پژوهش نامه ریخته گری
سال:1397 | دوره:2 | شماره:2 |تعداد مقالات:6

اثر افزودن بریلیم به میزان 200 و ppm 2000 بر فیلم اکسیدی دولایه آلیاژ آلومینیم A356 تشکیل شده در شرایط دینامیک مورد بررسی قرارگرفت. فیلم های دولایه دینامیکی توسط ریخته گری ثقلی مذاب در یک فنجان از جنس فولاد زنگ نزن جداره نازک در ارتفاع های متفاوت بارریزی و انجماد تحت خلاء mbar 80 بدست آمد. کیفیت مذاب مطابق شاخص فیلم دولایه برای مذاب های حاوی مقدار ppm 2000 بریلیم به همراه ارتفاع ذوب ریزی 200 و 300 میلی متر، به ترتیب 5/ 6 و 5/ 20 میلی متر است. بررسی های تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان گر تغییر مورفولوژی و ضخامت اکسیدهای دولایه جوان حاوی عنصر بریلیم در شرایط دینامیکی است. با افزودن ppm 2000 بریلیم ضخامت فیلم دینامیکی تشکیل شده، کاهش یافته است. برای مقدار ppm 200 لبه های کنگره ای اکسید و ضخامت بیشتر آن، از ویژگی های فیلم اکسیدی است. کاهش ضخامت می تواند به معنی افزایش انعطاف فیلم های اکسیدی تشکیل شده از مذاب حاوی بریلیم باشد. همچنین نتایج رادیوگرافی نمونه های RPT نشان داد که با افزودن بریلیم حفرات موجود کاهش پیدا کرده اند.

در این پژوهش از ریخته گری گریز از مرکز برای تولید کامپوزیت هایپر یوتکتیک Al-Mg2Siبا ریزساختار هیبریدی و سختی مدرج استفاده شد. به این منظور به روش گریز از مرکز عمودی، دو استوانه با ترکیب Al-20Si و Al-20Si-9Mg (بر حسب درصد وزنی) ریخته گری شد. سپس ریزساختار و سختی مقاطع شعاعی مختلف آنها به ترتیب با استفاده از میکروسکوپ های نوری و SEM مجهز به سیستم میکروآنالیز فازی ( EDS ) و سختی سنجی برینل مورد بررسی قرار گرفت. همچنین از نرم افزارهای Thermo-Calc و JMat Pro به ترتیب برای رسم نمودارهای فازی تعادلی آلیاژها، کسر جرمی و چگالی فازهای درجای تشکیل شده حین انجماد استفاده شد. نتایج بدست آمده نشان می دهند که با افزودن 9 درصد منیزیم به آلیاژ Al-20Si، لایه های داخلی استوانه دارای یک ریزساختار هیبریدی متشکل از ذرات اولیه سیلیسیم و Mg2Si در زمینه یوتکتیکیAl(α )-Si-Mg2Si بوده و لایه خارجی فقط شامل یک ریزساختار یوتکتیک سه تایی ظریف Al(α )-Si-Mg2Si است. به تبع این تغییرات ریزساختاری در راستای شعاعی استوانه ها، نه تنها سختی هر دو استوانه از جداره خارجی با شیب ملایمی به سمت جداره داخلی افزایش می یابد بلکه استوانه Al-20Si-9Mg در تمامی مقاطع شعاعی خود در مقایسه با استوانه دیگر حدود 18 برینل افزایش سختی نشان می دهد.

در این پژوهش، اثر دو متغیر دمای بارریزی و سرعت خنک کاری قالب در فرآیند ریخته گری در ماسه بر سختی و مقاومت به سایش برنز یاتاقانSAE660مطالعه شده است. مذاب برنز SAE660در کوره القایی ترانزیستوری تهیه شده و سپس ریخته گری آن در قالب ماسه ای در چهار شرایط متفاوت شامل دماهای ذوب ریزی 950 و 1200 درجه سانتی گراد و خنک کاری قالب با آب و هوا انجام شده است. ریزساختار با میکروسکوپ الکترونی روبشی، سختی به روش ویکرز و مقاومت به سایش به روش پین روی دیسک ارزیابی شده است. نتایج حاکی از این است که اثر دمای ذوب ریزی روی مقاومت به سایش، قابل صرف نظر کردن است اما کمترین کاهش جرم (یا بیشترین مقاومت به سایش) برای نمونه هایی است که قالب آنها در هوا خنک شده است زیرا در این نمونه ها، مقدار فازهای سرب، محلول جامد و ترکیب بین فلزی بیشتر است. به علاوه، نمونه هایی که دمای بارریزی آنها کمتر بوده است، سختی بالاتری داشتند.

یکی از مهم ترین مشکلات پیش روی کارخانه های ریخته گری قطعات چدن نشکن، انباشتگی رسوبات نامحلول در قسمت‫ های مختلف کوره های القایی، افت شدید جریان الکتریکی و در نتیجه توقف خط تولید است. ماده اصلی تشکیل دهنده این رسوبات، اکسید منیزیم (MgO) است که در نتیجه اکسیداسیون منیزیمی تولید می شود که برای کروی سازی گرافیت استفاده می‫ شود. در این مطالعه، دو راه حل برای غلبه بر این مشکل پیشنهاد شده و میزان تاثیر گذاری هر کدام در خطّ تولید یک کارخانه ی ریخته گری بررسی شده است. این دو راه حل عبارت بودند از افزودن فلاکس به مذاب و استفاده از اتمسفر نیتروژن به جای هوا. آنالیز شیمیایی مذاب، سرباره و رسوبات با استفاده از پراش اشعه ایکس، روش شیمی تر و کوانتومتری انجام شد. بهترین نتیجه با افزودن 900 گرم فلاکس به داخل پاتیل قبل از تلقیح به دست آمد. بدون افزودن فلاکس، افت شدید در جریان الکتریکی دستگاه (350 آمپر در 16 روز) مشاهده شد. افزودن فلاکس منجر به افت سطحی در جریان الکتریکی (50 آمپر در 28 روز) شد. همچنین افزودن فلاکس باعث تغییر پایه رسوبات از MgO به Fe2O3 شد. همچنین با استفاده از اتمسفر نیتروژن، نرخ میرایی منیزیم از % 017/0 در 36 دقیقه (در حالت استفاده از هوا) به %0146/0 در 50 دقیقه رسید.

آلیاژ آلومینیم 380A با حدود 5/8 درصد سیلیسیم و بازه دمائی مناسب، آلیاژی مطلوب برای تولید قطعات مختلف با استحکام مناسب و وزن کم است. همچنین با توجه به کاربرد وسیع این آلیاژ در صنایع مختلف نظیر صنایع خودروسازی و صنایع هوا فضا، استفاده از روش هایی جهت بهبود خواص مکانیکی این آلیاژ، می تواند به توسعه کاربرد آن کمک شایانی نماید. در فرآیندهای شکل دهی نیمه جامد، با اعمال تنش برشی به آلیاژ به دلیل شکسته شدن ریزساختار، این خواص بهبود می یابد. هدف اصلی در این تحقیق، بهبود ریزساختار و خواص مکانیکی و تعیین سطوح مطلوب متغیرهای دمای بارریزی و طول سطح شیب دار در ریخته گری نیمه جامد آلیاژ آلومینیم 380A با کمک سطح شیبدار خنک کننده است. قطر دانه ها، سختی و میزان تخلخل در نمونه ها به عنوان مشخصه های مهم خروجی در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفتند. بررسی ریزساختاری آلیاژ آلومینیم 380A در این پژوهش نشان داده است که از میان سه دمای بارریزی مختلف، دمای C° 605 در طول بارریزی 60 سانتیمتر و همراه با عبور مایع خنک کننده، مناسب ترین حالت ریخته گری برای این آلیاژ است. چرا که در این دما ضمن برخورداری از کمترین قطر دانه mµ 32، بیشترین افزایش مقدار سختی یعنی HB98 حاصل شد. دلیل آن را می توان به تاثیر هم زمان نرخ تنش برشی و مدت زمان اعمال آن مربوط کرد.

در پژوهش پیشِ رو، کارایِش افزودن بیسموت و اجرایِ عملیات گرمایی T6، بر ریزساختار و ویژه گی هایِ تنشی آلیاژ پیستون LM13 مستحکم شده با نانوذره هایِ SiC بررسی شده است. برایِ بررسیِ اثر عملیات گرمایی بر ذره هایِ سیلیسیم یوتکیتک، درآغاز آلیاژها زیرِ عملیات انحلال و سپس عملیات پیرسازی قرار گرفتند. ریزساختار نمونه ها با به کارگیریِ ریزبینِ نوری و الکترونیِ روبشی بررسی شدند. بر پایه یِ دستیافت هایِ ریزساختاری، یک درصد وزنی بیسموت شرایط بهینه یِ ریزساختاری را پدید آورد. همچنین، عملیات گرمایی T6، ریز و کروی شدن تیغه های سیلیسیم یوتکتیک را به همراه آورد که پیامد آن به واتَرزِش (Modification) ریزساختار آلیاژها انجامید. درواقع، افزودن همزمان بیسموت و اجرایِ عملیاتِ T6 شدتِ واتَرزِشِ ریزساختاری را دوچندان کرد. آزمون تَنشی(Tensile) برای اندازه گیریِ تُکارِ کیفیّت(Quality-index)، انجام شد تا بازده ی واتَرزِش آلیاژهای گوناگون بررسی شود. آزمون تنشی نشان داد که افزودن بیسموت، اجرایِ عملیات گرمایی، و یا اجرایِ هم زمان این دو کار، به دلیل واتَرزِش ریختار(Morphology)های ناپسندِ فاز سیلیسیم یوتکتیک، بهکرد ویژه گی هایِ تنشی آلیاژ را درپی دارد. کاهش ویژه گی هایِ تنشی در درصدهایِ بالاتر بیسموت را می توان در پیوند با پیدایش ترکیب های پُر بیسموتِ درشت دانست. شکست نگاری نیز نشان داد که با افزودن بیسموت تا یک درصد وزنی، سازوکار شکست از تردی به نرمیمی گراید. این رخداد را می توان در پیوند با کاهش اندازه یِ تیغه هایِ سیلیسیم و در نتیجه افزایش شمار چالک ها (Dimples’ ) در سطحِ شکست آلیاژ دانست.