در شرايط بهسازي شده با استرانسيم بر كاهش تخلخل بمراتب بيشتر است.
    به بيان ديگر در شرايطي كه در نمونه هاي نزديك به تغذيه كه داراي سرعت انجماد كمتري هستند عمليات بهسازي سبب افزايش نسبتا شديد تخلخل شده است اثر اين عمليات در نمونه هاي مجاور مبرد كه داراي سرعت انجماد زيادتري هستند قابل ملاحظه نمي باشد.همچنين نتايج بدست آمده بيانگر اثرات شديد استفاده از ----- در سيستم راهگاهي بر كاهش تخلخل در قطعات بهسازي شده با استرانسيم است.
    در واقع حضور ----- در سيستم راهگاهي با كاهش فيلم هاي اكسيدي وبا تميز كردن مذاب درون قالب سبب كاهش نسبتا شديد تخلخل در آلياژ بهسازي شده با استرانسيم گرديده است.اين نتايج از آن نظر حائز اهميت است كه در آلياژهاي بهسازي شده با استرانسيم نمي توان از عمليات فلاكس زني بمنظور افزايش تميزي مذاب استفاده كرد(عمليات فلاكس زني سبب استرانسيم زدائي از مذاب مي شود).


    ادامه دارد
    Last edited by boomba; 08-05-2009 at 12:50.

  2. #142
    پروفشنال boomba's Avatar
    تاريخ عضويت
    May 2006
    پست ها
    782

    پيش فرض

    بررسي عوامل موثر به حفرات گازي و انقباضي (2)
    قسمت دوم


    6-5- اثر اندازه تغذیه بر مقدار تخلخل[1]:
    در اين آزمايش آلياژ A206(Al-4.5%Cu-0.4%Mn-0.3%Mg-0.2%Ti)استفاده شده است.عرض،طول وضخامت قطعات به ترتيب 14،20و1سانتي مترمي باشد.سه قطعه با سه نوع قطر تغذيه متفاوت 3،4و6سانتي متري استفاده شدوارتفاع تغذيه ها 5/1برابر قطر تغذيه ها ميباشد.قالب هاي ماسه اي CO2 با استفاده از ماسه سيليسي وهفت درصد وزني سيليكات سديم به عنوان سخت كننده،آماده شد ودرانتهاي قالب يك مبرد مسي قرار داده شده است.قالب ها به مدت 8ساعت در دماي پخته شده وتا دماي محيط قبل از ريخته گري سرد مي شوند.
    فرايند ذوب در كوره الكتريكي مقاومتي انجام شده وشمشA206به طور مستقيم در يك بوته گرافيتي اضافه شد.در حين ذوب شدن،غلظت هيدروژن اوليه ذوب در حدود كنترل مي شود.دماي ريختن در حدود كنترل مي شود.ترموكوبل ها در قالب قرار داده مي شوند تا حرارت موجود در 9مكان قطعه نشان داده شده در شكل بدست آيد.براي اندازه گيري وزن مخصوص از روش ارشميدس استفاده مي شود.


    شکل 7-شماتیک قطعه[1]

    توزيع تخلخل در درصد حجمي از انتهاي مبرد تا انتهاي تغذيه در قطعات،در شكل 8 نشان داده شده است.در اين شكل،با افزايش اندازه تغذيه مقدار تخلخل كاهش پيدا كرده است.درهمه نمونه ها،حداقل تخلخل را در نزديكي مبرد داريم،تا فاصله كمي از تغذيه به تدريج اين مقدار تا يك ماكزيمم افزايش پيدا مي كند.




    6-6- تئوري Ham براي محاسبه مقدار تخلخل[1]:
    كسر رسوب هيدروژن (f)وزمان واكنش يا به عبارتي زمان انجماد(tf) به صورت زير نشان داده شده است:
    معادله 1
    كه مقدار هيدروژن اوليه( )، مقدار هيدروژن نفوذ كرده در داخل حفره در يك محل معين ( )، هيدروژن قابل حل در آلومينيوم جامد( )، زمان آسايش(sec)وn يك مقدار ثابت است. قياسي از چگونگي نفوذ هيدروژن مي باشد. مقدار كسر تشكيل تخلخل در يك محل معين آلياژ ريختگي آلومينيوم A356(VP(%))را مي توان به صورت زير تشريح كرد:
    معادله 2

    كه Pg فشار حباب گازي(atm)و يك مقدار ثابت مي باشد. Pg تركيبي از فشار اتمسفر وفشار هيدرواستاتيكي تغذيه،كاهش فشار مذاب بين دندريتي و فشار تنش سطحي حباب گازي مي باشد.k بايد معادل با باشد( دانسيته مايع( ))،TEدماي يوتكتيك(كلوين) ،273حالت استاندارد دما مي باشد.پس معادله(2) را مي توان به صورت زير نشان داد:
    معادله 3

    كه برابر با است.درمعادله (3)اگر فرض کنیم که به بینهایت میل کند یعنی كه همه هيدروژن داخل حفره نفوذ كرده وكسر هيدروژن رسوب كرده در يك محل معين در قطعه ريختگي (f) برابر با يك خواهد بود.به اين دليل ،ماكزيمم تخلخلي است كه مي تواند در قطعه ريختگي تشكيل شود.راههاي مشابه ديگري براي پيش بيني مقدار ماكزيمم تخلخل وجود دارد مانند معادلات ترموديناميكي.


    نتيجه زمان انجماد به صورت نمودار در شكل 9 نشان داده شده است.اين منحني ظاهرا تئوري هام را اثبات مي كند.با افزايش زمان تا يك حدي شيب منحني كاهش مي يابد كه ممكن است دليل آن،كم شدن نفوذ هيدروژن محلول در داخل حباب باشد. فشار حباب گازي مي تواند به صورت روبه روباشد: كه درآن تنش سطحي حباب گازي در نظر گرفته شده است.در عبارت قبلي تنش سطحي مذاب آلياژ A206( )،C يك مقدار ثابت است( ).بر طبق اين توصيف،فشار حباب گاز به ترتيب براي مبرد وتغذيه براي زمان هاي انجماد متفاوت،28/1و17/1محاسبه شده است.

    7- محاسبه فاكتور شكل[3]:
    در مقاله]3[ محاسبه فاكتور شكل به صورت زير مي باشد:

    كه در آن Aسطح حفره وPمحيط حفره مي باشد.حفرات بزرگتر داراي فاكتور شكل كمتري مي باشند.همچنين در نمونه هاي بهسازي شده با استرانسيم با افزايش ضخامت فاكتور شكل كاهش يافته است.
    با توجه به مطالب بالا مي توان اينگونه استنباط كرد كه حفرات كروي در مقاطع نازك تر مي باشند زيرا با كاهش ضخامت فاكتور شكل افزايش مي يابد.بيشترين فاكتور شكل را دايره دارد كه يك مي باشد.


    8- تاثير سرعت سرد كردن بر مقدارواندازه وشكل تخلخل هادر آلياژ356 [2]
    روش آزمايش:
    هشت ذوب آماده شد:دو ذوب بهسازي نشده ،يكي باSb ريز دانه شده ،دو ذوب با سديم بهسازي شده وسه ذوب با استرانسيم بهسازی شد.
    ذوب ها در كوره سوخت گازي با بوته گرافيتي 8 كيلوگرمي وهمچنين با استفاده ازآميژان 356 به عنوان شارژ آماده شد.ريز دانه كردن هر ذوب با 1/0%تيتانيم به صورت آميژانAl-Ti-B(5:1)انجام شد.در اين عمليات ها ،سديم به صورت فلزي(1/0%) ،استرانسيم به صورت آميژان(Al-Sr10%) و25/0% آنتيموان به صورت فلزي اضافه شده اند.زمان انحلال براي آنتيموان واسترانسيم 20دقيقه مي باشد.بعد از عمليات ذوب ،مقدار هيدروژن بايد در حدود كنترل شود.همچنين از تجهيزات (Telegas)تكنيك گردشي گاز و((Alscan استفاده شد.نياز هست كه براي گاززدائي از نيتروژن باخلوص بالا استفاده شود.
    هرذوب در دماي در پنج فنجان فلزي با ديواره نازك ريخته كه نمونه هاي با وزن 200gr توليدوبعدا بريده شدند..
    درجه حرارت هائي كه براي كوئنچ انتخاب شده اند٬با توجه به آناليز هاي حرارتي آميژان بدست آمده اند:درجه حرارت ليكوئيدوس ٬درجه حرارت يوتكتيك (بهسازي نشده وريز دانه شده با Sb) يا در محدوده 565-570 (بهسازی شده با Na,Sr) .
    درجه حرارت نمونه هائي كه در آب كوئنچ شده اند بر طبق رخدادهاي انجماد آلياژ به صورت زير مي باشد:
    : اواسط رشد دندريت- قسمت جامد 30%
    :انتهاي رشد دندريت- قسمت جامد 50%
    شروع انجماد يوتكتيك- قسمت جامد 55%
    اواسط انجماد يوتكتيك-قسمت جامد 75%
    بعد از انجماد(هوا سرد شده)
    براي مشخص كردن دانسيته از روش ارشميدس استفاده شده است..
    نتايج وبحث:
    تركيبات شيميائي در جدول شماره2نشان داده شده است.

    جدول-2: آناليز تركيب شيميائي


    نتايج دانسيته:
    بيشترين دانسيته بدست آمده در هر سري براي نمونه هاي كوئنچ شده از بوده است كه اين مطابق با مقدار ريز تخلخل صفر مي باشدكه با متالوگرافي اثبات مي شود.اين مقدار را به عنوان دانسيته مرجع استفاده مي كنيم.درصد ريز تخلخل هاي محاسبه شده براي نمونه هاي ديگردر جدول3نشان داده شده است.

    جدول3:مقدار ريزتخلخل(%)در نمونه هاي كوئنچ شده در حال انجماد براي عمليات هاي گوناگون
    جدول 3-1


    جدول3-2


    مقدار ريز تخلخل بدست آمده براي نمونه هاي در هوا سرد شده ٬تاثير نهائي عمليات بهسازي در تشكيل ريز تخلخل ها را نشان مي دهد.بيشترين مقدار مشاهده براي ذوب بهسازي شده با سديم(Na) و بعد از آن براي ذوب بهسازي شده با استرانسيم(Sr) وبعد از آن براي ذوب بهسازي نشده مي باشد.كمترين مقدار مك ها براي نمونه هاي ريز دانه شده با آنتيموان(Sb) بدست آمده است.اين ترتيب براي نمونه ميله اي ريخته شده در ماسه هم مشاهده مي شود
    نتايج آناليزهادر جدول3 نشان داده شده است كه سرعت افزايش مقدار مك ها را بعد از شروع واكنش يوتكتيك براي همه ذوب ها نشان مي دهد. مقدار مك ايجاد شده در طول انجماد يوتكتيك در محدوده 0.7_0.6% مي باشد.
    شرايط انجام آزمايش با مقدار هيدروژن از اين قرارمي باشد:
    براي ذوب هاي بهسازي نشده ،مقدار جوانه تخلخل در حين رشد دندريت خيلي كوچك مي باشد،بنابراين تقريبا همه تخلخل ها به علت جوانه زني مك ها ورشد در حين واكنش يوتكتيك بوجود مي آيند.
    در مورد ذوب هاي بهسازي شده،جوانه زني تخلخل وشروع رشدپائين تر از است كه در شروع واكنش يوتكتيك به مقداري درحدود 48/0% براي نمونه هاي بهسازي شده با سديم(Na) مي رسد. در حين واكنش يوتكتيك ،سرعت رشد، مشابه سرعت رشد ذوب هاي بهسازي نشده مي باشد.
    براي ذوب هاي ريز دانه شده با آنتيموان(Sb) ،شروع جوانه زني حباب ها بعد از واكنش يوتكتيك انجام مي شود.همچنين در اين مورد ،سرعت رشد حباب ها مشابه ذوب هاي بهسازي نشده ميباشد.

    رويداد انجماد نشان مي دهد كه تشكيل حفره در آلياژ هاي آلومينيوم به این صورت می باشد:
    1-براي شروع انجماد در :مقدار انقباض انجماد به وسيله توده مذاب تغذيه كننده وتغذيه بين دندريتي به آساني جبران مي شود(براي همه عمليات ها).
    2- از تا شروع واكنش يوتكتيك: در آلياژهاي بهسازي نشده و ريز دانه شده با Sb تحرك مذاب بين دندريتي باندازه كافي از تشكيل مك جلوگيري مي كند.در ذوب هاي بهسازي شده ،تحرك به شدت كاهش مي يابدو مقدارانقباض بوسيله تشكيل حفره جبران مي شود.
    3- بطور كلي بعد از واكنش يوتكتيك:نفوذ پذيري بين دندريت ها وبين سلول ها به علت حجم زياد جامد كاهش مي يابد .بعد از آن ،مقدار انقباض انجماد به طور چشمگيري به وسيله تشكيل حفره در همه موارد جبران مي شود.
    بر اساس اين ترتيب رخداد ها ،ما مي توانيم بيشترين گرايش تشكيل ريزتخلخل ها را به ذوب هاي بهسازي شده نسبت دهيم به علت اينكه تحرك مايع بين دندريتي كاهش مي يابد كه بين دماهاي و مي باشد.در اين محدوده يك فاز مايعي وجود دارد كه در آن سيلسيم ،منيزيم ،آهن وعناصر بهساز متمركز شده اندوهمچنين فاز جامد با شبكه دندريتي وجود دارد.عنصر بهساز مي تواندخواص فاز مايع از قبيل ويسكوزيته يا نفوذ پذيري را تغيير بدهدو همچنين بر مورفولوژي دندريتها تاثير بگذارد.

    نتايج متالوگرافي:
    در نمونه هاي كوئنچ شده،مذاب باقي مانده قبل از كوئنچ با آب وجود دارد ،يك ريز ساختار خيلي ريز دانه شده ايجاد شده است كه به راحتي نسبت به فازهاي كه قبلا جامد شده اند قابل تشخيص مي باشد.
    نمونه هاي كوئنچ شده از :
    ريز ساختار نمونه هاي كوئنچ شده از مشابه با همه عمليات ها مي باشد.اين ريز ساختار a-دندريت ها ومايع سريع سرد شده.اين نمونه ها هيچ گونه تخلخلي را نشان نمي دهند.
    نمونه هاي كوئنچ شده :
    نمونه هاي كوئنچ شده از همانند نمونه هاي كوئنچ شده از مي باشند،بجزوجودa-دندريت هاي بزرگ(در حدود 50%) وعدم وجود a-دندريت هاي خيلي كوچك در داخل منطقه يوتكتيك.
    در نمونه هاي ريز دانه شده با آنتيموان تخلخلي ديده نمي شود ولي در نمونه هاي بهسازي نشده تخلخل ها به صورت خيلي ريز وجود دارند.در نمونه هاي بهسازي شده با استرانسيم وسديم تخلخل هاي بزرگ كروي ديده مي شود.
    حفراتي كه در بين دندريت ها زده مي شوند مورفولوژي آن ها تا ايجاد يك شكل نا منظم تغيير مي كند(بين دندريتي)
    اين موضوع براي حفرات در حال رشد ودر تماس با جامد مي باشد(a-دندريت ها).
    اما در قسمت مايع بيشتر مي باشد(در حدود 50%) وبه همين دليل تماس پيدا كردن حفره با دندريت ها به ندرت اتفاق مي افتد. همچنين بيشتر حفرات تشكيل شده قبل از واكنش يوتكتيك كروي مي باشند.
    نمونه هاي كوئنچ شده در شروع يوتكتيك و اواسط يوتكتيك:
    در نمونه هاي ريز دانه شده با آْنتيموان و بهسازي نشده كه در شروع واكنش يوتكتيك كوئنچ شده اند،ساختار كاملا رشد پيدا كرده a-دندريت ديده مي شود و همچنين مقدار زيادي هسته هاي يوتكتيك كوچك با فاز سيليس لايه اي وجود دارد.
    در نمونه هاي بهسازي نشده،مقدار زيادي ريز تخلخل كوچك در قسمت مايع وجود دارد.در نمونه هاي ريز دانه شده با آنتيموان ريز تخلخل وجود ندارد.نمونه هاي بهسازي شده با استرانسيم وسديم وكوئنچ شده در شروع واكنش يوتكتيك( )ساختار دندريتي a ،مك هاي بزرگ و يك تعداد كمي هسته هاي يوتكتيك بزرگ را نشان مي دهد.تعداد كم هسته هاي يوتكتيك حاصل واكنش عناصر بهساز مي باشند.
    فاز سيليس به علت نياز داشتن به يك لايه زيرين براي رسوب كردن، فصل مشترك حباب /مايع را انتخاب مي كند.قابل توجه است كه فاز سيليس به صورت شعاعي در اطراف حباب رشد مي كند كه هم مركز با هسته يوتكتيك مي باشد. .هسته هاي يوتكتيك جامد شده اطراف حباب هاي كروي ايجاد مي شوند كه اين موضوع وجود حباب هاي كروي را در آلياژ هاي بهسازي شده تثبيت مي كند.
    در ادامه انجماد ،مقدار انقباض و سگرگاسيون هيدروژن به جوانه زني حباب هاي جديد كمك مي كند ،در حالي كه حباب هاي از قبل شكل يافته توسط يوتكتيك جامد احاطه شده اند.بيشتر اين حباب هاي جديد بايد شكل نا منظمي داشته باشندزيرا قسمت جامد در حال رشد مي باشد.
    در آلياژ هاي بهسازي نشده (يا ريز دانه شده با آنتيموان) ،هسته هاي يوتكتيك شكل نا منظمي دارند. همچنين حباب هاي جديد در حال رشد در تماس با جامد يك شكل نا منظمي پيدا دارند(بين دندريتي).بازو هاي هسته هاي يوتكتيكي به اندازه اي كوچك مي باشند كه حباب ها مي توانند اطراف آنها رشد مي كنند.ممكن است كه حباب ها به صورت تخلخل هاي خوشه اي شكل درتصاوير متالوگرافي ظاهر شوند.
    در آلياژ هاي بهسازي شده با استرانسيم وسديم، فصل مشترك هسته هاي يوتكتيك نا منظم مي باشد.دراين مورد ،حفره هاي جديد كه شكل نا منظم دارند ،به طور جزئي مورفولوژي بين دندريتي پيدا مي كنند.به علاوه اينكه ،چون هسته هاي يوتكتيك بزرگ مي باشند ،حباب هاي جديد به سختي مي توانند اطراف آنها رشد كنند.همچني در اين مورد آنها شكل رشته اي ندارند.در نمونه هاي كوئنچ شده از اواسط واكنش يوتكتيك ،ساختار دندريت هاي a ،هسته هاي يوتكتيك ديده مي شود.در نمونه هاي بهسازي نشده(ريز دانه شده با آنتيموان)حفرات نامنظم در حال رشد و خوشه اي شكل وجود دارد(احاطه شده توسط بازوهاي هسته يوتكتيك).
    نمونه هاي بهسازي شده داراي حفرات كروي احاطه شده توسط يوتكتيك مي باشند و همچنين حفرات نا منظم در قسمت مايع در حال رشد مي باشند.
    نمونه هاي درهوا سرد شده:
    ريز ساختار نهائي نمونه ها ،تفاوت ها در اندازه و توزيع حفرات و فاز سيليس يوتكتيك نشان مي دهد.فاز سيليس در نمونه هاي ريز دانه شده با آنتيموان و بهسازي نشده لايه اي مي باشد ،در حالي كه فاز سيليس در آلياژ بهسازي شده رشته اي و بسيار ريزمي باشد.حفرات درآلياژ هاي بهسازي نشده و ريزدانه شده با آنتيموان ،نا منظم و با مورفولوژي بين دندريتي و خوشه اي مي باشند.درآلياژ هاي بهسازي شده دو نوع حفره وجود دارد:يكي كروي وديگري نا منظم(به طور جزئي بين دندريتي).
    مقدار حفره شكل يافته بعد از واكنش يوتكتيك براي هر ذوب و همه عمليات ها يكسان مي باشد.درمورد مقدار حفره تشكيل شده قبل از واكنش يوتكتيك ، درآلياژهاي بهسازي شده و بهسازي نشده تفاوت هائي مشاهده مي شود.
    بايد تاكيد كرد كه آلياژ هائي كه شامل مقدار هيدروژن بالاتر از باشند ،احتمالا در طول انجماد آنها، رخداد هائي روي مي دهدكه متفاوت با مطالب قبلي خواهد بود.در آلياژ هاي بهسازي نشده با مقدار هيدروژن بالاتر ،حفرات مي توانند زودتر تشكيل شوند كه در نتيجه تعداد زيادتري حفرات كروي ايجاد خواهد شد.
    خلاصه مشخصات اصلي ريز ساختار تكامل يافته آلياژ هاي بهسازي نشده ،ريز دانه شده با آنتيموان و بهسازي شده با استرانسيم وسديم در طول انجماد ،در جدول 4 آمده است.بيشترين تفاوت هاي قابل توجه مربوط به تغييرات ريز ساختاري بهسازي شده است كه تعداد هسته هاي يوتكتيك كاهش ،مورفولوژي يوتكتيك/ مايع و قطعا مورفولوژي فاز سيليس تغيير يافته است.


    حباب هاي به وجود آمده در همه عمليات ها در جدول 5 آمده است.در نمونه هاي بهسازي نشده يا درنمونه هاي ريز دانه شده با آنتيموان ،بيشتر حفرات كروي،بعد از شروع واكنش يوتكتيك جوانه مي زنند.در اين حالت ،حفرات به صورت بين دندريتي وسلولي رشد مي كنند.همچنين در اين شرايط ،فصل مشترك هسته هاي كوچك يوتكتيك با مايع نا منظم مي با شد.حفرات رشد كرده فصل مشترك هسته هاي يوتكتيك را احاطه مي كنند و به صورت شاخه اي و يا به صورت نا منظم و خوشه اي شده ديده مي شوند.
    در نمونه هاي بهسازي شده با استرانسيم وسديم ،حباب هاي بين دندريتي قبل از انجماد يوتكتيك جوانه مي زنند.بدين ترتيب ،وقتي هسته هاي يوتكتيك شروع به رشد مي كنند ،حباب هاي جديد را احاطه مي كنند و بدين ترتيب مورفولوژي اوليه خود را حفظ مي كنند(كروي شده).ريز تخلخل هاي تشكيل شده بعد از جوانه زني هسته يوتكتيك به صورت دندريتي و سلولي رشد مي كنندكه نا منظم مي باشند.در حالي كه در نمونه هاي بهسازي شده ،هسته هاي يوتكتيك بزرگ مي باشندو حفرات نمي توانند آنها را احاطه كنند ،.همچنين از مكانيزم شاخه اي شدن جلو گيري شده و حفرات نا منظم به صورت خوشه اي مشاهده نمي شوند.بعلاوه اينكه در آلياژ هاي بهسازي شده ،چون فصل مشترك هسته يوتكتيك/ مايع صاف مي باشد ،حباب ها نسبت به آلياژ هاي بهسازي نشده كمتر نا منظم هستند.


    روش آزمايش:
    آلیاژ مورد استفاده در این پژوهش آلیاژ آلومینیوم 356 می باشد.بدین منظور برای تهیه این آلیاژ از آلیاژ آلومینیوم 5%سیلیسیم وهمچنین آلومینیوم ومنیزیم خالص استفاده شد.عملیات ذوب در کوره زمینی با سوخت گازوئیلی انجام شد.مواد شارژ جمعا kg7 می شدند که ابتدا آلومینیوم خالص وآلیاژ آلومینیوم 5%سیلیسیم را شارژ وپس از ذوب شدن از کوره خارج شده ومنیزیم به صورت خالص اضافه شد.بر روی ذوب اول هیچ گونه عملیات کیفی انجام نشد.دمای ذوب ريزي حالت گاززدایی نشده 720درجه سانتی گراد در نظر گرفته شد.
    پس از ریختن نمونه پله ای اول مجددا ذوب باقی مانده داخل کوره قرار داده شده تا به دمای فوق ذوب لازم برسد.پس از رسیدن به دمای فوق ذوب لازم بوته بیرون آورده شده وگاززدایی انجام گرفت.برای گاززدایی از قرص دگازر استفاده شد.دمای ریختن ذوب گاززدایی شده مابین730-720درجه سانتی گراد بود.شکل وابعاد مدل استفاده شده برای آزمایش در زیر نشان داده شده است.


    نتايج:
    در نمونه گاززدايي نشده هيچ گونه مك وحفره مشاهده نشد. همانطور كه از شكل الف پيداست هيچ گونه حفره يا ريز مك ديده نمي شود.
    در نمونه گاززدايي شده حفره بزرگي در سطح بيشترين ضخامت قطعه مشاهده مي شود. علت وجود حفره اين مي تواند باشد كه چون قالب مورد استفاده براي ريخته گري نمونه هاي آزمايشي ماسه تر مي باشد احتمال دارد كه رطوبت موجود در ماسه در هنگام تماس با مذاب بخار شده وحفره اي در سطح قطعه بوجود آورده است.
    در كل حفره موجود در سطح قطعه گاززدايي شده منشا گازي دارد زيرا در نمونه گاززدايي نشده حفره انقباضي وجود ندارد يعني اينكه سيستم تغذيه گذاري مناسب بوده است وهمچنين دماي بارريزي هر دو نمونه يكسان مي باشد.با اين اوصاف حفره موجود در سطح نمونه گاززدايي شده نمي تواند منشا انقباضي داشته باشد.


    منابع ومراحع:

    1- Kun-Dar Li and Edward Chang ,"Explanation of the Porosity Distribution in A206 Aluminum Alloy Casting,"AFS Transactions-paper 03-108(02).pdf,page 1 of 7

    2- Fuoco,R,Correa,E.R.,Correa,A.V.O.," Effect of Modification Treatment On Microporosity Formation in 356 Al Alloy,"AFS Transactions,vol.103,p379(1995).

    3- McClain,S.T,Berry,J.T and Dawsey,B,"A Study of Porosity and Pore in Aluminum A356.2 Step Castings,"AFS Transactions –paper 03-045(02).pdf.page 1 of 11

    4- سيد مهدي مير اسماعيلي- سعيد شبستري- سيد محمد علي بوترابي"بررسي نقش تخلخل درآلياژهايAl-Si بهسازي شده جهت توليد قطعات آلومينيومي با كيفيت بالا"دانشگاه علم وصنعت- مجله جامعه ريخته گران زمستان 82
    5- سيد مهدي مير اسماعيلي- سعيد شبستري- سيد محمد علي بوترابي"اثرات متقابل هيدروژن محلول در مذاب وعمليات بهسازي با استرانسيم بر تخلخل در آلياژ آلومينيوم319"دانشگاه علم وصنعت-مجله جامعه ريخته گران بهار 83
    6- جلال حجازي – انجمادو اصول متالورژیکی ریخته گری
    7- دكتر عابدي- جزوه درس انجماد
    8- رامين رئيس زاده-"مروري بر عوامل موثر بر مقدار واندازه حفره هاي انقباضي وگازي در آلياژ 2024آلومينيوم"- يازدهمين سمينار سالانه جامعه ريخته گران ايران


    تهیه کننده :
    سید احمد هاشمی1، امیر عابدی2
    1- دانشجوی دانشگاه شهید رجایی،دانشکده فنی، گروه مواد
    2- عضو هییت علمی دانشگاه شهید رجایی،دانشکده فنی، گروه مواد

    منبع :فلزات

  3. #143
    در آغاز فعالیت
    تاريخ عضويت
    Nov 2008
    پست ها
    2

    پيش فرض

    سلام.خسته نباید.من یه سوال داشتم.
    من مقدار انرژی نقص در چیده شدن(SFE) برای مولیبدن را میخواستم

  4. #144
    پروفشنال boomba's Avatar
    تاريخ عضويت
    May 2006
    پست ها
    782

    پيش فرض

    سلام.خسته نباید.من یه سوال داشتم.
    من مقدار انرژی نقص در چیده شدن(SFE) برای مولیبدن را میخواستم
    باسلام

    با تشکر از دوست عزیز به خاطر سوال خوبش . در ابتدا برای سایر دوستان در مورد انرژی نقص در چیده شدن چند خط مینویسم .

    نقص در چیده شدن چون ناشی از به هم خوردن لایه های اتمی است و یعنی در مقیاس صفحه ای است لذا نقص دوبعدی و سطحی محسوب می شود بنابراین حاوی انرژی زیادی است که که (S.F.E)نامیده میشود و این انرژی مرتبط با لغزش تقاطعی و کار سحتی بلورها می باشد.

    S.F.E با فاصله بین دو نابجایی ارتباط معکوس دارد . Al سمبل موادی است که S.F.E بالایی دارد حدود 200 می باشدو Cu سمبل موادی است که S.F.E پایینی دارد حدود 40 می باشد


    اما در پاسخ به سوالتان باید گفت شما با بدست آوردن فاصله دو نابجایی مولیبدن عکس آن انرژی نقص در چیده شدن خواهد بود .

  5. #145
    در آغاز فعالیت
    تاريخ عضويت
    May 2009
    محل سكونت
    khouzestan
    پست ها
    1

    پيش فرض نسبتهای راهگاهی

    [quote=boomba;3356648]عيوب قطعات


    مقدمه
    واکنش پذيری شيميايی و فيزيکی فلز مذاب با محيط اطراف و قالب ، کاهش سياليت آن در اثر تبادل حرارتی با سطوح قالب و شستن جداره قالب به هنگام جريان آن در قالب، همگی بر اين واقعيت مهم و اساسی تأکيد دارند که دستيابی به يک قطعه ريختگی سالم ، مستلزم کنترل و هدایت مناسب جريان مذاب در قالب تا تکميل شدن انجماد آن می باشد . از اين رو ، چگونگی ورود مذاب به محفظه قالب و جريان آن در مجراهای که به محفظه قالب منتهی می شوند ، در ريخته گری ، از اهميت زيادی بر خوردار هستند . به طور کلی مجموعه راههايی که مذاب برای ورود به محفظه قالب ، از آنها عبور می کند به سيستم راهگاهی موسومند

    وظايف سيستم راهگاهی
    با توجه به نکات ياد شده ، وظايف يک سيستم راهگاهی صحيح را به طور کلی می توان بدين شرح ذکر کرد :
    1. تنظيم سرعت و جهت جريان مذاب به گونهای که پُر شدن کامل قالب قبل از انجماد تضمين گردد .
    2. ايجاد جريانی آرام و يکنواخت با حداقل آشفتگی و تلاطم در قالب ، به منظور جلوگیيری از جذب شدن هوا ، اکسيد شدن فلز مذاب و شستن جداره قالب .
    3. ايجاد شيب دمايی مناسب از قطعه به تغذيه و در مواردی که از تغذيه استفاده نمی شود ، از قطعه به طرف مجرای ورود مذاب به قالب .
    4. جلوگيری از ورود آخالها ، اکسيدهای سر باره ای ، ذرات و مواد قالب از طريق کنترل تلاطم و آشفتگی مذاب و يا با استفاده از مواد و روشهای تکنيکی از قبيل استفاده از صافيها ، رويه گيری ، فشار گيرها و ....
    5. اقتصادی بودن از نظر راندمان ريختگی و نیز هزينه های تميز کاری

    انواع سيستم راهگاهی
    يكي از شرايط لازم براي رسيدن به یک سیستم راهگاهی مناسب درنظر گرفتن نسبت صحيح راهگاهي است. نسبت راهگاهي در اصطلاح ريخته گري عبارتست از نسبت سطح مقطع راهگاه بارريز(As) به سطح مقطع راهگاه اصلي (Ar) به مجموع سطوح مقاطع راهگاههاي فرعي Ag)) و يا به اختصار : As:Ar:Ag اين نسبت بر حسب نوع ذوب و نوع قطعه ريختگي تعيين مي شود ولي بطور كلي تمام نسبت هاي ممكن را مي توان در دو گروه كلي جاي داد:

    سيستم فشاري (Pressurized gating system)
    در اين سيستم مجموع سطوح مقاطع راهگاهي فرعي كمتر از سطوح مقطع راهگاهي بارريز است. براي مثال نسبت هاي 2:1.5:1 نشان دهنده سيستم فشاري مي باشد زيرا در چنين حالتي همواره فشاري در پشت مذاب در حال جريان موجود خواهد بود.

    سيستم غير فشاري(Non-Pressurized gating system)
    در اين سيستم مجموع سطوح مقطع راهگاهي فرعي از سطح مقطع راهگاه بارريز بشتر بوده و درنتيجه فشار مذاب در راهگاه بارريز گرفته شده و مذاب به آرامي وارد محفظه قالب مي گردد نسبت هاي 3 : 3 : 1 مثالي از يك سيستم فشاري را بيان مي كنند.

    اجزای سيستم راهگاهی
    يک سيستم راهگاهی به طور کلی می تواند دارای اجزاي زير مي باشد :
    1 - حوضچه (قيف ) بالای راهگاه بارريز
    2- راهگاه بارريز ( لوله راهگاه )
    3- حوضچه پای راهگاه بارريز
    4- کانالهای اصلی (راهبار) و فرعی (راهباره)

    حوضچه (قيف ) بالای راهگاه بارريز
    از نکات اساسی در ارتباط با حوضچه های بالای راهگاه بارريز آن است که اين حوضچه ها بايد در طول عمل بارريزی ، همواره پُر نگه داشته شوند : زيرا اين امر موجب مي شود تا اولاً ، شلاکه و مواد ناخالصی که معمولاً سبکتر از مذاب هستند بر روی سطح مذاب موجود در حوضچه جمع شوند و در نتيجه به داخل محفظه قالب راه پيدا نکنند. ثانياً ، پر نگه داشتن حوضچه از مذاب ، ضمن ايجاد جريان مناسبی از مذاب با فشار استاتيکی معين در داخل سيستم راهگاهی ، از جذب شدن هوا و ورود آن به قالب نيز جلوگيری می کند . در بعضی موارد ، بويژه در مورد فلزات و آلياژهای غير آهنی ، برای اينکه عمل تنظيم سرعت جريان مذاب ، جلوگيری از ورود شلاکه و مواد ناخواسته به داخل قالب و نيز ايجاد جريانی آرام و با حداقل تلاطم به منظور جلوگيری از ورود هوا به داخل قالب و حفظ نمودن قالب از آسيب ريزش مستقيم مذاب ، به طور مطلوبتری صورت پذيرد ، از حوضچه های موسوم به حوضچه گلابی یا لگنی استفاده می شود .

    راهگاه بارريز ( لوله راهگاه )
    راهگاه بارريز مجرايی عمودی است که سطح مقطع آن از بالا به طرف پايين کاهش می يابد . اين راهگاه از طرف سطح بزرگتر به حوضچه بالای راهگاه بارريز و از طرف سطح کوچکتر به حوضچه ديگری از طريق نام حوضچه پای راهگاه به کانال اصلی يا راهبار متصل می شود . مخروطی شکل بودن به منظور پُر نگه داشتن و در نتيجه جلوگيری از ورود هوا به داخل آن ، لازم است. بديهی است در صورت انتخاب اشکال استوانه ای برای راهگاه بارريز , حباب هوا مي تواند در طول راهگاه حبس شود و باعث ايجاد آشفتگی در مذاب و جذب هوا در آن گردد. حوضچه پای راهگاه بارريز از آنجا که سرعت مذاب در قسمت پايين راهگاه بارريز به بيشترين مقدار خود می رسد و اين امر ممکن است تلاطم و آشفتی جريان مذاب را در راهباره و درنتيجه آن , تخريب قالب و جذب هوا را به دنبال داشته باشد , از اين رو , برای جلوگيری از اين امر , حوضچه ای در انتهای راهگاه بارريز تعبيه می گردد که به آن حوضچه پای راهگاه گفته می شود. بنابر اين , با ايجاد حوضچه ی پای راهگاه , از تلاطم مذاب جلوگيری می شود و مذاب با سرعتی مناسب و از طريق راهباره وارد قالب می گردد.

    کانالهای اصلی (راهبار) و فرعی (راهباره)
    همان طور که قبلاً بيان گرديد , مذاب در انتهای راهگاه بارريز دارای سرعت زيادی است که انتقال مستقيم چنين مذابی به درون قالب , تلاطم و آشفتگی جريان و درنتيجه جذب هوا و تخريب سطوح قالب را به دنبال خواهد داشت. عموماً مذاب پس از جاری شدن در راهباراز طريق کانال هايی که از آن منشعب می شوند وارد محفظه قالب می گردد. اين کانال های انشعابی به کانال های فرعی يا راهباره موسومند. قابل به ذکر است که معمولاً , راهبار , بعد از آخرين راهباره انشعابی از آن , کمی امتداد پيدا می کند تا بدين وسيله مواد ناخواسته موجود در مذاب و ساير آشفتگيها , به اين قسمت انتهايی کشيده شود و از ورود آنها به داخل محفظه ی قالب جلوگيری گردد. اين قسمت انتهايی راهبار , کانال ممتد ناميده می شود.

    طرح مناسب برای اتصال اجزای سيستم راهگاهی
    بنابر مطالب گذشته , يکی از وظايف مهم يک سيستم راهگاهی , ايجاد جرياني آرام و يکنواخت و با حداقل تلاطم و آشفتگی می باشد. با توجه به اين موضوع , بديهی است در صورتی که اجزای مختلف سيستم راهگاهی با گوشه هايی تيز به يکديگر مرتبط گردند , به دليل ايجاد تلاطم و آشفتگی در جريان مذاب در اثر تغيير مسير ناگهانی در محل گوشه ها , جذب هوا و گازهای ايجاد شده در قالب تسهيل می گردد. تغيير مسير جريان در محل گوشه ها منجربه ايجاد مناطقی با فشار کمتر از فشار اتمسفر می گردد که در نتيجه اين امر هوا و گازهای موجود در قالب وارد مذاب می شوند . برای رفع اين مشکل بايد محل اتصال به صورت مدور در نظر گرفته شود و همچنين محل اتصال راهبار وراهباره نيز بايد به گونه ای طراحی گردد که از تغيير ناگهانی سرعت مذاب جلوگيری شود .

    روشهای راهگاه گزاری:
    بر اساس نوع فلز يا آلياژ شکل ابعاد و وزن قطعه ريختگی سيستم راهگاهی به 3 طريقه کلی تعبيه می شود . روش راهگاه گزاری از بالا : هنگام استفاده از چنين روشی بايد به 2 نکته زير توجه شود
    الف- به دليل ريزش مستقيم مذاب و امکان تخريب قالب ، قالب بايد از استحکام بالايی برخوردار باشد .
    ب- به دليل ايجاد جريان آشفته عيوبی همچون جذب هوا و گاز و اکسيده شدن فلز تشديد می گردد.

    روشهای راهگاه گزاری ازپایین:
    با توجه به عیوبی که از آشفتگی و تلاطم ناشی از سقوط مذاب ایجاد می گردد ورود مذاب از پایین محفظه قالب توصیه می شود و با توجه به قرار گیری اولین مذاب در سطح فوقانی قطعه ( محل استقرار تغذیه ) انجماد مذاب در شیب دمایی مناسب صورت نمی گیرد حال آنکه عیب حفره های انقباضی در قطعا تی با این نوع سیستم راهگاهی اجتناب ناپذیر است برای رفع این مشکل از راهگاه های پله ای استفاده می شود . در راهگاه پله ای اتصال بیشتري از راهگاه به قطعه صورت می گيرد به طوري که گرم ترین مذاب وارد تغذیه می گردد تا شیب دمایی مناسب حاصل می شود . استفاده از تغذیه جانبی در سیستم های راهگاهی تعبیه شده در زیر قالب و افزایش راندمان تغذیه کمک به سزایی می کند. روش راهگاه گزاری در سطح جدایش در این روش مذاب از ارتفاع کمتری از سطح جدایش وارد محفظه قالب می شود و بنابراین عیوب مربوط به راهگاه گزاری از بالا کاهش می یابد روش های آخال گیری در سیستم های راهگاهی با توجه به یکی از وظایف سیستم راهگاهی که آخال گیری می باشد توصیه می شود یکی از سه راه زیر در سیستم راهگاهی لحاظ گردد
    1- روش جدا سازی مواد ناخواسته بر اساس اختلاف در وزن مخصوص
    2- استفاده از کانال ممتد: در این روش راهبار بعد از محل آخرین راهباره کمی امتداد داده می شود با توجه به تمایل مذاب برای حرکت در مسیر مستقیم اولین مذاب که حاوی بیشترین نا خالصی است به محل جدید تعبیه شده هدایت می شود و در صورت طراحی صحیح سیستم این مذاب به داخل محفظه قالب راه پیدا نمی کند و بدین وسیله از ورود نا خالصی های ناخواسته به قالب جلوگیری می شود.
    ۳-استفاده از موانع و گلویی در سیستم راهگاهی : با اعمال روش هایی مانند ایجاد محفظه هایی به نام تله در راهبار تعبیه راهبار در قسمت بالای قالب و راهباره ها در قسمت پایین آن و قرار دادن مانع یا صد و توپی حوضچه می توان مواد نا خواسته را در قسمت های مختلف سیستم راهگاهی جمع آوری و از ورود آنها به محفظه قالب جلوگیری کرد استفاده از راهگاههای گردابی : در این روش مواد نا خواسته در اثر ایجاد نیروی جانب به مرکز در سطح مذاب جمع شده و به داخل کانالی که در بالای محفظه گردابی تعبیه شده است رانده می شود. استفاده از صافی: در آلیاژهایی که وزن مخصوص پایین تری نسبت به نا خالصی ها دارند استفاده از روشهای قبلی نا کارآمد می باشد . و برای جلو گیری از ورود نا خالصی در ریخته گری این نوع آلیاژها از صافی و ----- ها در سیستم راهگاهی استفاده می شود

    فیلمهای سطحی مذاب
    فيلم هاي روي سطح مذاب به دو صورت شكل مي گيرد.
    1- فيلم هاي اكسيدي ناشي از تجزيه رطوبت و واكنش با هوا
    2- فيلم هاي گرافيتي ناشي از تجزيه هيدرو كربن ها فيلم هاي سطحي
    در حالت عادي به عنوان يك محافظ از سطح مذاب شناخته مي شوند ، ولي در صورت آشفتگي و تلاطم جريان ، بر روي هم تا مي خورند .و وارد مذاب مي شوند. ذرات فيلم تا خورده در مذاب دفع شده و به عنوان منشاء برخي از عيوب مانند ترك در قطعه عمل مي كند. پس هر گونه عميلياتي كه فيلم سطحي مذاب را پاره و داخل مذاب كند نا مناسب است و بايد تصحيح گردد. عواملي مانند ارتفاع زياد بارريزي ، طغيان سطحي ، مذاب تلاطم سطحي ، جوش متلاقي و رد حباب باعث ايجاد عيوب ناشي از فيلم هاي سطحي مذاب مي شود عيوبي مانند : شلاكه
    تخلخل در قطعه
    حفره هاي گازي

    بارريزي:
    به هنگام ريختن مذاب بعضي از آلياژ ها ، يك فيلم سطحي اكسيدي در حال سقوط مذاب را احاطه مي كند. هر چقدر لبه پاتيل به داهانه قالب نزديك تر باشد اين فيلم قدرت حفاظتي خود را از مذاب حفظ مي كند. و از اكسيداسيون مذاب جلوگيري مي كند. Turmer گزارش كرده است كه اگر ارتفاع بارريزي بيشتر از90 mm باشد هوا وارد مذاب مي شود و به صورت حباب هايي در سطح ظاهر مي گردد. در نتيجه تشكيل و ورود اكسيدهاي سطحي به مذاب در اثر بارريزي از ويژگي هاي روش ريخته گري وزني است. بنابراين براي جلوگيري ازاين حالت مي توان ريخته گري از كف و بارريزي رو به بالا را مورد استفاده قرار داد.

    طغيان سطحي مذاب :
    پدیده طغیان سطح مذاب در هنگام ریخنه گری وجود دارد. حتی در ورودي از ته نیز هنگامی که مذاب به طرف بالا حرکت می کند فیلم سطحی به طور مداوم پاره شده و به اطراف حرکت کرده و به پوسته جامد قطعه بر خورد می کند. قسمت هايی از مذاب در حال پرکردن محفظه قالب با سرعت بیشتری بالا می برن و خود را از سطحی که دارای جریان آرامی است جدا می کند و بدین صورت جبهه سطحی مذاب ناپیدار می شود در این حالت مذاب بر روی جبهه ایستا طغیان می کند بنابراین پیشروی مذاب ناشی از توقف ها و طغیان های متوالی است به صورتی که هر طغیان جدید باعث دفع یک فیلم سطحی چند لایه می شود . برای جلو گیري از این نحوه نامناسب پر شدن قالب کاهش آهنگ بارریزی ، اصلاح سیستم راهگاهی و یا در صورت لزوم کاهش شرایط تشکیل فیلم موثر می باشد ( برای آلیاژهای فیلم ساز ریخته گری در سیستم خلاء توصیه می گردد ) .

    تلاطم سطحی :
    تلاطم سطحی متداول ترین حالتی از حرکت مذاب است که توسط آن فیلم سطحی وارد مذاب می شود معیار آغاز تلاطم سطحی افزایش سرعت مذاب از یک حد مشخص است . که در نتیجه آن فیلمهای خشک سطحی مذاب بر روی هم آمده و گاز یا هوا در بین آنها حبس می شود و با تشدید تلاطم فیلم پاره شده و مذاب از محل پارگی به بیرون نفوذ می کند و در نتیجه اقتشاش ایجاد شده فیلم درون مذاب دفع می گردد.

    جوش متلاقی :
    در بعضی مواقع لازم است جریان ورودی مذاب به قطعه به دو یا چند جریان تبدیل شود که بعدا" در نقطه دیگری به یکدیگر بپیوندد . در این حال جدا شدن و اتصال مجدد جریان مذاب منجربه تشکیل فیلم ها یی بر روی جبهه پیش رونده می شود که می تواند به دلیل مشکل بودن اتصال کامل باعث عیوب مختلف می گردد










    لطفا جداول مربوط به نسبتهای راهگاهی پیشنهادی برای ریخته گری آلیاژهای مس،سرب،قلع،فولاد ،چدن رو توضیح بدید

  6. #146
    اگه نباشه جاش خالی می مونه lucky_luke's Avatar
    تاريخ عضويت
    Nov 2007
    محل سكونت
    اهواز
    پست ها
    429

    پيش فرض

    سلام دوستان خسته نباشید
    من احتیاج به اطلاعاتی در مورد ریخته گری و ماشین کاری میل لنگ دارم ( یه سری اطلاعات کلی در مورد آلیاژ و روش ریخته گری و... )
    اگه به صورت یه مقاله(فارسی یا انگلیسی) باشه بهتره
    ممنون میشم اگه کمک کنید

  7. #147
    پروفشنال boomba's Avatar
    تاريخ عضويت
    May 2006
    پست ها
    782

    پيش فرض

    سلام دوستان خسته نباشید
    من احتیاج به اطلاعاتی در مورد ریخته گری و ماشین کاری میل لنگ دارم ( یه سری اطلاعات کلی در مورد آلیاژ و روش ریخته گری و... )
    اگه به صورت یه مقاله(فارسی یا انگلیسی) باشه بهتره
    ممنون میشم اگه کمک کنید

    دوست عزیز لطفا درخواست مقاله در تاپیک خودش بیان کن
    من پاسخ شما را در تاپیک درخواست مقاله قرار دادم................................ ممنون

  8. #148
    پروفشنال boomba's Avatar
    تاريخ عضويت
    May 2006
    پست ها
    782

    پيش فرض

    لطفا جداول مربوط به نسبتهای راهگاهی پیشنهادی برای ریخته گری آلیاژهای مس،سرب،قلع،فولاد ،چدن رو توضیح بدید
    سلام دوست عزیز با توجه به اینکه سوال شما کلی است من جواب شما را با جدا کردن هر آلیاژ برایتان مینویسم امیدوارم از این مطالب استفاده کافی را ببرید

  9. #149
    پروفشنال boomba's Avatar
    تاريخ عضويت
    May 2006
    پست ها
    782

    پيش فرض

    مروري بر شرايط ريخته‌گري آلياژهاي Al


    مروري بر شرايط ريخته‌گري آلياژهاي Al :

    آلومينيوم يكي از عناصر گروه سوم در جدول تناوبي است . مهمترين آلياژهاي صنعتي و تجارتي آلومينيوم عبارتند از : آلياژهاي اين عنصر و عناصري مانند منيزيم، سيليسيم، و مس. Al آلياژ هاي آن به دليل نقطه ذوب پايين و برخورداري از سياليت بالنسبه خوب وهمچنين گسترش خواص مكانيكي وفيزيكي دراثر آلياژ سازي وقبول پديده های عمليات حرارتي و عمليات مكانيكي، در صنايع امروز اهميت زيادي برخوردارند و روز به روز موارد مصرف اين آلياژها توسعه مي يابد.


    برخي از ويژگيهاي مطلوب و جالب توجه آلياژهای Al عبارتند از: جذب لرزش (دمپينگ)، وزن نسبتاً كم، قابليت انعطاف، استحكام ديناميكي خوب، استمرار استحكام، قابليت تغيير شكل بالا، مقاومت در برابر ترك، عدم شكنندگي در درجه حرارتهاي خيلي پايين، مقاومت سايشي مطلوب، پايداري شكل، توزيع تنش مطلوب، به صرفه بودن طراحي قطعات ريختگ‍ی آلومينيم از لحاظ اقتصادي، هدايت حرارتي بالا، غير قابل اشتعال بودن، هدايت الكتريكي قابل قبول، مقاومت در برابر اتصال كوتاه، ظرفيت حرارتي زياد، مقاومت در برابر آب دريا وخوردگي، داشتن سطح تزييني و براق، غير سمي بودن، قابليت انعكاس بالا، كيفيت فرزكاري مطلوب، بازيابي آسان و سياليت مطلوب در هنگام ريخته‌گري. هر كدام از اين ويژگيها باعث شده است تا قطعات ريختگ‍ی Al ، جايگزين آلياژهاي تجاري ديگر در صنعت شود.


    آلياژهای Al در اولين مرحله به دو دسته تقسيم ميگردند:


    ١- آلياژهای نوردي٢- آلياژ های ريختگ‍ی، آلياژ ريختگ‍یAl از طرق مختلف ريختگری (ماسه اي،پوسته اي ،فلزي،تحت فشار)شكل مي‌گيرند و بطورمستقيم و يا بعد از عمليات حرارتي در صنعت استفاده می شوند . مواد مختلفي كه در ريختگری آلياژهاي Al بكار ميروند، بر اساس نوع تركيب خواسته شده و شرايط ترموديناميكي عبارتند از: شمش‌های اوليه، شمش های دوباره ذوب، قراضه‌ها، برگشتيها، و آلياژسازها.


    تفاوت عمده بين شمش های اوليه و شمش های دوباره ذوب آن است كه شمش های اوليه كه از كارخانجات ذوب بدست مي آيند حاوي مقادير زيادي ناخالصي و گاز مي باشند كه تاثير منفي و نامطلوب در قطعه ايجاد مي كنند، در حالي كه شمش های ثانويه در اثر خروج ناخالصي ها و ساير موارد (بر اساس تصفيه)از كيفيت تركيبي برتري برخوردار مي‌باشند.در ريخته‌گری آلياژهای Al، بسياري از عناصر به صورت ناخالصي‌های فلزي، تركيبات بين فلزي، گازهاو اينكلوژنها از منابع متنوع و متعدد به مذاب افزوده مي‌شود كه در صورت عدم كنترل دقيق برآنها ويا انجام عمليات خاص جهت حذف اين مواد ويا تقليل خواص مضر آن، آلياژ ريخته شده از كيفيت مطلوب برخوردار نخواهد بود. وجود مواد اكسيدي، حبابهاي گازي، و درشت بودن شبكه از جمله مسائلي است كه در ذوب Al همواره مورد توجه و بررسي قرار مي گيرد. عمليات كيفي درمذابAl به دسته های مختلف تقسيم ميگردد:


    ١-كيفيت تركيب ٢-گاززدايی )با گازهاي بي اثر،با كلرو تركيبات قابل تبخير آن و يا به روش ذوب در خلاء)٣-اكسيژن زدايي (خارج كردن مواد غير فلزي با فلاكس ها).


    به دليل اشكالات متالورژيكي ناشي از مصرف فلاكس‌ها، سيستم ----- كردن در صنايع Al توسعه روزافزون يافته است و اين امر با استفاده از مواد متخلخل در سيستم راهگاهي و يا در مخازن نگهداري مذاب و يا در سيستمهاي ----- مجزا انجام مي‌گيرد كه هر يك در نوع خود از مزايا و محدوديت هايي برخوردار است .


    ساختمان ريختگي آلياژ های Al: ساختمان ريختگ‍ی آلياژهای Al دقيقاً به كليه اعمال اساسي و كيفي در جريان ذوب و ريخته‌گری Al و انجماد آن بستگي داردكه بخصوص در مورد آلياژ های نوردي و آلياژهايي كه عمليات حرارتي معيني را پذيرا مي‌شوند، مختصات نهايي و خواص عمومي آلياژها به ساختمان قطعه پس از انجام عمليات بعدي نيز وابستگي شديد دارد.


    بديهي است ساختمان كريستالي ريز و يكنواخت، خواص مكانيكي مطلوب‌تر و اشكالات كمتري را ايجاد مي‌نمايد و در اين ميان تاثير سرعت سرد كردن از اهميت ويژه‌اي برخوردار است . در قطعات ريختگ‍ی با مقاطع يكنواخت تحت درجه حرارت بارريزي ثابت، شبكه كريستالي در قالب های ماسه اي، فلزي و تحت فشار به ترتيب ريزتر و يكنواخت‌تر مي‌گردد. قطعاتي كه مقاطع يكنواختي ندارند، با ايجاد مبرد در ماسه و تغيير سرعت سرد كردن در مقاطع مختلف به شبكه يكنواخت دست مي يابند كه نهايتاً زمان انجماد در تمام مقاطع يكسان می گردد و در اين حالت، استفاده از منابع تغذيه براي جلوگيري از شكستگي های گرم و رفع كسري‌های ناشي از انقباض مورد توجه قرار مي‌گيرد.


    تعداد كانال های فرعي در توزيع يكنواخت حرارت، عامل بسيار مهمي است و از اين رو استفاده از چند كانال فرعي در انجماد يكنواخت آلياژ تاثير خوبي دارد.


    از آنجا كه فاصله انجماد، شديداً تحت تاثير نوع آلياژ مي‌باشد، براي حذف مشكلات مربوط به فاصله انجماد زياد و نوع انجماد خميري، حتي‌المقدور بايستي قطر متوسط قطعه يا شمش را كاهش داد و در عين حال نيز از عوارض ناشي از سگرگاسيون تركيبات بين فلزي در حد امكان جلوگيري نمود. از طرف ديگر ابعاد كوچكتر شمش باعث تقليل تخلخل و حباب های ناشي از وجود گاز هيدروژن در قطعه مي‌گردد كه اين امر نيز ناشي از افزايش سرعت سرد كردن است .


    مشخصات قالب : آلياژهای Al با كليه روش‌های مختلف ريخته‌گری (در ماسه، در گچ، پوسته‌اي و در سراميك)و در قالب های فلزي و تحت فشار قابليت ريخته‌گری دارند. تمام آلياژهای صنعتي و تجارتي اين عنصر بايكي از طرق فوق توليد مي‌گردد كه از آن ميان، ريخته‌گری در ماسه، در قالب های فلزي و تحت فشار از گسترش بيشتري برخوردار است . به دليل نقطه ذوب و وزن مخصوص كم اين آلياژها، قالب های مورد استفاده كمتر تحت تاثير واكنشهاي حرارتي و هيدروستاتيكي مذاب قرارمي گيرند و از اين رو سطح ريختگ‍ی و دقت ابعادي آن از كيفيت بهتري نسبت به ساير آلياژهای سنگين و آهني برخودار است. لازم به تذكر است كه روش ريختگ‍ی و كنترل شرايط ريختگ‍ی در خواص مكانيكي محصول نهايي از اهميت ويژه‌اي برخوردار است و فقط تركيب شيميايي آلياژ نمي‌تواند خواص مكانيكي و فيزيكي را تعيين كند.


    نكته حائز اهميت در ريخته‌گری با قالب‌های ماسه‌اي آن است كه وزن مخصوص كم آلياژهای Al و كاهش نيروهاي هيدروستاتيكي و شرايط تسهيلي خروج گازها از محفظه قالب باعث مي‌شود كه مقاومت در حالت تر ماسه كم شود. جهت تقليل توليد گاز و همچنين استحكام كم قالب، رطوبت از ۵% تجاوز نمي كند و در غير اين صورت بخار ناشي از فعل و انفعالات رطوبت قالب و مذاب باعث ايجاد تخلخل بخصوص در پوسته خارجي و قسمتهاي نزديك به پوسته مي‌گردد. براي ايجاد قابليت نفوذ در ماسه و استحكام سطح آزاد ماسه (در قطعات بزرگ) معمولاً مواد سلولزي و خاك اره به ماسه مي‌افزايند. در شرايط عمومي، قالب‌های ماسه از«ماسه سوزي» و فعل و انفعالات شديد مذاب و قالب بركنار مي باشند و به همين دليل در اين قالب‌ها هيچ گونه مواد پوششي(Coatings) بكار نمي رود.


    ايجاد سرعت انجماد و تشكيل انجماد پوسته‌اي، مي‌تواند به مقدار زيادي از فعل و انفعالات قالب و فلز مذاب جلوگيري كند و در نتيجه در اغلب كارگاهها با افزايش رطوبت ماسه به ميزان ٨%، جهت انجماد و انجماد پوسته اي را تسهيل مي كنند. با توجه به توضيحات فوق، ريخته‌گری در ماسه خشك در صنايع ريخته‌گری Al از اهميت كمتري برخوردار است و فقط در مورد قطعات بزرگ بكار مي‌رود.


    سيستم راهگاهي: ايجاد سيستم راهگاهي و تغذيه‌گذاري در ريخته‌گری Al از دير باز به عنوان عامل موثر در ايجاد قطعه سالم شناخته شده است. قابليت اكسيداسيون و جذب گاز در شرايط مختلف، حركت مذاب و تلاطم آن را تشديد مي‌كند و بخصوص فعل و انفعالات ناشي از مواد قالب در سطح قطعه ريختگ‍ی، توليد تخلخل (Porosity) مي‌نمايد و همچنين دخول گازهاي ناشي از تلاطم مذاب باعث پرشدن قالب و ايجاد محفظه های هوا در سطح قطعه می گردد. لذا، ايجاد سيستم راهگاهي مطلوب در حذف تلاطم مذاب و ايجاد حركت آرام و يكنواخت مذاب در پر كردن قالب و نصب سيستم تغذيه گذاري صحيح در جهت حذف انقباضات متمركز و پراكنده در قطعه ريختگ‍ی الزامي است .


    چنانچه مذاب مستقيماً به دهانه راهگاه ريخته شود، سرعت خطي آن افزايش مي يابد و در نتيجه تلاطم مذاب و حركت گردابي آن تشديد مي‌گردد و باعث دخول گاز، تخريب و دخول مواد قالب واكسيد های فراوان به قطعه ريختگ‍ی خواهد شد، از اين رو ساختن حوضچه بالاي راهگاه به صورت‌های مختلف قيفي ويا مكعبي الزاميست. در مورد قطعات ريختگ‍ی با كيفيت بسيار خوب، حوضچه بالايي مي‌تواند همراه با مانع و فيلترهای مشبك بكار رود. در ريخته‌گری آلياژهای Al ، طويل نمودن حوضچه ويا ساير اجزاء سيستم راهگاهي در جهت حذف تلاطم مذاب در حد امكان، توصيه مي شود.


    سيستم تغذيه گذاري: اصولاً سيستم تغذيه‌گذاري براي تصحيح انجماد Al و براي حل دو مسئله اساسي بكار مي‌رود:


    الف)جلوگيري از انقباضات بزرگ: محفظه های انقباضي وكشيدگي تغذيه كه معمولاً در قسمتهاي ضخيم قطعه پديد مي‌آيد. ب)جلوگيري از انقباضات ميكروسكوپي و پراكنده: كه بخصوص هسته های مناسبي براي رشد گازهاي مولكولي هستند.


    Al و آلياژهای آن، انقباض حجمي زيادي در فاصله انجماد دارند و از اينرو در مقايسه با ساير آلياژها به تعداد تغذيه‌های بيشتر و بزرگتري نياز دارند و بالطبع راندمان ريختگ‍ی قطعات Al پايين تر از ساير آلياژها و برحسب وزن قطعه برابر 45-25 درصد معمولي است. در مورد اندازه منبع تغذيه هنوز مطالعات زيادي در حال انجام است ولي طبيعتاً بايستي اندازه تغذيه به گونه‌اي باشد كه مذاب درون آن زمان بيشتري را طي كند و همچنين اصول جهت انجماد از قسمت های ديگر به منبع تغذيه كاملاً رعايت شود.


    با وجود آنكه به سهولت و با محاسبات ساده، جبران كمبودهای ناشي از انقباض در فاز جامد، در مورد انقباضات متمركز امكان‌پذير مي‌باشد، حذف انقباضات پراكنده، به دليل دامنه انجماد طولاني آلياژهای Al و انجماد خميري آنان دشوار و گاه غيرممكن است. تعقيب شيب حرارتي از قسمت‌های مختلف قالب و استفاده از مبرد و ايجاد جهت انجماد اكيداً توصيه مي‌شود ولي حذف كامل اين انقباضات به دليل انجماد خميري و همچنين در اثر وجود گاز های حل شده در مذاب بطور كلي امكان‌پذير نيست.


    در رابطه با انتخاب محل تغذيه، در آلياژهای Al كمتر از تغذيه اتمسفري استفاده می‌شود و تغذيه های فوقاني كه ماكزيمم نيروهاي متالواستاتيكي را در قسمتهاي تحتاني مذاب ايجاد مي‌كنند، استفاده زيادي دارند. در اين مواقع به محل اتصال تغذيه توجه مي‌شود. نكات حائز اهميت در انجماد اتصالات، بايستي مراعات شود؛ چون در غير اين صورت هميشه در سطح فوقاني قطعه ريختگ‍ی، انقباضات و شكستگي‌های گرم و سرد پديدار می‌گردد .


    بررسي فرايند تصفيه در مذاب Al : تصفيه فلز مايع به يكي از فرايندهای ضروري در توليد فلزات خالصتر تبديل شده است. اين موضوع خصوصاً در صنعت آلومينيم كه با افزايش تقاضا براي كيفيت بالاي محصولات روبرو است، صادق است. تصفيه آلومينيم به عنوان آخرين تكنيك خالص‌سازي مورد استفاده قبل از ريخته‌گري فلز بسيار گسترش يافته است وضرورت تحقيقات بيشتر بر روي اين فرايند احساس می‌شود. خارج كردن ناخالصي‌های جامد سياليت فلز را بهبود مي‌بخشد و در نتيجه قابليت ريختگ‍ی را زياد مي‌كند. بعلاوه، ساختار بدست آمده منجر به خواص مكانيكي مطلوب می‌شود، مثلاً استحكام و انعطاف‌پذيري افزايش و قابليت شكلپذيري و ماشينكاري بهبود مي‌يابد، همچنين فلز بدون ناخالصي ساييدگي ابزار را كم مي‌كند؛ اما فرايند تصفيه، فرايندي ناپايدار است يعني با زمان تغيير مي‌كند. اين موضوع به دليل آن است كه ذرات گير افتاده درون فيلتر، خواص ----- را تغيير مي‌دهند و به اصطلاح" پيري -----" رخ مي‌دهد. پژوهش‌‌های بسياري بر روي پيري ----- و همچنين تغييرات بازده تصفيه و افت فشار در هنگام رسوب ذرات درون فيلتر‌های سراميكي مشبك مورد استفاده در تصفيه مذاب آلومينيم، انجام شده است. در مطالعات گرفته به اين نتيجه رسيده‌اند كه از زماني كه ذرات درون ----- وارد می شوند، پيري ----- آغاز مي‌شود و ساختار دروني ----- در نتيجه تجمع پيوسته ذرات گيرافتاده، تغيير مي‌كند. در طي اين فرايند، متغير‌هايي چون تخلخل فيلتر، قطر معادل شبكه ----- يا سطح مخصوص نيز با زمان تغيير مي‌كنند. بسته به چگونگي انباشتگي ذرات، تاثير آنها متفاوت است. اگر ذرات بصورت يكنواخت در بافت ----- رسوب كنند، باعث افزايش قطر شبكه و اثر منفي بر بازده تصفيه مي‌شوند؛ اما اگر ذرات بصورت دندريتي و خوشه‌اي تجمع يابند، اثر مطلوبي بر بازده تصفيه خواهند گذاشت زيرا خوشه‌های دندريتي بعنوان بافت‌های ----- جديد با قطري كمتر از قطر شبكه در حالت قبل عمل مي‌كنند. مي‌دانيم كه سه مدل براي رسوب ذرات ناخالصي بر بافت ----- وجود دارد: مدل پوشش صاف، مدل دندريتي و مدل صرفاً تغيير تخلخل. مشاهداتي كه روي فيلتر‌های مصرف شده در تصفيه آلومينيم صورت گرفته، نشان مي‌دهد كه ذرات بصورت توده درون ----- گيرافتاده‌اند و بيانگر آن است كه مدل "صرفاً تغيير تخلخل" براي توصيف فرايند ‌هايي كه درون ----- حين عمل تصفيه مذاب آلومينيم رخ مي‌دهد، مناسبتر است. نتايجي كه بر پايه مدل صرفاً تغيير تخلخل بدست مي‌آيد، بيانگر آن است كه گراديان‌های فشار از دهانه ورودي تا خروجي ----- تغيير مي‌كنند و بيشترين گراديان در دهانه ورودي ----- وجود دارد. در همه شرايط، گراديان فشار با گذشت زمان و با افزايش غلظت ذرات ورودي، زياد مي‌شود. نرخ اين تغييرات از ورودي تا خروجي كاهش مي‌يابد؛ البته تغييرات فوق براي دوساعت تصفيه و غلظت ذرات كمتر از 1ppmبسيار ناچيز و اندك است؛ اما هنگامي كه غلظت ذرات به 10ppm مي‌رسد، اين تغييرات محسوس مي‌شود.


    نكته قابل توجه ديگر در حركت مذاب، عدم تلاطم و جريان آرام سيال، حين پر كردن قالب است. با توجه به آنكه داشتن اطلاعات مربوط به خواص سيلاني مذاب و علي الخصوص افت فشار مذاب در سيستم فيلتر، جهت پيش بيني رفتار مذاب و سرعت خروجي مذاب از سيستم ----- مفيد مي‌باشد،تاثير ----- در كاهش نرخ جريان و چگونگي حضور ----- در داخل سيستم راهگاهي سوال برانگيز بوده است . در بخشي از تحقيقاتي كه توسط آقاي دكتر حبيب‌اله‌زاده و پروفسور جان كمپل انجام شده‌ است، چگونگي سيلان آلياژهای Al_Si در داخل سيستم خاصي از فيلتر، شامل ورودي و خروجي مذاب، تله حباب‌گير و ----- سراميكي- اسفنجي با تخلخل 20ppi و با بكارگيري دستگاه فيلمبرداري با اشعه ايكس مطالعه گرديده است. عدد رينولدز بدست آمده در اين پژوهش حدوداً صد برابر كمتر از عدد مورد نياز براي حضور جريان آشفته بوده و حاكي از جرياني بسيار آرام و لايه‌اي در ----- مي‌باشد. در خارج از ----- نيز، عدد رينولدز بدست آمده، دلالت بر حضور جرياني نسبتاً لايه‌اي دارد. نتايج بدست آمده حاكي از آن است كه: سيستم ----- صحيح مي‌تواند براحتي شدت جريان‌های متلاطم مذاب را تخفيف بخشد، و باعث افت فشار در جريان مذاب بدليل تبريد و اصطكاك ----- ‌شود و در نتيجه ميزان عيوب ريختگي را در قطعه كاهش دهد؛ اما بايد به اين نكته نيز توجه كرد كه ميزان افت فشار و كاهش شدت جريان باعث عيب نيامد در قطعه نشود.


    مراجع:


    o "ريخته‌گري فلزات غير آهني"، دكتر جلال حجازي، انتشارات جامعه ريخته‌گران ايران،1360


    o "چرا كاربرد ريختگ‍یهاي آلومينيم گسترش مي‌يابند؟"، سليمان روشندل، ويژه نامه ريخته‌گری، انتشارات جامعه ريخته‌گران ايران، شماره 27


    o " شبيه سازی و بررسی سيلان مذاب درون -----" ، دکتر علی حبيب اله زاده- جان کمپبل، نشريه ريخته گری ، انتشارات جامعه ريخته گران ايران، شماره 70


    o “ Analyses of the Dynamic Processes of Liquid MetalFiltration”,CHENGUOTIAN;D.MAZUMDAR;AND R.L.L GUTHRIE,Metallurgical And Materials Transactions B, Volume 30B, October 1999


    o F.A. ACOSTA G. AND A.H. CASTILLJOS E. , “A Mathematical model of Aluminum Depth Filtration With Ceramic Foam Filters: Part I. Validation for Short-Term Filtration”, Metallurgical And Materials Transactions B, Volume 31B, June 2000

  10. #150
    داره خودمونی میشه shady_er's Avatar
    تاريخ عضويت
    Jul 2006
    محل سكونت
    tehran
    پست ها
    185

    پيش فرض

    با سلام
    باتشکر از این تاپیک ارزشمند......بالاخره تو پی سی ورلد یه تاپیک درباره ی مواد دیدم
    دستتون درد نکنه

  11. این کاربر از shady_er بخاطر این مطلب مفید تشکر کرده است


Thread Information

Users Browsing this Thread

هم اکنون 1 کاربر در حال مشاهده این تاپیک میباشد. (0 کاربر عضو شده و 1 مهمان)

User Tag List

برچسب های این موضوع

قوانين ايجاد تاپيک در انجمن

  • شما نمی توانید تاپیک ایحاد کنید
  • شما نمی توانید پاسخی ارسال کنید
  • شما نمی توانید فایل پیوست کنید
  • شما نمی توانید پاسخ خود را ویرایش کنید
  •