در اين مقاله تاثير انواع متغير هاي ريخته گري بر روي دانه بندي آلياژ هاي آلومينيوم و ورق آلومينيوم مطالعه و بررسي شده است. تحقيقات نشان داده است كه عوامل متعدد و روش هاي گوناگوني جهت ريز دانگي آلياژ هاي آلومينيوم وجود دارد.
روش هاي ريز دانگي آلياژ هاي آلومينيوم
ريز دانگي آلياژ هاي آلومينيوم به طور عمده به سه روش زير اتفاق مي افتد:
الف- روش هاي گرمايي شامل: ۱- سرعت سرد كردن، ۲- فوق ذوب و ۳- فشار
ب- روش هاي شيميايي شامل: ۱- مواد جوانه زا و ۲- پودر فلزات
ج- روش هاي ديناميكي شامل: ۱- لرزانش، ۲- حباب هاي گازي و ۳- پوشش هاي فرار
در اين مقاله عوامل و روش هاي گوناگون به طور مطلوب بررسي شده و يكي از روش ها كه لرزانش مذاب است، به طور عملي آزمايش گرديده است. به اين منظور ۶ نمونه ريخته شده و مورد بررسي هاي ماكروسكوپي قرار گرفتند. اين بررسي ها نشان داد كه در عمليات لرزانش ريز دانگي به صورت بسيار خوبي صورت گرفته است ولي در عين حال سبب افزايش منافذ و برآمدگي شده است.
اهميت ريز دانگي آلياژ هاي آلومينيوم
عموما ساختار هاي ريز دانه داراي خواص مطلوب تري از ساختار هاي درشت دانه مي باشند. به اين منظور همواره ريخته گران به دنبال يافتن روش هاي براي ريز كردن دانه ها مي باشند. اضافه كردن جوانه زا به مذاب متداول ترين روش ريز كردن دانه ها مي باشد. علاوه بر اين روش، عوامل و روش هاي ديگري نيز براي دانه بندي آلياژ هاي آلومينيوم وجود دارد كه در شرايط خاص مورد استفاده قرار مي گيرند.
اين پژوهش در پي آن است كه عوامل و روش هاي گوناگون مطرح در مقالات منتشر شده را به طور خلاصه بررسي نمايد. هم چنين روش لرزانش مذاب در همگام انجماد را بصورت عملي مورد آزمايش قرار دهد.
درباره دانه بندي آلياژ هاي آلومينيوم
روش هاي گرمايي ريز دانگي آلياژهاي آلومينيوم
۱- تاثير سرعت سرد كردن بر اندازه دانه
سرعت سرد شدن به عنوان يك پارامتر مهم در انجماد قطعات ريختگي همواره مورد توجه بوده است. سرعت هاي انجمادي مختلف باعث تغيير ريز ساختار، اندازه دانه، مورفولوژي سيليسيم يوتكتيكي، فاصله بين بازو هاي دندريت و فاز هاي بين فلزي و به طور كلي خواص مكانيكي آلياژ هاي آلومينيم مي گردد.
براي بررسي اثر سرعت سرد كردن دو گونه آزمايش انجام شده است. تعدادي با استفاده از نمونه پله اي جهت بررسي اثر ضخامت هاي مختلف (سرعت هاي مختلف سرد شدن) بر روي ريز دانگي و تعداد ديگري با استفاده از انواع مختلف قالب (جنس قالب و ميزان انتقال حرارت در آن) به بررسي اثر نوع قالب بر روي ريز دانگي پرداخته اند.
پس از بررسي نمونه ها مشاهده گرديده است با افزايش ضخامت از ۵ تا ۳۰ ميلي متر اندازه دانه ها زياد مي شود. علت افزايش اندازه دانه در ضخامت هاي بالا تر افزايش زمان انجماد و كاهش سرعت سرد شدن مي باشد كه منجر به ايجاد دانه هاي درشت تر در انتهاي انجماد مي گردد. با توجه به نتايج تجربي بدست آمده مقدار افزايش اندازه دانه حدود ۸ درصد مي باشد.
۲- اثر فوق ذوب بر ريز دانگي آلياژهاي آلومينيوم
دماي فوق گداز كم سبب كاهش اندازه دانه در قطعات آلومينيومي مي گردد. در صورتي كه فوق گداز زياد باعث درشت دانگي مي گردد.
۳- تاثير فشار در دانه بندي آلومينيوم
با افزايش فشار نقطه ذوب اكثر آلياژ ها در يك دماي مطلق افزايش يافته بنابراين با افزايش فشار يك مادون انجماد حرارتي به وجود آمده و سرعت جوانه زني به شدت افزايش مي يابد و از طرف ديگر با افزايش فشار فاصله هوايي ميان قالب و مذاب از ميان رفته سرعت انتقال حرارت افزايش يافته و يك ريز دانگي نسبتا مطلوبي را مي توان حاصل مي شود.
روش هاي شيميايي ريز دانگي آلياژهاي آلومينيوم
۱- ريز دانگي با استفاده از ريز كننده ها مانند (Sc, Zr, B, Ti)
افزايش برخي عناصر آلياژي، بدون آن كه تاثير قابل ملاحظه اي از نظر آلياژي كردن داشته باشند، باعث ريز شدن دانه ها مي شوند. ريز كننده ها ذرات معلق در مذاب هستند كه مانند هسته هاي غير يكنواخت در انجماد عمل مي كنند و با افزايش مراكز جوانه زني موجب كوچك و يكنواخت شدن دانه ها مي شوند. نقطه ذوب بالا، شباهت ساختمان كريستالي و نزديكي ابعاد سلولي آن به ساختمان جامد آلومينيوم، قابليت چسبندگي و آغشته پذيري بالا از مشخصه هاي عمومي اين ذرات است.
روش هاي ديناميكي ريز دانگي آلياژ هاي آلومينيوم
۱- بررسي اثرات لرزانش مذاب در خلال انجماد بر روي ريز دانگي آلياژ هاي آلومينيوم
بررسي هاي به عمل آمده بيانگر مزاياي فراوان لرزانش مذاب در حين انجماد است. در اثر اين عمليات ساختار دانه بندي قطعات ريختگي از حالت ستوني به محوري ظريف تبديل مي گردد. البته اثرات قابل توجه اين عمليات بر اصلاح و ظريف سازي ساختار دانه بندي در شرايطي حاصل مي گردد كه مذاب در حال انجماد به مدت زمان نسبتا زياد تحت عمليات لرزانش مكانيكي قرار گيرد.
اثرات قابل ملاحظه لرزانش مذاب بر ساختار ميكروسكوپي ناشي از ايجاد جريانات شديد داخلي در مذاب است.
معرفي و مشخصات دانه بندي آلياژ هاي آلومينيوم