مقاله • مشخصات ریخته گری و ذوب

توضیحات

  مقاله • مشخصات ریخته گری و ذوب دارای 26 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله • مشخصات ریخته گری و ذوب  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله • مشخصات ریخته گری و ذوب،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله • مشخصات ریخته گری و ذوب :

• مشخصات ریخته گری و ذوب
• آلومینیم و آلیاژ های آن به دلیل نقطه ذوب كم و برخورداری از سیالیت بالنسبه خوب و همچنین گسترش خواص مكانیكی و فیزیكی در اثر آلیاژ سازی و قبول پدیده های عملیات حرارتی و عملیات مكانیكی ، در صنایع امروز از اهمیت زیادی برخور دارند و روز به روز موارد مصرف این آلیاژ ها توسعه می یابد . عناصر مختلف مانند سیلیسیم

، منیزیم و مس در خواص ریخته گری و مكانیكی این عنصر شدیداً تأثیر می گذارند و یك رشته آلیاژ های صنعتی پدید می آورند كه از مقاوت مكانیكی ، مقاوت به خورندگی و قابلیت ماشین كاری بسیار مطلوب برخوردارند . قابلیت جذب گاز و فعل و انفعالات شیمیایی در حالت مذاب از اهم مطالبی است كه در ذوب و ریخته گری آلومینیم مورد بحث قرار می گیرد .

تقسیم بندی آلیاژ ها
آلیاژ های آلومینیم در اولین مرحله به دو دسته تقسیم می گردند :
الف ) آلیاژ های نوردی (Wrought Alloys) كه قابلیت پزیرش انواع و اقسام كارهای مكانیكی ( نورد ، اكستروژن و فلز گری ) را دارند .
ب ) آلیاژ های ریختگی (Casting Alloys) كه در شكل ریزی و ریخته گری های آلومینیم با گسترش بسیار مورد استفاده اند . آلیاژ های نوردی كه در مباحث شكل دادن فلزات مورد مطالعه قرار می گیرند از طریق یكی از روش های شمش ریزی (مداوم ، نیمه مداوم ، منفرد ) تهیه می گردند و پس از قبول عملیات حرارتی لازم ، تحت تاثیر یكی از زوش های عملیات مكانیكی به شكل نهایی در می آیند .

آلیاژ سازها (Hardeners)
این عناصر كه به نام های Temper Alloys و Master Alloysنیز نامیده می شوند به مقدار زیادی در صنایع ریخته گری آلومینیم به كار می روند ، زیرا آلومینیم با نقطه ذوب كم اغلب قادر به ذوب و پذیرش مستقیم عناصر با نقطه ذوب بالا نیست (مس 1083 درجه ، منگنز 1244 درجه ، نیكل 1455 درجه ، سیلیسیم 1415 درجه ، آهن 1539 درجه و تیتانیم 1660درجه سانتی گراد ) .

همچنین عناصر دیگری كه نقطه ذوب بالا ندارند ، دارای فشار بخار وشدت تصعید و اكسیداسیون می باشند كه در صورت استفاده مستقیم درصد اتلاف این عناصر شدیدا افزایش می یابد ( منیزیم ، روی ) . تركیب شیمیایی و نقطه ذوب بعضی از آلیاژ ها كه در صنایع آلومینیم به كار می رود .مشخصات متالوژیكی آلیاژ ها در فصل جداگانه ای مورد مطالعه قرار خواهد گرفت . تهیه آلیاژ ساز ها معمولا در كار گاههای ریخته گری نیز انجام می گیرد در این مواقع اغلب روش های زیر مورد استفاده است .

معمولا قطعات عنصر دیر ذوب را ریز نموده و در فویل های الومینیمی پیچیده و یا در شناور های گرافیتی قرار داده ودر داخل مذاب الومینیم (800 درجه تا 850 درجه تحت فلاكس )فرو می برند و سپس آن را به هم میزنند.

در بعضی موارد ودر صورت امكان از دو كوره ذوب استفاده می نمایند و بعد از ذوب دو عنصر ،آن ها را باهم مخلوت میكنند. این عمل در مورد اجسامی كه تا 1100 درجه سانتی گراد نقطه ذوب دارند مقرون به صرفه است ولی در مورد عناصر با نقطه ذوب بالا عملا مشكلاتی را فراهم میكند.
در جریان ذوب وساخت الیاژ وتنظیم شارژ علاوه بر مشخصات تركیبی الیاژ بایستی میزان اتلاف در جریان ذوب كه به نوع كوره ،روش ذوب وروش تصفیه بستگی دارد ،مورد توجه قرار گیرد.
نقطه ذوب تركیب نقطه ذوب تركیب

560
640

830
770
915

850
800
1020
1150 11 89
9 91 Al-Mg

11 89
9 91Al-Mn
25 75

11 89
9 91
20 80Al-Fe
50 50
660
620
1046

570
600
600

680
730
765
15-85
12-88Al-Si
50-50

50-50
45-55Al-Cu
3-97Al-Be

11-89
9-91Al-Ni
20-80
تركیب شیمیایی و نقطه ذوب آلیاژ ساز ها درآلومینیم
كنترل تركیب
الیاژهای متعدد و متفاوت الومینیم هر یك به نوعی دارای ناخالصی های طبیعی هستند كه در شمش های اولیه آنان موجود میباشد وعلاوه بر آن شارژ نا مناسب وعدم دقت در شارژ باعث بروز انواع نا خالصی ها در فلز مذاب میگردد.عناصر نا خالصی اغلب از حد حلالیت متجاوز هستند و به صورت فازهای فلزی وتر كیبات فلزی در قطعه ریخته شده ظاهرمی گردند

.
تركیبات بین فلزی همچنین تحت تا ثیر پدیده جدایش در مذاب حاصل میشوند كه در عمل برای جلوگیری از این پدیده تنظیم شرایط ریخته گری و انجماد الزامی میگردد. بعضی از عناصر متشكله آلیاژ ماندد منیزیم ،برلیم ،سدیم و كلسیم در اثر حرارتهای محیط ذوب و وجود هوا اكسیده میگردند ودرصد اتلاف انان در مذاب افزایش می یابد

،به خصوص اگر زمان نگاه داری مذاب در درجه حرارتهای بالا زیاد باشد از این رو تركیب شیمیا یی الاژ تغییرات عمده خواهد داشت.از طرف دیگر عناصری مانند مس،آهن،كرم،نیكل،منگنز تمایل چندانی به اكسیده شدن ندارند ولی پدیده جدایش در حضور این عناصر با سهولت بیشتری انجام میگیرد،كه برای جلو گیری از آن بهم زدن مذاب در طول ذوب و در زمان ریختن الزامی است(بدیهی است بهم زدن مذاب بایستی به گونه ای باشد تا اكسیده شدن مذاب را تشدید نكند).
در بسیاری موارد برای جلو گیری از اكسیداسیون مواد شارژ،آن ها را با فلاكس( Coveral Flux )پوشش می دهند

.
در حالت كلی بایستی تركیب دقیق مواد شارژ و درصد اتلافات كوره نسبت به هر یك از عناصر آلیاژی كه به درجه حرارت ان نیز بستگی دارد،كاملا از طریق تجزیه وازمایش روشن گردد.
گاز زدایی (Degassing)

همانگونه كه در مباحث قبل و كتاب اصول ریخته گری تشریح گردیده است گاز های محلول در مایع بعد از انجماد به دلیل تنش سطحی مذاب و عدم امكان خروج كامل به صورت حباب هایی با اندازه های مختلف در قطعه ریخته شده باقی می مانند كه خواص مكانیكی و وزن مخصوص قطعه را شدیدا كاهش می دهند .

در مورد ذوب آلیاژ های آلومینیم ، هیدروژن تنها گازی است كه به صورت محلول در مایع و حباب در جامد ظاهر می گردد و از این رو عملیات گاز زدایی (هیدروژن زدایی ) در ذوب آلومینیم و آلیاژ های آن از اهمیت خاص برخوردار است . میزان حلالیت هیدروژن در مذاب آلومینیم به درجه حرارت و فشار خارج ( نسبت به فشار داخل ) بستگی دارد و همین امر پایه و اساس گاز زدایی آلومینیم را تشكیل می دهد . لذا كنترل درجه حرارت برای اجتناب از جذب گاز كه بایستی حد اقل ممكن باشد اولین عاملی است كه در جریان ذوب مورد توجه قرار می گیرد . معمولا درجه حرارت مذاب را 720ـ740 درجه سانتی گراد اختیار می كنند تا علاوه بر تحدید حلالیت گاز از سیالیت نسبتا مناسب و ویسكوزیته كم برخوردار باشد .

ـ ذوب در خلاء (فشار كم )
ذوب در خلاء به دلیل عدم وجود گاز های محیطی ، علاوه بر تقلیل میزان هیدروژن از شدت اكسیداسیون و امكان وجود سایر تركیبات غیر فلزی نیز می كاهد . مهمترین اصل در این روش تقلیل فشار خارجی است كه در نتیجه حلالیت هیدروژن را به نسبت زیادی تقلیل می دهد . این روش در صنایع امروز در حال توسعه است .

ـ گاز زدایی با گاز های بی اثر
افزودن گاز های بی اثر مانند ازت و ارگون باعث آن می گردد كه فشار نسبی داخل مذاب افزایش پیدا كرده و در نتیجه از حلالیت هیدروژن كاسته شود.
آزمایشات رانسلی (Ransley) نشان می دهد كه چنانچه گاز ارگون یا ازت به مقدار cc1 بر دقیقه به داخل مذاب رانده شود فشار داخلی راندمان استخراج هیدروژن برابر 52% است و چناچه گاز بی اثر برابر دقیقه/cc5 به داخل مذاب دمیده می شود :
بایستی توجه داشت كه كه در آن درصد هیدروژن در مخلوط گازی می باشد و از این رو گاز های بی اثر مانند ارگون ، هلیم و ازت (در صورت عدم وجود منیزیم ) می توانند به عنوان مواد دگازر به كار روند .

آلومینیم مذاب معمولا توسط آرگون خشك برای تقلیل فشار خارجی ( افزایش فشار داخلی )به نسبت گاز زدایی می شود كه در نتیجه مقدار هیدروژن را از 34/0 سانتی متر مكعب بر 100 گرم به 034/0تقلیل می دهد و معمولا این عمل در كوره های بوته ای ثابت توسط كپسول های گاز ارگون (مخلوط گازی ) انجام می شود .
تركیب فلوئور مضاعف سدیم سیلیسیم( Na2SiF6) نیز كه در درجه حرارت مذاب تجزیه می شود و گاز {F4Si } را كه نسبت به مذاب آلومینیم بی اثر است ، تولید می كند نیز با همان نتایج گاز های ازت و ارگون روبرو است جز آنكه سدیم حاصل نمی تواند در آلیاژ های منیزیم دار به كار رود .
اكسیژن زدایی ،خارج كردن مواد غیر فلزی Fluxing

فلاكس ها ، موادی هستند كه برای افزایش كفیت مذاب و تقلیل مواد تركیبی (غیر فلزی) بدون تغییر كلی در تركیب آلیاژ و یا با اندكی تغییر به كار می روند .
چگونگی فعل و انفعال فلاكس و مذاب و چگونگی خروج اكسید ها از آن هنوز مورد تردید و بحث می باشد زیرا پایداری اكسید آلومینیم مانع از آن است كه خروج این عنصر از مذاب به سهولت خروج اكسید آهن و اكسید مس انجام پذیرد .
نظرات مختلف تركیبی ( شیمیایی ) و مكانیكی هنوز به قوت خود باقی است و مهم تر از همه نظریه وست (West) میباشد مبنی بر اینكه فلاكس ها در فصل مشترك تركیبات و مذاب قرار گرفته و به سهولت آنها را از هم جدا می نمایند .

فلاكس ها و كاربرد آنها بسیار متنوع می باشد تقسیم بندی های مختلفی در مورد آنان انجام گرفته است كه مؤلف تقسیم بندی زیر را در مورد آلیاژ های آلومینیم مناسب تشخیص می دهد :
1ـ احیاء كننده ها (فلزات )
2ـ فلاكس های گازی
3ـ فلاكس های جامد محلول و یا نمك ها
قبل از تشریح انواع فلاكس ها توضیح این نكته ضروری است كه اغلب تركیبات فلاكس ها دارای مواد گاز زدا نیز می باشد و از این رو فلاكس ها برای منظور های مختلف و یا گاز زدایی و خارج كردن مواد غیر فلزی و حفاظت مذاب ، تواما به كار میروند و در صنایع ذوب آلومینیم از اهمیت ویژه برخوردار اند .

احیاء كننده ها
اكسید آلومینیم به سهوات توسط عناصر دیگر احیاء می شود و فقط عناصر محدودی مانند كلسیم ، منیزیم، لیتم و برلیم قادر به احیاء آلومینیم می باشند . ولی اكسید های كلسیم و منیزیم به سرعت با اكسید آلومینیم تركیب می شده و اكسید های مضاعف (اسپینل ) تشكیل می دهند و از این رو برای خروج اكسیدهای آلومینیم اثرات منفی ندارد . در مقابل برلیم بریا كلیه آلیاژ های آلومینیم و به خصوص آلومینیم ، منیزیم توصیه شده است .
اكسید برلیم علاوه برقابلیت احیاء اكسید های آلومینیم و منیزیم ، می تواند اكسید فیلم غیر متخلخل در سطح مذاب تشكیل دهد و مانع از اكسیده شدن بیشتر مذاب شود .

با توجه به این كه فاكتور تخلخل BeO برابر 4 می باشد در حالی كه این فاكتور برای نزدیك 2 و برای MgO8/0است ،چگونگی حفاظت سطح مذاب توسط اكسید فیلم مشخص می گردد .
برلیم در شمش ها و قطعات آمیژن با 5/1% برلیم و یا به صورت تركیب به مذاب اضافه می گردد .
لیتیم نیز كه به صورت لیتیم فلزی و یا فلوئور لیتیم Fli به مذاب آلومینیم افزوده می شود ، در تقلیل مقدار اكسید های آلومینیم و منیزیم تاثیر بسیاری دارد . ول مشخصات كلی آن از بلریم نا مطلوب تر است ، زیرا قادر به تشكیل اكسید غیر متخلخل است و محافظت فلز را مانند برلیم انجام نمی دهد و از طرف دیگر به دلیل نقطه ذوب پایین ممكن است در مذاب حل شود

در خاتمه این مبحث لازم به توضیح است كه عناصری قادر به احیاء و استفاده در صنایع ذوب آلومینیم هستند كه مشخصات زیر را داشته باشند :
1ـ نقطه ذوب و تبخیر بالا
2ـ وزن اتمی كم
3ـ وزن مخصوص كم
4ـ قطر اتمی كوچك
و در بین عناصر ، برلیم مشخصات فوق را به طور كامل دارد و از این رو استفاده از آن در صنایع آلومینیم بیش از عناصر دیگر به عمل می آید .

برای دریافت اینجا کلیک کنید