پژوهش نامه ریخته گری
سال:1396 | دوره:1 | شماره:3 |تعداد مقالات:6

یک نرم افزار شبیه سازی، قادر به طراحی نیست بلکه فقط میتواند جنبه های مختلف نتایج طراحی پیشنهاد شده توسط طراح سیستم راهگاهی را نشان دهد. در این مقاله، طراحی سیستم راهگاهی با تغییر زمانهای بارریزی (در محدوده 5 تا 20 ثانیه) برای قطعه استوانه ای توخالی با وزن تقریبی 56 کیلوگرم و بر اساس روش محاسبه تنگه با استفاده از نرم افزار شبیه سازی پروکست انجام شد. تعداد راهبارهای استفاده شده در طراحی 2، 4 و 6 راهباره انتخاب شد و نوع و محل اتصال های متفاوتی در نظر گرفته شد. طراحی و زمان بارریزی بهینه به دست آمده در این تحقیق، مذاب رسانی و شرایط تغذیه پراکنده را بهبود بخشیده و امکان کنترل سرعت خطی مذاب بر اساس معیار رعایت سرعت بحرانی و الگوی پر شدن قالب را امکان پذیر می کند. بیشینه سرعت میانگین در راهباره از 2m.s-1 به 0.17m.s-1 کاهش یافته و در ادامه با تغییر نرخ سرمایش، مذاب رسانی بهبود یافته و کشیدگی های انقباضی و احتمال تشکیل آن 41 درصد کاهش یافته است.

در این تحقیق از روش غیرمخرب جریان گردابی برای ارزیابی و تشخیص ریزساختار و سختی یک فولاد ریختگی بعد از انجام عملیات حرارتی، استفاده شد. به این منظور هشت نمونه شاهد یکسان از شمش فولاد ریختگی هایپریوتکتوئیدی کم آلیاژ موسوم به FMU-226 تهیه شده و سپس تحت سیکل های مختلف عملیات حرارتی نظیر آنیل کامل، کوئنچ و کوئنچ-تمپر قرار گرفتند. مطالعات ریزساختاری با میکروسکپ الکترونی روبشی، میکروسکپ نوری و سختی سنجی به روش ویکرز به عنوان آزمون های مخرب انجام شد. در ادامه با استفاده از یک دستگاه جریان گردابی به صورت غیرمخرب، ریزساختار و سختی نمونه ها در فرکانس های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. قابلیت شاخص های مختلف جریان گردابی از جمله مقاومت اهمی، مقاومت القایی، امپدانس و نسبت مقاومت اهمی به امپدانس برای توسعه یک مدل ریاضی با سختی و برای تحلیل ریزساختار مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که می توان با استفاده از روش جریان گردابی به صورت غیرمخرب و سریع، این قطعات فولادی را بر حسب ریزساختار و سختی از یکدیگر شناسایی و تفکیک کرد. مشخص شد که شاخص های جریان گردابی تابعی از فرکانس جریان، تغییرات میزان آستنیت باقیمانده، نوع ریزساختار زمینه و مورفولوژی کاربیدها است. با استفاده از نقشه امپدانسی دستگاه جریان گردابی در فرکانس 20kHz، به صورت گرافیکی می توان نوع ریزساختار زمینه را تشخیص داد. همچنین امپدانس سیم پیچ (Z) در این فرکانس، مناسب ترین شاخص جریان گردابی برای سختی سنجی شناسایی شد و رابطه ای اختصاصی آن برای کنترل کیفیت قطعات عملیات حرارتی شده از این فولاد ارائه شده است.

در تحقیق حاضر اثر متغیرها در خروج گاز از قالب در ریخته گری توپر آلیاژ آلومینیم A356 مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور از یک مدل فومی پلکانی با پنج ضخامت مختلف استفاده شد. متغیرها شامل پوشان در گرانروی های 15، 20 و 25 پاسکال ثانیه، ماسه با میانگین اندازه ذرات 20 AFS، 50 و 80 و ارتعاش در زمان های 60، 90، 120 و 180 ثانیه بود که تاثیر این متغیرها بر عیوب ظاهری، تخلخل و زبری سطح مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مهم ترین عامل در پر نشدن قالب، حبس شدن گاز در قالب به فشردگی ماسه ها و یا افزایش ضخامت پوشان در اثر انتخاب نادرست اندازه ماسه و گرانروی پوشان بوده است. همچنین مشخص شد که زمان ارتعاش نیز بر میزان پر شدن قالب و زبری سطحی نمونه موثر است. کمترین مقدار عیوب ظاهری، پایین ترین درصد تخلخل (3.7%) و زبری سطح (18mm) مربوط به ترکیب گرانروی پوشان 20 پاسکال ثانیه به همراه اندازه ماسه50AFS با زمان ارتعاش 60 ثانیه بوده است.

هدف از تحقیق حاضر، تولید لحیم های نرم نانوکامپوزیتی بدون سرب پایه قلع تقویت شده با نانو ذرات به روش انجماد سریع و مقایسه خواص مکانیکی، الکتریکی و حرارتی آنها با لحیم معمولی (SAC (Sn-3.8Ag-0.7Cu است. در این راستا، چهار آلیاژ لحیم نرم بدون سرب (x=0, 0.25, 0.5, 1) Sn-3.8Ag-0.7Cu-xAlبا استفاده از کوره ذوب مجدد قوس الکتریکی تحت خلاء (VAR) آلیاژسازی شد. سپس توسط تکنیک انجماد سریع مذاب ریسی با دیسک مبرد، ریبون های لحیم های نرم بدون سرب نانوکامپوزیتی تقویت شده با نانو ذرات ترکیبات بین فلزی Cu6Sn5و Ag3Sn به روش درجا تولید شد. خواص ریزساختاری، مکانیکی، الکتریکی و حرارتی این لحیم های نانوکامپوزیتی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، پراش پرتو ایکس، آزمون های میکروسختی سنجی، مقاومت سنج پروب 4 نقطه ای و گرماسنجی روبشی افتراقی (DSC) بررسی شد. نتایج بدست آمده حاکی از توزیع یکنواخت نانو ذرات ترکیبات بین فلزی Cu6Sn5 و Ag3Snدر زمینه لحیم و افزایش قابل توجه 30 درصدی میکروسختی، عدم تغییر مقاومت الکتریکی ویژه و افزایش حداکثر 3 درجه ای دمای ذوب لحیم های نانوکامپوزیتی جدید نسبت به لحیم های معمولی SAC است.

در این تحقیق با استفاده از آنالیز حرارتی منحنی سرد شدن و نیز کوئنچ منقطع، تاثیر متقابل بیسموت و استرنسیم بر روی مشخصه های تخلخل در آلیاژ مرسوم مورد استفاده در صنعت (Al-7Si-0.4Mg) مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس منحنی سرد شدن بدست آمده و رسم منحنی های مشتق اول و مشتق دوم آن، فرآیند انجماد آلیاژ مورد بررسی قرار گرفت. با محاسبه منحنی کسر جامد، دماهای متناظر با تشکیل 20، 45 و 80 درصد کسر جامد برای آلیاژهای حاوی نسبت های مختلف Sr/Bi یعنی 0.1، 0.34 و 0.46 به طور دقیق تعیین شد. سپس آلیاژها در مقادیر یکسان کسرجامد به سرعت در دماهای مشخص شده کوئنچ شدند. مشخصه های تخلخل شامل اندازه، مساحت و چگالی با استفاده از میکروسکوپ نوری مجهز به نرم افزار آنالیزگر تصویر مورد اندازه گیری قرار گرفتند. نتایج نشان داد که اندازه، مساحت و چگالی تخلخل ها متاثر از نسبت Sr/Bi و درصد کسر جامد است. با افزایش نسبت Sr/Bi از 0.1 به 0.46، مساحت و اندازه تخلخل ها به ترتیب به میزان 75 و 141 درصد افزایش یافت. کسر جامد بحرانی جوانه زنی تخلخل ها و کسر جامد بحرانی رشد تخلخل ها در حضور هم زمان بیسموت و استرنسیم در آلیاژهای فوق به ترتیب 70 و 80 درصد تعیین شد.

ترک گرم مهم ترین عیب ریختگی آلیاژ Al-5Cu-1Ag است. برای رفع این عیب از روش های نوین ریخته گری از جمله ریخته گری نیمه جامد می توان استفاده نمود. در این پژوهش بعد از فرآیند آلیاژسازی، نمونه هایی به روش متداول و نیمه جامد ریخته گری شدند. این نمونه ها به مدت 18 ساعت در دمای 150 درجه سانتی گراد تحت فرآیند پیرسازی قرار گرفتند. مطالعات ریزساختاری به وسیله میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی مجهز به EDS به منظور آنالیز عنصری و نرم افزار CLEMEX برای آنالیز تصویری انجام شد. خواص مکانیکی به وسیله سختی سنجی برینل و آزمون کشش مورد مطالعه قرار گرفت. مطالعه رفتار نیمه جامد و تعیین کسر جامد بهینه به وسیله نرم افزار Thermo Calc انجام گرفت. نتایج نشان داد که ساختار کاملا دندریتی در ریخته گری به روش متداول به ساختار 78 درصد کروی با قطر 48 میکرومتر در ریخته گری نیمه جامد تبدیل شد. سختی، استحکام کششی و ازدیاد طول نسبی به ترتیب به میزان های 50، 20 و 77 درصد افزایش یافتند. بر اساس نتایج مدل سازی ترمودینامیکی، 545 تا 612 درجه سانتیگراد بازه دمایی مناسب برای فرآیند رئوکستینگ این آلیاژ است.