پژوهش نامه ریخته گری
سال:1396 | دوره:1 | شماره:1 |تعداد مقالات:7

پویندگان و پژوهندگان عرصه دانش، فناوری و تولید در ریخته گری، گروه های وسیعی از استادان، مهندسان، تولیدکنندگان، کارآفرینان، دانشجویان و مدیرانی هستند که با وجود وحدت نظر در پیش برد علمی و صنعتی کشور، نیازها و خواسته های علمی و فنی متفاوت و پایگاه های اجتماعی- اقتصادی مختلفی دارند. پاسخ گویی به تمامی آن ها در یک نشریه و با حفظ اعتبار ارزشی وزارت علوم، تحقیقات و فناوری امکان پذیر نیست.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در این پژوهش اثر تغییر شکل پلاستیک شدید به وسیله فرآیندهای فورج چندگانه (MDF) و پرس در کانال های همسان زاویه دار (ECAP) بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیم A520 بررسی شد. بدین منظور، نمونه هایی از جنس آلیاژ A520 به وسیله ریخته گری معمولی و نیمه جامد تهیه شده و سپس این نمونه ها تحت فرآیندهای ECAP و MDF در دمای محیط و دمای بالا قرار گرفتند. فرآیند ریخته گری نیمه جامد باعث بهبود شکل پذیری آلیاژ شد، به طوری که نمونه های تولید شده به روش ریخته گری معمولی حین پاس اول فرآیند های MDF و ECAP در دمای محیط ترک خوردند، در حالی که نمونه های نیمه جامد بدون ایجاد ترک در دمای محیط تا 3 پاس تحت فرآیند های MDF و ECAP قرار گرفتند. نتایج بررسی خواص مکانیکی نمونه ها به وسیله آزمون های سختی و پانچ برشی نشان داد که فرآیندهای MDF و ECAP باعث افزایش قابل توجه خواص مکانیکی نمونه ها می شوند، به طوری که 3 پاس فرآیند MDF و ECAP در دمای محیط به ترتیب باعث افزایش سختی از 60 به 128 و 137 ویکرز و افزایش استحکام تسلیم از 128 به 208 و 255 مگاپاسکال شد. با افزایش دمای پرس، تاثیر فرآیند بر افزایش خواص به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش یافت. نتایج بررسی ریزساختار به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که خواص مکانیکی نمونه ها به دلیل ریزدانه سازی و اصلاح مورفولوژی و توزیع بهتر رسوب های Al3Mg2، Mg2Si و AlFe در حین فرآیند افزایش یافت. مقایسه فرآیندهای ECAP وMDF نشان داد تاثیر فرآیند ECAP بر اصلاح ریزساختار و در نتیجه آن بهبود خواص مکانیکی بیشتر از فرآیند MDF است.

در این تحقیق شرایط گرافیت زایی در مقاطع تولید شده به روش تلفیقی منیزیم در راهگاه-توپر مورد بررسی قرار گرفت. مقاطع با مدل پلی استایرین تهیه و ریخته گری با سه قطر متفاوت انجام شد. در این مقاله فقط مشخصات ریز ساختاری میله ها با قطر 10 و ارتفاع 200 میلی متر ریخته شده در دو دمای بارریزی 1410 و 1440 درجه سانتی گراد و مقدار 1 درصد ماده کروی کننده (فرو سیلیسیم منیزیم)، مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور میله های با قطر 10 میلی متر از دو مقطع، در قسمت میانی و انتهایی (دور ترین فاصله از راهباره) بریده شده و سپس این مقاطع با میکروسکپ نوری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که دمای بارریزی و حرکت سیال بر مورفولوژی و همچنین نحوه توزیع، شکل و اندازه گرافیت تاثیر بسزایی دارد، بطوری که ریزساختار میله های 10 میلی متری ریخته شده در دمای 1410 درجه سانتی گراد، در ناحیه مرکزی مقطع غیر کروی بوده و متفاوت از نواحی دیگر است. اما در دمای 1440 درجه سانتی گراد گرافیت در کل مقطع، از مرکز تا لبه مقطع، یکنواخت و کروی است. تعداد گرافیت های کروی (بالاتر از 700 عدد در واحد سطح) در میله های ریخته شده در هر دو دما و هم چنین بالاتر از 80 در صد گرافیت کروی در هر دو حالت از نکات قابل گزارش محسوب می شود.

ریخته گری روی سطح شیب دار یکی از روش های تولید در حالت نیمه جامد است. استفاده از فرآیندهای نیمه جامد موجب کاهش میزان تخلخل های گازی و انقباضی و اصلاح ریزساختار می شود. در این پژوهش، تاثیر دمای ذوب ریزی در فرآیند ریخته گری روی سطح شیب دار و همچنین تاثیر دمای گرمایش مجدد بر ریزساختار و خواص سایشی آلیاژ آلومینیم A390 مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا، ذوب ریزی در 5 دمای مختلف روی سطح شیب دار با طول 500mm و زاویه ثابت o45 و دمای قالب 450oC انجام شد. سپس عملیات گرمایش مجدد در سه دمای متفاوت با زمان گرمایش مجدد ثابت صورت گرفت. نتایج نشان داد که حالت مطلوب از نظر غیردندریتی شدن فاز آلومینیم و بیشینه مقدار سختی در دمای ذوب ریزی 590oC روی سطح شیب دار بدست آمد. در بررسی تاثیر دمای گرمایش مجدد، نمونه نگهداری شده در دمای 545oC به مدت 30 دقیقه نسبت به دو دمای 555 و 565oC، از ریزساختار دانه ریزتر و یکنواخت تری برخوردار است. به طوری که میزان سختی در این دما حدودا130HB  و میزان کاهش وزن 0.0193gr بدست آمد و سختی و مقاومت به سایشی آن نسبت به نمونه بدون گرمایش به ترتیب 30 و 43 درصد افزایش یافته است.

در پژوهش حاضر، استحکام تسلیم فشاری، مدول الاستیک، سختی، ضریب انبساط حرارتی و مقاومت به سایش فلز مدرج پایه آلومینیم حاوی 26 درصد وزنی مس و 8 درصد وزنی سیلیسیم در لایه بیرونی، لایه میانی و لایه درونی استوانه توخالی گریز از مرکز شده مورد بررسی قرار می گیرد. مطالعات ریزساختار با میکروسکپ الکترونی روبشی و میکروسکپ الکترونی عبوری-روبشی نشان داده است که در لایه درونی، مقدار ترکیب بین فلزی برابر با 33.3 درصد حجمی است در حالی که در لایه بیرونی به تدریج تا 26.4 درصد حجمی کاهش می یابد. به علاوه، در لایه درونی، سختی، 153 ویکرز و نرخ سایش، 5.40 گرم بر متر مربع، است که تا رسیدن به لایه بیرونی به ترتیب، به 149 ویکرز کاهش و به 7.07 گرم بر متر مربع افزایش می یابد. در حالی که استحکام تسلیم فشاری در لایه های بیرونی، میانی و درونی به ترتیب برابر با 275، 460 و 415 مگاپاسکال به دست آمده است.

تاثیر نانو ذرات آلومینا با اندازه متوسط 40 نانومتر بر ریزساختار و رفتار سایشی نانو کامپوزیت با زمینه آلیاژ A356 آلومینیم تهیه شده به روش ریخته گری هم زدنی، مورد بررسی قرار گرفت. نانو ذرات آلومینا با مقادیر 1، 1.5 و 2 درصد وزنی به همراه گاز خنثی به داخل مذاب آلیاژ زمینه که به طور مکانیکی هم زده می شد، اضافه گردید. برای بهبود ترشوندگی نانوذرات، منیزیم خالص به مقدار یک درصد وزنی به مذاب افزوده شد. ریزساختار نانوکامپوزیت تهیه شده توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری نشان داد که نانو ذرات از توزیع نسبتا یکنواختی برخوردارند. اندازه گیری درصد تخلخل نمونه های نانوکامپوزیتی با استفاده از روش ارشمیدس نشان داد که با افزایش درصد وزنی نانو ذرات، درصد تخلخل نیز از 1.3 به 3.2 درصد افزایش پیدا کرد. نشان داده شد که با افزایش درصد وزنی نانو ذرات، مقدار تخلخل افزایش یافت. به منظور بررسی رفتار سایشی، نمونه حاوی 1 درصد وزنی نانو ذرات آلومینا که دارای کمترین میزان تخلخل و یکنواخت ترین توزیع نانو ذرات بود، انتخاب شد. بر اساس نتایج آزمون سایش، نانو کامپوزیت مورد آزمایش از مقاومت سایشی بالاتری در مقایسه با آلیاژ زمینه برخوردار بوده است. مطالعه سطوح تحت سایش و نواحی زیر آن نشان داد که مکانیزم غالب در این فرآیند سایش، سایش چسبان به همراه تشکیل لایه مختلط مکانیکی است که در مورد نمونه نانو کامپوزیتی، به دلیل مقاوم سازی ناشی از حضور نانو ذرات، این مکانیزم با نرخ کمتری صورت گرفته است.