پ
استاد :
تهیه وتنظیم:
هادی جاویدان
چكيده :
تاثير انواع متغير هاي ريخته گري را بر روي ريز دانگي آلیاژهای آلومینیوم مطالعه و بررسي شده است. تحقيقات نشان داده است كه عوامل متعدد و روشهاي گوناگوني جهت ريز دانگي آلياژهاي آلومينيوم وجود دارد. بطور عمده به سه روش گرمايي (1- بررسي اثر سرعت سرد كردن بر ساختار مقاطع ريختگي
2- بررسي اثر درجه حرارت فوق گداز بر ساختار مقاطع ريختگي
) ، شيميايي (3- مواد جوانه زا)4- اندازه گيري سرعت
5- بررسي جهت دار در فلز خالص تجاري6- تاثیر مواد جوانه زابر ساختار مقاطع ریخته گری
تقسيم بندي مي شوند. در پروژه حاضر عوامل و روشهاي گوناگون به طور مطلوبي بررسي شده و مذاب است بطور عملي آزمايش گردیده است. به اين منظور 6 نمونه ریخته شده و مورد بررسيهاي ماكروسكوپي قرار گرفتند.
عموما ساختارهای ریز دانه دارای خواص مطلوب تری از ساختارهای درشت دانه می باشند.به این منظور همواره ریخته گران به دنبال یافتن روشهای برای ریز کردن دانه ها می باشند.اضافه کردن جوانه زا به مذاب متداول ترین روش ریز کردن دانه ها می باشد. علاوه بر این روش، عوامل و روشهای دیگری نیز برای ریز کردن دانه ها وجود دارد که در شرایط خاص مورد استفاده قرار می گیرند. این پژوهش در پی آن است که عوامل را به طور خلاصه بررسی نماید
آزمايش شماره 1
بررسي اثر سرعت سرد كردن بر ساختار مقاطع ريختگي
آزمايش شماره 1
بررسي اثر سرعت سرد كردن بر ساختار مقاطع ريختگي
هدف:
از انجام اين آزمايش اين است كه بفهميم سرعت سرد كردن (استفاده از مواد قالبگيري مختلف)چه اثري بر خواص وساختار مقاطع ريختگي دارد.
تئوري آزمايش:
سرعت سرد شدن به عنوان يك پارامتر مهم در قطعات ريختگي همواره مورد توجه بوده است . سرعتهاي ي مختلف باعث تغيير ريز ساختار ، اندازه دانه ، مورفولوژي سيليسيم يوتكتيكي ، فاصله بين بازوهاي دندريت و فازهاي بين فلزي و بطور كلي خواص مكانيكي آلیاژ های آلومينيم مي گردد .
براي بررسي اثر سرعت سرد كردن دو گونه آزمايش انجام شده است. تعدادی با استفاده از نمونه پله اي جهت بررسي اثر ضخامتهاي مختلف (سرعتهاي مختلف سرد شدن ) بر روي ريز دانگي و تعداد دیگری با استفاده از انواع مختلف قالب ( جنس قالب و ميزان انتقال حرارت در آن ) به بررسی اثر نوع قالب بر روي ريز دانگي پرداخته اند.
پس از بررسي نمونه ها مشاهده گرديده است با افزايش ضخامت از 5 تا 30 ميليمتر اندازه دانه ها زياد مي شود علت افزايش اندازه دانه در ضخامتهاي بالاتر افزايش زمان و كاهش سرعت سردشدن مي باشد كه منجر به ايجاد دانه هاي درشت تر در انتهاي مي گردد . با توجه به نتايج تجربی بدست آمده ( شکل (1)) مقدار افزايش اندازه دانه حدود 8 درصد مي باشد. [1]
شکل (1) نتايج حاصل از اتدازه دانه در ضخامت مختلف نمونه پله اي[1]
براي بررسی اثر نوع قالب نمونه هايي در قالب هاي ماسه اي و فلزي ریخته شده و نتايج حاصل را بر روي اندازه دانه در جدول (1) مشاهده مي كنيم:
جدول (1)تاثير سرعت سرد شدن با تغيير نوع قالب و دمای فوق گداز بر روي اندازه دانه های نمونه های آلومینیومی ریخته شده:
با توجه به مدت زمان بسيار كم آن از اهميت بسزايي برخوردار است .با ريخته شدن مذاب در داخل قالب و انتقال حرارت آن از بدنه قالب دماي مذاب پايين مي رود تا جايي كه به دماي زير نقطه تعادلي مي رسد در اين لحظه از نظر ترموديناميكي انرژي آزاد جامد كمتر از مذاب است وباعث منجمد شدن مذاب ميگردد.فرايند طي دو مرحله رخ مي دهد
1- مرحله جوانه زني يا تشكيل جوانه هاي پايدار
2- مرحله رشد جوانه هاي پايدار
جوانه هاي به وجود آمده در مذاب نيز بر دو گونه هستند
1- جوانه هاي خودي يا همگن
2- جوانه هاي غير خودي يا غير همگن
در همگن جوانه ها از جنس خود مذاب هستند.تشكي هسته هاي از اين طريق نيازمند شرايط بسيار ويژه اي هستند كه در عمل هيچ وقت فراهم نمي شوديك هسته وقتي در مذاب تشكيل مي شود اول يك فصل مشترك با مذاب اطرافش به وجود مي آورد.وقتي هسته شكل مي گيرد گرماي نهان آزاد مي شود كه باعث نا پايداري اتمهاي سطحي مي شوند.اگر اندازه هسته از يك حد معيني كوچكتر باشد به طور خود به خود هسته از بين مي رود .معيار پايداري يا نا پايداري هسته ها با پارامتري به نام شعاع بحراني ياr* مشخص مي شود.اگر هسته اي شعاعش از r* بيشتر باشد پايدار مي شود ورشد مي كند و بلعكس.به طور كلي در عمل عوامل خارجي (ناخالصي ها ,ذرات اكسيتي ,نيتريدي و... جداره قالب) اجازه جوانه زني همگن را نمي دهد.تحد شرايطي كه جواززني فاز جامد از مايع به كمك عوامل خارجي صورت گيرد به آن جوانه زني غير همگن گفته مي شود.در جوانه زني غير همگن شرط اول آن است كه سطح عامل خارجي توسط مذاب خيس شود در مرحله بعد مذاب بتواند به آساني روي سطح عامل خارجي وبه كمك آن به جامد تبديل شود.بعد از تشكيل جوانه هاي پايدار مرحله رشد آغاز مي شود .به منظور كامل شدن لازم است دو نوع حرارت از سيستم گرفته شود.
1- گرماي ويژه مذاب
2- گرماي نهان ذوب
با ريخته شدن مذاب خالص در قالب حرارت آن توسط جداره ي قالب گرفته و منتقل مي شود.ابتدا مذاب در فوق تبريد قرار گرفته وبا شروع در اثر آزاد شدن گرماي نهان درجه حرارت افزايش مي يابد در اين مورد تقريبا"در نزديكي نقطه ذوب ثابت مي ماند .با توجه به جنس قالب وقدرت انتقال حرارت سه نوع دانه بندي در قطعات به وجود مي آيد كه هر كدام از اين دانه بندي ها باعث ايجاد خواص مختلفي مي شوند.
1- دانه هاي تبريدي يا چيلد
2- دانه هاي ستوني
3- دانه هاي ريز هم محور
در كنار بدنه قالب بخاطر انتقال حرارت سريع وتحت تبري بالا مراكز جوانه زني زيد شده ودانه هاي به وجود آمده بارشد سريع خود مانع رشد ديگر دانه ها شده بنابراين تعداد زيادي دانه ريز به وجود مي آيند تعدادي از اين دانه ها در فصل مشترك مذاب و جامد شروع به رشد مي كنند .اگ مذاب خالص باشد اين رشد تا مركز قطعه كشيده ميشود كه به آن ناحيه ستوني مي گويند اما اگر مضاب خالص نباشد ناخالصي هاي موجود به مركز قطعه رفته ومركز قطعه داراي غلظت بالاتري از عناصر آلياژي مي باشد اين امر باعث ايجاد تحت تركيبي وجوانه زني وتشكيل دانه هايي به صورت هم محور ويكنواخت در مركز قطعه مي شود.عواملي چون درجه بارريزي ,دماي قالب عناصر آليژي و... باعث به وجد آمدن شكل هاي مختلفي از دانه بندي مي شود. اكثر خواص مكانيكي به دو ناحيه هم محور وستوني بستگي دارند زيرا ناحيه تبريدي ضخامتش بسيار كم است.
وسايل وابزازهاي مورد نياز:
1-
2- قالب فلزي وقالب فلزي خنك شونده با آب
3- ابزارهاي ريخته گري وقالب گيري
4- مدل چوبي
5- ماسه قالب گيري
6- ابزار هاي برش وآماده سازي نمونه متالوگرافي
7- بوته گرافيتي
8- ميكروسكوپ متالوژيكي
9- آلومينيم خالص
10- محلول اچ ماكروسكوپي
HF 15cc +HCL45cc+HNO315cc+H2O25cc
شيوه انجام آزمايش:
مشخصات زير آماده مي كنيم
قالب فلزي در دماي محيط
قالب فلزي خنك شونده با آب
قالب ماسه اي (خشك,نيمه خشك وتر)
قالب ماسه اي co2
با توجه به ابعاد قالب شارژ مناسب را آماده مي كنيم.شارژ را داخل بوته ي گرافيتي قرار داده و ذوب مي كنيم.سپس ذوب را در دماي 750 درجه سانتيگراد درون قالب ها ريخته گري مي كنيم.بعد از قالبها را تخليه مي كنيم ونمونه هاي متالوگرافي به فاصله 2سانتيمتر از انتهاي قطعات جدا مي كنيم.نمونه ها را اچ ماكروسكوپي كرده وسطح آنها را مورده مطالعه قرار مي دهيم.
بحث ونتيجه گيري :
همان طور كه در قسمت تئوري آزمايش گفته شد سه نوع دانه بندي در قطعات ديده مي شود.دتقريبا"در همه ي نمونه ها دانه هاي تبريدي قابل روئت است.در قالب هاي فلزي وفلزي آبگرددانه هاي ستوني تا قسمت مركزي كشيده شده اند اما در مركز قطعات ناحيه هم محور ديده مي شود كه به خاطر عدم خالص بودن مذاب است.در قالب هاي ماسه اي ريز دانه گي خوبي ديده مي شود اما طبق انچه در قسمت تئوري گفته شد دانه هاي ستوني در قطعات ديده نمي شود .براي اين امر مي تواد سه دليل آورد اول آنكه مذاب خالص نبوده وحاوي مقداري در خوره توجه از عنصر سيليسيم بوده .ذرات سيليسيم مانند جوانه زا ومراكز جوانه زني عمل كرده دوم آنكه دما كنترل نشده براي توضيح اين قسمت به قالب ماسه اي تر دقت كنيد .اندازه دانه ها كمي بزرگ تر از حد متعارف هستند علت اين امر دماي فوق ذوب بالا در هنگام ريخته گري اين قالب بوده(اين قالب اولين قالبي بوده كه ريخته گري شده)
در كل نتيجه اي كه از اين آزمايش ميتوان گرفت اين است كه با كنترل دماي ذوب وبا انتقال حرارت مناسب ودر كل سرعت كنترل شده ميتوان نوع دانه بندي وشكل آن را براي مصارف گوناگون ودر نهايت رسيدن به خواص مطلوب مكانيكي بدست آورد.
خطاهاي آزمايش:
دماي ذوب ريزي بالا وخالص نبودن مذاب از عمده دلايل به وجود آمدن خطا در نتايج اين آزمايش شده.كنترل اين شرايط در صورت وجود امكانات مناسب آزمايشگاهي كاري بسي آسان مي باشد.تهيه نمونه هاي متالوگرافي با توجه به سادگي آن از اهميت ويژه اي برخوردار است .در حين ريخته گري قالب ها با توجه به تعدي قالب ها افت درجه حرارت انكار ناپذير است .چه بسا قالبهاي انتهايي با فوق ذوب كمتري ريخته شوندكه اين امر از ديگر مشكلات اين آزمايش مي باشد.براي حل اين مشكل مي توان از بوته هاي متعدد كه ذوب مورد نياز هر قالب را تعمين كنند استفاده كرد.
قالب ماسهای تر ماسه ای تر دما890 ماسهای تردما780
ماسه ای تر دما740 ماسه تر ماسه چراغی دما 890
ماسه چراغی دما 840 ماسه چراغی دما 780 ماسه چراغی دما740
ماسه چراغی دما 720 قالب co دما840 قالب co دما780
قالب co دما720 قالب فلزی قالب فلزیپیش گرم
قالب فلزی آبگرد ماسهای خشک دما840 ماسهای خشک دما840
آزميش شماره 2
بررسي اثر درجه حرارت فوق گداز بر ساختار مقاطع ريختگي
آزميش شماره 2
بررسي اثر درجه حرارت فوق گداز بر ساختار مقاطع ريختگي
هدف :
از انجام اين آزمايش بررسي چگونگي اثر گزاري فوق ذوب برخواص وساختار مقاطع ريختگي است .
تئوري آزمايش:
از جمله پارامتر هايي كه در ريخته گري فلزات و آلياژ ها حائز اهميت است درجه حرارت فوق گداز مي باشد.در مورد قطعاتي كه داراي اشكال پيچيده اي بوده وتنها به روش ريخته گري قابل توليد هستند ازجمله عوامل تعيين كننده در توليد قطعات سالم انتخاب درجه حرارت فوق گداز مناسب است.جوانه هاي غير همگن در دماي بالاي دماي ذوب پايدار هستندوداخل مذاب حل نمي شوند ولي در دماي بالا امكان حل شدن آنها وجود دارد .با حل شدن اين جوانه ها مراكز جوانه زني داخل مذاب كمتر شده رشد دانه از تعداد كمي جوانه صورت مي گيرد.زياد از حد بودن فوق گداز دربيشتر مواقع علاوه بر انكه سياليت بالاتري را براي ما ندارد حتي ممكن است باعث كاهش سياليت هم بشود بدين صورت كه در اثر واكنش با مواد نسوز ويا قالب و ايجاد اكسيد ها وتركيبات بين فلزي .با فوق گداز بالا گاز بيشتري در مذاب حل مي شود وعيوب كريستالي مانند ماسه سوزي ترك خوردگي سطحي ،پوسته اي شدن و... بيشتر مي شود.براي انتخاب درجه حرارت فوق گداز مناسب بايد به موارد زير توجه داشت.
حداقل ضخامت قطعه ريختگي
تاثير عناصر آليژي (معمولا" عناصر آلياژي سياليت را كم مي كنند.)
امكانات اجرايي
مواد و لوازم مورد نياز:
بوته گرافيتي
لوازم قالب گيري،مدل چوبي
وسائل متالوگرافي
شمش آلومينيم
شيوه انجام آزمايش:
ابتدا شارژ مورد نظر را در بوته قرار داده ذوب مي كنيم .قالب هايي را از ماسه تر وماسه co2تهيه مي كنيم همچنين از يك قالب فلزي ويك قالب فلزي خنك شونده با آب نيز استفاده مي كنيم.مذاب را در دما هاي 750و800و850و950 ريخته گري مي كنيم.نمونه ها را خارج كرده وبراي مشاهده ماكروسكوپي آماده مي كنيم.
بحث ونتيجه گيري :
در نتيجه ساختار درشد دانه مي شود.در قطعاتي كه به روش ريخته گري توليد مي شوند سرعت سرد شدن در قسمتهاي نازك نسبت به قسمتهاي ضخيم بيشتر است.چنانچه مذاب داراي درجه حرارت فوق ذوب مناسبي نباشد ممكن است مذاب قبل از رسيدن به قسمتهاي نازك منجمد شود وقطعه ناقص شود.با افزايش فوق گداز منطقه ستوني در قطعه بيشتر مي شود
آزمايش شماره 3
اندازه گيري سرعت
آزمايش شماره 3
اندازه گيري سرعت
هدف: از انجام اين آزمايش تعيين سرعت وعوامل موثر بر آن
تئوري آزمايش:
بطوركلي زمان يك قطعه ريختگي ويا سرعت بسيار مهم است.به عنوان مثال در ريخته گري مداوم زمان شمش در حقيقت سرعت خروج شمش از سيستم وسرعت توليد را تعيين مي كندكه هم از جنبه اقتصادي وهم از نظر طراهي ماشين ريخته گري مداوم اهميت دارد. وقتي فلز مذاب به داخل قالب ريخته شد بلا فاصله پوسته جامدي تشكيل مي شود كه با گذشت هادی جاویدان زمان در اثر انتقال حرارت آزاد شده از طرف قالب ضخامت آن افزايش مي يابد.توزيع درجه حرارت وتغييرات آن به فاصله از ديواره قالب وزمان بستگي دارد.براي ساده تر شدن مسئله فلز خالص را در يك قالب نسبتا"عايق در نظر مي گيريم . فرض ميشود كه شرايط انتقال حرارت يك بعدي است و مذاب فلز خالص درست در نقطعه ذوبش داخل قالب ريخته شده وبه مجرد اينكه مذاب با سطح قالب تماس پيدا كند،دماي سطح قالب به نقطه ذوب فلز مي رسد.بنابر اين تحت چنين شرايطي تنها مقاومت حرارتي ،خود قالب است براي بدست آوردن توزيع درجه حرارت لازم است معادله ديفرانسيل زير حل شود:
براي محاسبه زمان يك قطعه مي توانيم ضخامت جامت يك قطعه را به حجم و سطحي كه انتقال حرارت از آن صورت مي گيرد مربوط كنيم .براي قطعات ريخته گري ساده فرمول به صورت زير است:
رابـ ـطه بالا نشان مي دهد كه ضخامت پوسته جامد تشكيل شده نسبت به
به صورت خطي تغيير مي كند.بنابر اين اگر نتايج آزمايش تجربي را در اين مقياس رسم كنيم از روي خط بدست آمده مي توان مقدار ثابت چرنيف را بدست آورد.همچنين اين رابـ ـطه نشان مي دهد كه در ابتدا سرعت زياد وسپس در اثر تشكيل پوسته جامد كاهش مي يابد.اثر فوق گدازدراين رابـ ـطه را مي توان بدين صورت در نظر گرفت كه تا از بين رفتن فوق گداز مذاب شروع نمي شود.بنابر اين منحني تغييرات پوسته جامد بر حسب زمان به شكل زير در مي آيد:
براي اندازه گيري سرعت روشهاي مختلفي وجود دارد كه از آن جمله مي توان به موارد زير اشاره نمود
روش خالي كردن مذاب
استفاده از فلز محلول در مذاب
استفاده از فلز نا محلول در مذاب
مواد ولوازم مورد نياز
شمش آمومينيم خالص تجاري10 كيلوگرم
فلز روي خالص 2كيلوگرم
بوته گرافيتي5عدد
كورنومتر
نحوه انجام آزمايش
ابدا شارژ مورد نظر را ذوب مي كنيم .بعد از پيش گرم كردن بوته هاي كوچك گرافيتي مذاب را داخل هر يك از بوته ها مي ريزيم با پر شدن بوته ها با استفاده از كرنومتر پس از گذشتن زمان هاي 8 و16و 24 و32 بوته هارا تخليه مي كنيم .اشكال بدست آمده را از وسط مي بريم وضخامت تشكيل شده را اندازه مي گيريم.در مرحله بعدي همراه با شارژآلومينيم ،روي موردنظر را هم ذوب مي كنيم مانند روش اول بوته ها را تا نيمه از مذاب پركرده واين با ر بجاي تخليه مذاب پس از زمان مشخص روي را اضافه مي كنيم .پس از كامل نمونه ها را از وسط بريده ضخامت قسنتي از مذاب كه به صورت خالص منجمد شده واز قسمت محلول با روي متمايز است را اندازه مي گيريم.در روش سوم به جاي استفاده از روي از سرب به عنوان يك فلز نامحلول استفاده مي كنيم .بدين صورت كه پس از پر شدن بوته ها در فواصل معيين تكه هاي كوچك سرب را اضافه مي كنيم.پس از برش نمونه ها قسمتي كه قبل از اضافه شدن سرب منجمد شده كاملا"مشخص است.داده هاي بدست آمده از آزمايش هاي فوق را بر روي نمودار رسم مي كنيم وثابت چرنيف را بدست مي آوريم.
بحث ونتيجه گيري :
همان طور كه از نتايج بدست آمده از آزمايش ها مشخص است ضخامت لايه منجمد شده از كناره قالب با يك ضريب مشخصي افزايش مي يابد .البته از خطا هاي موجود مانندعدم كنترل دماي بارريزي ،عدم كنترل دقيق زمان ،عدم تخليه سريع مذاب و... نبايد قافل شد.آنچه مشخص است سرعت به نوع قالب، نوع فلز، عناصر آلياژي و نوع (واگرا ، همگرا ويكنواخت)و... بستگي دارد.از اعداد به دست آمده در جدول زير مي توان نتيجه گرفت كه در ابتداي ورود مذاب به قالب بدليل سردي قالب سرعت بيشتر است اما با گذشت زمان اين سرعت كاسته مي شود و اين مهم را از روي ضخامت لايه منجمد شده مي توان تشخيص داد.
ضخامت زمان/ثانيه
mm8 8
mm19 16
mm34 24
mm60 32
ضخامت زمان/ثانيه
mm5/5 8
mm12 16
mm16 24
mm20 32
آزمايش شماره4
اثر فوق گداز بر روي سياليت مذاب
آزمايش شماره4
اثر فوق گداز بر روي سياليت مذاب
هدف:
از انجام اين آزمايش تعيين ميزان سياليت با روشهاي مختلف و تاثير فوق گداز بر روي آن. به منظور ريخته گري قطعات سالم از يک آلياژ ريختگي، شناخت سياليت ريخته گري (Casting Fluidity) آن آلياژ از اهميت خاصي برخوردار مي باشد. سياليت ريخته گري به معناي قابليت پرکنندگي قالب مي باشد، که با اندازه گيري مسافت طي شده توسط مذاب در قالب مخصوص اين آزمايش، ميزان آن مشخص مي گردد. سياليت ريخته گري علاوه بر سياليت فيزيکي مذاب به عوامل ديگري نيز ارتباط دارد. فلز مذاب در هنگام حركت درون قالب با پديده هاي انتقال حرارت از ديواره هاي قالب و پيامدهاي آن همچون افزايش گرانروي، كاهش سرعت، از ديواره ها ودر نهايت كامل روبرو خواهد بود. شدت اين پديده ها نبايد به قدري باشد كه از پر شدن كامل قالب جلوگيري كند. دماي فوق گداز و دماي پيشگرم قالب ريخته گري دو پارامتر موثر بر سياليت ريخته گري هستند که به راحتي توسط ريخته گران قابل کنترل مي باشندعموماَ، مي توان با افزايش درجه حرارت فوق گداز و پيشگرم قالب، سياليت را افزايش داد. اما بايستي توجه داشت که با افزايش درجه حرارت فوق گداز، واكنشهاي تركيبي بين مذاب، قالب ومحيط نيز بيشتر شده و باعث تشكيل ويا ورود انواع اكسيدها و آخالها به مذاب شده و باعث كاهش تدريجي خواص قطعه خواهد شد. بنابراين دانستن حداقل دماي فوق گدازي که داراي سياليت کافي باشد، حائز اهميت است.
تئوري آزمايش:
مقاومت مايع در برابر حركت در يك مسير را گران روي مي گويند.با اين تعريف مي توان نتيجه گرفت هرچه گران روي بيشتر سياليت كمتر و بلعكس. موارد زير را در مورد گران روي مواد آلي مايع وفلزات مي توان استنباط كرد.
گران روي فلزات مايع تا حدودي به شعاع اتمي فلزات بستگي داشته وبا افزايش آن كاهش مي يابد.
گران روي فلزات مايع با درجه حرارت رابـ ـطه معكوس دارد وبا افزايش دما كاهش مي يابد.
تركيب شيميايي عناصر محلول در مذاب با توجه به ساختار جامد آن در گران روي نقش موئثري دارد.
سياليت عبارت است از توانايي يا قابليت پر كردن قالب تحت سرعت بارريزي معين توسط فلز مذاب.سياليت به دو فاكتور اساسي بستگي دارد.
فاكتور متالوژيكي
فاكتور تكنولوژيكي
فاكتور متالوژيكي مربوط به خصوصيات فلز مي باشد كه از جمله آن مي توان به تركيب شيميايي مذاب، جوش گداز، يوسكوزيته ي مذاب ، تنشهاي سطحي مذاب، فيلم هاي اكسيدي و... اشاره كرد . براي فلزاتي با پوسته اي سياليت به مراتب بيشتر از فلزاتي با خميري است.با افزايش فوق گداز سياليت مذاب بيشتر مي شود. اگر فوق گداز از يك حدي بالا تر رود جذب گاز واحتمال واكنش مذاب با جداره نسوز بالاتر ميرود.
پارامترهاي تكنولوژيكي
مواد قالب
كيفيت سطحي قالب
استفاده از پوشش
و...
روشهاي اندازه گيري سياليت:
از آنجا كه سياليت را نمي توان جزء يكي از خواص فيزيكي دانست از اين رو آزمايش هاي مختلفي براي تعيين سياليت بر مبناي مقايسه و بيشتر بر اساس لوازم ومواردي است كه در كارگاه به كار مي رود.آزمايش هاي اوليه توسط clark
و krynitsky انجام گرفت كه مستقم مذاب را در يك كانال افقي وارد مي كردندوسپس اين آزمايش جهت تقليل طول كانال به سيستم مارپيچ در آمد كه هنوز هم در صنعت مورده استفاده قرار مي گيرد.در اين روش مذاب در قالب مارپيچي ريخته شده وطول پيموده شده توسط آن را انازه گيري مي كنند.در روش ديگر كه روش آزمايش سطح نام دارد مزاب مسير مسطحي را طي مي كند.به هر حال انتخاب روش به تجربه ونوع متغيير هاي مختلف فيزيكي (درجه حرارت)وشيميايي(تركيب )بستگي دارد.
مواد ولوازم مورد نياز:
شمش آلومينيم – سيليسيم 12%
وبوته گرافيتي
مدل سياليت ومتر اندازه گيري
حدود 8كيلوگرم از آلياژ مورد نظر را ذوب مي كنيم .پنج قالب اسپيرال آماده كرده مذاب را در دماهاي 700،740،780،820،870 در جه سانتيگراد درون قالب ها مي ريزيم .پس از قالب ها را تخلي كرده وطول هاي ايجاد شده توسط مذاب را اندازه مي گيريم اعداد را روي نمودار مشخص مي كنيم.
بحث ونتيجه گيري:
مسافت طي شده دما درجه سانتيگراد
Cm 120 870
Cm 105 820
Cm 78 780
Cm 58 740
Cm 50 700
همان طور كه در جدول بالا ديده مي شود با افزايش دما مسافت طي شده توسط مذاب بيشتر است و در واقع سياليت مذاب بيشتر است . اما همان طور كه قبلا" گفته شد افزايش دما داراي معايبي از جمله بالا رفتن اكسيداسيون مذاب است.
همچنين ميداني اين مواد باعث پاين آمدن سياليت مي شوند .پس در تجزيه وتحليل اثر فوق گداز بر روي سياليت نبايد اين معايب فراموش شود . در ريخته گري قطعات عمده مشكل ضخامت هاي نازك هستند كه در صورت پايين بودن سياليت باعث خرابي قطعات مي گردد. در سياليت عوامل ديگري نيز دخيل هستند كه از جمله آنها مي توان به تر كيب شيميايي اشاره كرد. تركيب شيميايي از آن جهت مهم است كه بدانيم با قرار گرفتن آلياژ در محدود دمايي يوتكتيك از بيشتري سياليت برخوردار است . شايد اين مهم رابـ ـطه اي با نوع داشته باشد . يعني اينطور بتوان گفت كه پوسته اي كه در محدود يوتكتيك وجود دارد از بيشترين سياليت برخوردار است . اين امر در دادهاي جدول كه مربوط به آلياژ Al-Si12 به خوبي قابل فهم است . مهم ترين حسن سياليت بالا پركردن كامل قالب است به ويژه در قالب هاي فلزي.
شکل شماره :
1(دما870)
2(دما820)
3(دما780)
4(دما740)
5(دما700)
1
2
3
4
5
استاد :
تهیه وتنظیم:
هادی جاویدان
چكيده :
تاثير انواع متغير هاي ريخته گري را بر روي ريز دانگي آلیاژهای آلومینیوم مطالعه و بررسي شده است. تحقيقات نشان داده است كه عوامل متعدد و روشهاي گوناگوني جهت ريز دانگي آلياژهاي آلومينيوم وجود دارد. بطور عمده به سه روش گرمايي (1- بررسي اثر سرعت سرد كردن بر ساختار مقاطع ريختگي
2- بررسي اثر درجه حرارت فوق گداز بر ساختار مقاطع ريختگي
) ، شيميايي (3- مواد جوانه زا)4- اندازه گيري سرعت
5- بررسي جهت دار در فلز خالص تجاري6- تاثیر مواد جوانه زابر ساختار مقاطع ریخته گری
تقسيم بندي مي شوند. در پروژه حاضر عوامل و روشهاي گوناگون به طور مطلوبي بررسي شده و مذاب است بطور عملي آزمايش گردیده است. به اين منظور 6 نمونه ریخته شده و مورد بررسيهاي ماكروسكوپي قرار گرفتند.
عموما ساختارهای ریز دانه دارای خواص مطلوب تری از ساختارهای درشت دانه می باشند.به این منظور همواره ریخته گران به دنبال یافتن روشهای برای ریز کردن دانه ها می باشند.اضافه کردن جوانه زا به مذاب متداول ترین روش ریز کردن دانه ها می باشد. علاوه بر این روش، عوامل و روشهای دیگری نیز برای ریز کردن دانه ها وجود دارد که در شرایط خاص مورد استفاده قرار می گیرند. این پژوهش در پی آن است که عوامل را به طور خلاصه بررسی نماید
آزمايش شماره 1
بررسي اثر سرعت سرد كردن بر ساختار مقاطع ريختگي
آزمايش شماره 1
بررسي اثر سرعت سرد كردن بر ساختار مقاطع ريختگي
هدف:
از انجام اين آزمايش اين است كه بفهميم سرعت سرد كردن (استفاده از مواد قالبگيري مختلف)چه اثري بر خواص وساختار مقاطع ريختگي دارد.
تئوري آزمايش:
سرعت سرد شدن به عنوان يك پارامتر مهم در قطعات ريختگي همواره مورد توجه بوده است . سرعتهاي ي مختلف باعث تغيير ريز ساختار ، اندازه دانه ، مورفولوژي سيليسيم يوتكتيكي ، فاصله بين بازوهاي دندريت و فازهاي بين فلزي و بطور كلي خواص مكانيكي آلیاژ های آلومينيم مي گردد .
براي بررسي اثر سرعت سرد كردن دو گونه آزمايش انجام شده است. تعدادی با استفاده از نمونه پله اي جهت بررسي اثر ضخامتهاي مختلف (سرعتهاي مختلف سرد شدن ) بر روي ريز دانگي و تعداد دیگری با استفاده از انواع مختلف قالب ( جنس قالب و ميزان انتقال حرارت در آن ) به بررسی اثر نوع قالب بر روي ريز دانگي پرداخته اند.
پس از بررسي نمونه ها مشاهده گرديده است با افزايش ضخامت از 5 تا 30 ميليمتر اندازه دانه ها زياد مي شود علت افزايش اندازه دانه در ضخامتهاي بالاتر افزايش زمان و كاهش سرعت سردشدن مي باشد كه منجر به ايجاد دانه هاي درشت تر در انتهاي مي گردد . با توجه به نتايج تجربی بدست آمده ( شکل (1)) مقدار افزايش اندازه دانه حدود 8 درصد مي باشد. [1]
شکل (1) نتايج حاصل از اتدازه دانه در ضخامت مختلف نمونه پله اي[1]
براي بررسی اثر نوع قالب نمونه هايي در قالب هاي ماسه اي و فلزي ریخته شده و نتايج حاصل را بر روي اندازه دانه در جدول (1) مشاهده مي كنيم:
جدول (1)تاثير سرعت سرد شدن با تغيير نوع قالب و دمای فوق گداز بر روي اندازه دانه های نمونه های آلومینیومی ریخته شده:
با توجه به مدت زمان بسيار كم آن از اهميت بسزايي برخوردار است .با ريخته شدن مذاب در داخل قالب و انتقال حرارت آن از بدنه قالب دماي مذاب پايين مي رود تا جايي كه به دماي زير نقطه تعادلي مي رسد در اين لحظه از نظر ترموديناميكي انرژي آزاد جامد كمتر از مذاب است وباعث منجمد شدن مذاب ميگردد.فرايند طي دو مرحله رخ مي دهد
1- مرحله جوانه زني يا تشكيل جوانه هاي پايدار
2- مرحله رشد جوانه هاي پايدار
جوانه هاي به وجود آمده در مذاب نيز بر دو گونه هستند
1- جوانه هاي خودي يا همگن
2- جوانه هاي غير خودي يا غير همگن
در همگن جوانه ها از جنس خود مذاب هستند.تشكي هسته هاي از اين طريق نيازمند شرايط بسيار ويژه اي هستند كه در عمل هيچ وقت فراهم نمي شوديك هسته وقتي در مذاب تشكيل مي شود اول يك فصل مشترك با مذاب اطرافش به وجود مي آورد.وقتي هسته شكل مي گيرد گرماي نهان آزاد مي شود كه باعث نا پايداري اتمهاي سطحي مي شوند.اگر اندازه هسته از يك حد معيني كوچكتر باشد به طور خود به خود هسته از بين مي رود .معيار پايداري يا نا پايداري هسته ها با پارامتري به نام شعاع بحراني ياr* مشخص مي شود.اگر هسته اي شعاعش از r* بيشتر باشد پايدار مي شود ورشد مي كند و بلعكس.به طور كلي در عمل عوامل خارجي (ناخالصي ها ,ذرات اكسيتي ,نيتريدي و... جداره قالب) اجازه جوانه زني همگن را نمي دهد.تحد شرايطي كه جواززني فاز جامد از مايع به كمك عوامل خارجي صورت گيرد به آن جوانه زني غير همگن گفته مي شود.در جوانه زني غير همگن شرط اول آن است كه سطح عامل خارجي توسط مذاب خيس شود در مرحله بعد مذاب بتواند به آساني روي سطح عامل خارجي وبه كمك آن به جامد تبديل شود.بعد از تشكيل جوانه هاي پايدار مرحله رشد آغاز مي شود .به منظور كامل شدن لازم است دو نوع حرارت از سيستم گرفته شود.
1- گرماي ويژه مذاب
2- گرماي نهان ذوب
با ريخته شدن مذاب خالص در قالب حرارت آن توسط جداره ي قالب گرفته و منتقل مي شود.ابتدا مذاب در فوق تبريد قرار گرفته وبا شروع در اثر آزاد شدن گرماي نهان درجه حرارت افزايش مي يابد در اين مورد تقريبا"در نزديكي نقطه ذوب ثابت مي ماند .با توجه به جنس قالب وقدرت انتقال حرارت سه نوع دانه بندي در قطعات به وجود مي آيد كه هر كدام از اين دانه بندي ها باعث ايجاد خواص مختلفي مي شوند.
1- دانه هاي تبريدي يا چيلد
2- دانه هاي ستوني
3- دانه هاي ريز هم محور
در كنار بدنه قالب بخاطر انتقال حرارت سريع وتحت تبري بالا مراكز جوانه زني زيد شده ودانه هاي به وجود آمده بارشد سريع خود مانع رشد ديگر دانه ها شده بنابراين تعداد زيادي دانه ريز به وجود مي آيند تعدادي از اين دانه ها در فصل مشترك مذاب و جامد شروع به رشد مي كنند .اگ مذاب خالص باشد اين رشد تا مركز قطعه كشيده ميشود كه به آن ناحيه ستوني مي گويند اما اگر مضاب خالص نباشد ناخالصي هاي موجود به مركز قطعه رفته ومركز قطعه داراي غلظت بالاتري از عناصر آلياژي مي باشد اين امر باعث ايجاد تحت تركيبي وجوانه زني وتشكيل دانه هايي به صورت هم محور ويكنواخت در مركز قطعه مي شود.عواملي چون درجه بارريزي ,دماي قالب عناصر آليژي و... باعث به وجد آمدن شكل هاي مختلفي از دانه بندي مي شود. اكثر خواص مكانيكي به دو ناحيه هم محور وستوني بستگي دارند زيرا ناحيه تبريدي ضخامتش بسيار كم است.
وسايل وابزازهاي مورد نياز:
1-
2- قالب فلزي وقالب فلزي خنك شونده با آب
3- ابزارهاي ريخته گري وقالب گيري
4- مدل چوبي
5- ماسه قالب گيري
6- ابزار هاي برش وآماده سازي نمونه متالوگرافي
7- بوته گرافيتي
8- ميكروسكوپ متالوژيكي
9- آلومينيم خالص
10- محلول اچ ماكروسكوپي
HF 15cc +HCL45cc+HNO315cc+H2O25cc
شيوه انجام آزمايش:
مشخصات زير آماده مي كنيم
قالب فلزي در دماي محيط
قالب فلزي خنك شونده با آب
قالب ماسه اي (خشك,نيمه خشك وتر)
قالب ماسه اي co2
با توجه به ابعاد قالب شارژ مناسب را آماده مي كنيم.شارژ را داخل بوته ي گرافيتي قرار داده و ذوب مي كنيم.سپس ذوب را در دماي 750 درجه سانتيگراد درون قالب ها ريخته گري مي كنيم.بعد از قالبها را تخليه مي كنيم ونمونه هاي متالوگرافي به فاصله 2سانتيمتر از انتهاي قطعات جدا مي كنيم.نمونه ها را اچ ماكروسكوپي كرده وسطح آنها را مورده مطالعه قرار مي دهيم.
بحث ونتيجه گيري :
همان طور كه در قسمت تئوري آزمايش گفته شد سه نوع دانه بندي در قطعات ديده مي شود.دتقريبا"در همه ي نمونه ها دانه هاي تبريدي قابل روئت است.در قالب هاي فلزي وفلزي آبگرددانه هاي ستوني تا قسمت مركزي كشيده شده اند اما در مركز قطعات ناحيه هم محور ديده مي شود كه به خاطر عدم خالص بودن مذاب است.در قالب هاي ماسه اي ريز دانه گي خوبي ديده مي شود اما طبق انچه در قسمت تئوري گفته شد دانه هاي ستوني در قطعات ديده نمي شود .براي اين امر مي تواد سه دليل آورد اول آنكه مذاب خالص نبوده وحاوي مقداري در خوره توجه از عنصر سيليسيم بوده .ذرات سيليسيم مانند جوانه زا ومراكز جوانه زني عمل كرده دوم آنكه دما كنترل نشده براي توضيح اين قسمت به قالب ماسه اي تر دقت كنيد .اندازه دانه ها كمي بزرگ تر از حد متعارف هستند علت اين امر دماي فوق ذوب بالا در هنگام ريخته گري اين قالب بوده(اين قالب اولين قالبي بوده كه ريخته گري شده)
در كل نتيجه اي كه از اين آزمايش ميتوان گرفت اين است كه با كنترل دماي ذوب وبا انتقال حرارت مناسب ودر كل سرعت كنترل شده ميتوان نوع دانه بندي وشكل آن را براي مصارف گوناگون ودر نهايت رسيدن به خواص مطلوب مكانيكي بدست آورد.
خطاهاي آزمايش:
دماي ذوب ريزي بالا وخالص نبودن مذاب از عمده دلايل به وجود آمدن خطا در نتايج اين آزمايش شده.كنترل اين شرايط در صورت وجود امكانات مناسب آزمايشگاهي كاري بسي آسان مي باشد.تهيه نمونه هاي متالوگرافي با توجه به سادگي آن از اهميت ويژه اي برخوردار است .در حين ريخته گري قالب ها با توجه به تعدي قالب ها افت درجه حرارت انكار ناپذير است .چه بسا قالبهاي انتهايي با فوق ذوب كمتري ريخته شوندكه اين امر از ديگر مشكلات اين آزمايش مي باشد.براي حل اين مشكل مي توان از بوته هاي متعدد كه ذوب مورد نياز هر قالب را تعمين كنند استفاده كرد.
قالب ماسهای تر ماسه ای تر دما890 ماسهای تردما780
ماسه ای تر دما740 ماسه تر ماسه چراغی دما 890
ماسه چراغی دما 840 ماسه چراغی دما 780 ماسه چراغی دما740
ماسه چراغی دما 720 قالب co دما840 قالب co دما780
قالب co دما720 قالب فلزی قالب فلزیپیش گرم
قالب فلزی آبگرد ماسهای خشک دما840 ماسهای خشک دما840
آزميش شماره 2
بررسي اثر درجه حرارت فوق گداز بر ساختار مقاطع ريختگي
آزميش شماره 2
بررسي اثر درجه حرارت فوق گداز بر ساختار مقاطع ريختگي
هدف :
از انجام اين آزمايش بررسي چگونگي اثر گزاري فوق ذوب برخواص وساختار مقاطع ريختگي است .
تئوري آزمايش:
از جمله پارامتر هايي كه در ريخته گري فلزات و آلياژ ها حائز اهميت است درجه حرارت فوق گداز مي باشد.در مورد قطعاتي كه داراي اشكال پيچيده اي بوده وتنها به روش ريخته گري قابل توليد هستند ازجمله عوامل تعيين كننده در توليد قطعات سالم انتخاب درجه حرارت فوق گداز مناسب است.جوانه هاي غير همگن در دماي بالاي دماي ذوب پايدار هستندوداخل مذاب حل نمي شوند ولي در دماي بالا امكان حل شدن آنها وجود دارد .با حل شدن اين جوانه ها مراكز جوانه زني داخل مذاب كمتر شده رشد دانه از تعداد كمي جوانه صورت مي گيرد.زياد از حد بودن فوق گداز دربيشتر مواقع علاوه بر انكه سياليت بالاتري را براي ما ندارد حتي ممكن است باعث كاهش سياليت هم بشود بدين صورت كه در اثر واكنش با مواد نسوز ويا قالب و ايجاد اكسيد ها وتركيبات بين فلزي .با فوق گداز بالا گاز بيشتري در مذاب حل مي شود وعيوب كريستالي مانند ماسه سوزي ترك خوردگي سطحي ،پوسته اي شدن و... بيشتر مي شود.براي انتخاب درجه حرارت فوق گداز مناسب بايد به موارد زير توجه داشت.
حداقل ضخامت قطعه ريختگي
تاثير عناصر آليژي (معمولا" عناصر آلياژي سياليت را كم مي كنند.)
امكانات اجرايي
مواد و لوازم مورد نياز:
بوته گرافيتي
لوازم قالب گيري،مدل چوبي
وسائل متالوگرافي
شمش آلومينيم
شيوه انجام آزمايش:
ابتدا شارژ مورد نظر را در بوته قرار داده ذوب مي كنيم .قالب هايي را از ماسه تر وماسه co2تهيه مي كنيم همچنين از يك قالب فلزي ويك قالب فلزي خنك شونده با آب نيز استفاده مي كنيم.مذاب را در دما هاي 750و800و850و950 ريخته گري مي كنيم.نمونه ها را خارج كرده وبراي مشاهده ماكروسكوپي آماده مي كنيم.
بحث ونتيجه گيري :
در نتيجه ساختار درشد دانه مي شود.در قطعاتي كه به روش ريخته گري توليد مي شوند سرعت سرد شدن در قسمتهاي نازك نسبت به قسمتهاي ضخيم بيشتر است.چنانچه مذاب داراي درجه حرارت فوق ذوب مناسبي نباشد ممكن است مذاب قبل از رسيدن به قسمتهاي نازك منجمد شود وقطعه ناقص شود.با افزايش فوق گداز منطقه ستوني در قطعه بيشتر مي شود
آزمايش شماره 3
اندازه گيري سرعت
آزمايش شماره 3
اندازه گيري سرعت
هدف: از انجام اين آزمايش تعيين سرعت وعوامل موثر بر آن
تئوري آزمايش:
بطوركلي زمان يك قطعه ريختگي ويا سرعت بسيار مهم است.به عنوان مثال در ريخته گري مداوم زمان شمش در حقيقت سرعت خروج شمش از سيستم وسرعت توليد را تعيين مي كندكه هم از جنبه اقتصادي وهم از نظر طراهي ماشين ريخته گري مداوم اهميت دارد. وقتي فلز مذاب به داخل قالب ريخته شد بلا فاصله پوسته جامدي تشكيل مي شود كه با گذشت هادی جاویدان زمان در اثر انتقال حرارت آزاد شده از طرف قالب ضخامت آن افزايش مي يابد.توزيع درجه حرارت وتغييرات آن به فاصله از ديواره قالب وزمان بستگي دارد.براي ساده تر شدن مسئله فلز خالص را در يك قالب نسبتا"عايق در نظر مي گيريم . فرض ميشود كه شرايط انتقال حرارت يك بعدي است و مذاب فلز خالص درست در نقطعه ذوبش داخل قالب ريخته شده وبه مجرد اينكه مذاب با سطح قالب تماس پيدا كند،دماي سطح قالب به نقطه ذوب فلز مي رسد.بنابر اين تحت چنين شرايطي تنها مقاومت حرارتي ،خود قالب است براي بدست آوردن توزيع درجه حرارت لازم است معادله ديفرانسيل زير حل شود:
براي محاسبه زمان يك قطعه مي توانيم ضخامت جامت يك قطعه را به حجم و سطحي كه انتقال حرارت از آن صورت مي گيرد مربوط كنيم .براي قطعات ريخته گري ساده فرمول به صورت زير است:
رابـ ـطه بالا نشان مي دهد كه ضخامت پوسته جامد تشكيل شده نسبت به
به صورت خطي تغيير مي كند.بنابر اين اگر نتايج آزمايش تجربي را در اين مقياس رسم كنيم از روي خط بدست آمده مي توان مقدار ثابت چرنيف را بدست آورد.همچنين اين رابـ ـطه نشان مي دهد كه در ابتدا سرعت زياد وسپس در اثر تشكيل پوسته جامد كاهش مي يابد.اثر فوق گدازدراين رابـ ـطه را مي توان بدين صورت در نظر گرفت كه تا از بين رفتن فوق گداز مذاب شروع نمي شود.بنابر اين منحني تغييرات پوسته جامد بر حسب زمان به شكل زير در مي آيد:
براي اندازه گيري سرعت روشهاي مختلفي وجود دارد كه از آن جمله مي توان به موارد زير اشاره نمود
روش خالي كردن مذاب
استفاده از فلز محلول در مذاب
استفاده از فلز نا محلول در مذاب
مواد ولوازم مورد نياز
شمش آمومينيم خالص تجاري10 كيلوگرم
فلز روي خالص 2كيلوگرم
بوته گرافيتي5عدد
كورنومتر
نحوه انجام آزمايش
ابدا شارژ مورد نظر را ذوب مي كنيم .بعد از پيش گرم كردن بوته هاي كوچك گرافيتي مذاب را داخل هر يك از بوته ها مي ريزيم با پر شدن بوته ها با استفاده از كرنومتر پس از گذشتن زمان هاي 8 و16و 24 و32 بوته هارا تخليه مي كنيم .اشكال بدست آمده را از وسط مي بريم وضخامت تشكيل شده را اندازه مي گيريم.در مرحله بعدي همراه با شارژآلومينيم ،روي موردنظر را هم ذوب مي كنيم مانند روش اول بوته ها را تا نيمه از مذاب پركرده واين با ر بجاي تخليه مذاب پس از زمان مشخص روي را اضافه مي كنيم .پس از كامل نمونه ها را از وسط بريده ضخامت قسنتي از مذاب كه به صورت خالص منجمد شده واز قسمت محلول با روي متمايز است را اندازه مي گيريم.در روش سوم به جاي استفاده از روي از سرب به عنوان يك فلز نامحلول استفاده مي كنيم .بدين صورت كه پس از پر شدن بوته ها در فواصل معيين تكه هاي كوچك سرب را اضافه مي كنيم.پس از برش نمونه ها قسمتي كه قبل از اضافه شدن سرب منجمد شده كاملا"مشخص است.داده هاي بدست آمده از آزمايش هاي فوق را بر روي نمودار رسم مي كنيم وثابت چرنيف را بدست مي آوريم.
بحث ونتيجه گيري :
همان طور كه از نتايج بدست آمده از آزمايش ها مشخص است ضخامت لايه منجمد شده از كناره قالب با يك ضريب مشخصي افزايش مي يابد .البته از خطا هاي موجود مانندعدم كنترل دماي بارريزي ،عدم كنترل دقيق زمان ،عدم تخليه سريع مذاب و... نبايد قافل شد.آنچه مشخص است سرعت به نوع قالب، نوع فلز، عناصر آلياژي و نوع (واگرا ، همگرا ويكنواخت)و... بستگي دارد.از اعداد به دست آمده در جدول زير مي توان نتيجه گرفت كه در ابتداي ورود مذاب به قالب بدليل سردي قالب سرعت بيشتر است اما با گذشت زمان اين سرعت كاسته مي شود و اين مهم را از روي ضخامت لايه منجمد شده مي توان تشخيص داد.
ضخامت زمان/ثانيه
mm8 8
mm19 16
mm34 24
mm60 32
ضخامت زمان/ثانيه
mm5/5 8
mm12 16
mm16 24
mm20 32
آزمايش شماره4
اثر فوق گداز بر روي سياليت مذاب
آزمايش شماره4
اثر فوق گداز بر روي سياليت مذاب
هدف:
از انجام اين آزمايش تعيين ميزان سياليت با روشهاي مختلف و تاثير فوق گداز بر روي آن. به منظور ريخته گري قطعات سالم از يک آلياژ ريختگي، شناخت سياليت ريخته گري (Casting Fluidity) آن آلياژ از اهميت خاصي برخوردار مي باشد. سياليت ريخته گري به معناي قابليت پرکنندگي قالب مي باشد، که با اندازه گيري مسافت طي شده توسط مذاب در قالب مخصوص اين آزمايش، ميزان آن مشخص مي گردد. سياليت ريخته گري علاوه بر سياليت فيزيکي مذاب به عوامل ديگري نيز ارتباط دارد. فلز مذاب در هنگام حركت درون قالب با پديده هاي انتقال حرارت از ديواره هاي قالب و پيامدهاي آن همچون افزايش گرانروي، كاهش سرعت، از ديواره ها ودر نهايت كامل روبرو خواهد بود. شدت اين پديده ها نبايد به قدري باشد كه از پر شدن كامل قالب جلوگيري كند. دماي فوق گداز و دماي پيشگرم قالب ريخته گري دو پارامتر موثر بر سياليت ريخته گري هستند که به راحتي توسط ريخته گران قابل کنترل مي باشندعموماَ، مي توان با افزايش درجه حرارت فوق گداز و پيشگرم قالب، سياليت را افزايش داد. اما بايستي توجه داشت که با افزايش درجه حرارت فوق گداز، واكنشهاي تركيبي بين مذاب، قالب ومحيط نيز بيشتر شده و باعث تشكيل ويا ورود انواع اكسيدها و آخالها به مذاب شده و باعث كاهش تدريجي خواص قطعه خواهد شد. بنابراين دانستن حداقل دماي فوق گدازي که داراي سياليت کافي باشد، حائز اهميت است.
تئوري آزمايش:
مقاومت مايع در برابر حركت در يك مسير را گران روي مي گويند.با اين تعريف مي توان نتيجه گرفت هرچه گران روي بيشتر سياليت كمتر و بلعكس. موارد زير را در مورد گران روي مواد آلي مايع وفلزات مي توان استنباط كرد.
گران روي فلزات مايع تا حدودي به شعاع اتمي فلزات بستگي داشته وبا افزايش آن كاهش مي يابد.
گران روي فلزات مايع با درجه حرارت رابـ ـطه معكوس دارد وبا افزايش دما كاهش مي يابد.
تركيب شيميايي عناصر محلول در مذاب با توجه به ساختار جامد آن در گران روي نقش موئثري دارد.
سياليت عبارت است از توانايي يا قابليت پر كردن قالب تحت سرعت بارريزي معين توسط فلز مذاب.سياليت به دو فاكتور اساسي بستگي دارد.
فاكتور متالوژيكي
فاكتور تكنولوژيكي
فاكتور متالوژيكي مربوط به خصوصيات فلز مي باشد كه از جمله آن مي توان به تركيب شيميايي مذاب، جوش گداز، يوسكوزيته ي مذاب ، تنشهاي سطحي مذاب، فيلم هاي اكسيدي و... اشاره كرد . براي فلزاتي با پوسته اي سياليت به مراتب بيشتر از فلزاتي با خميري است.با افزايش فوق گداز سياليت مذاب بيشتر مي شود. اگر فوق گداز از يك حدي بالا تر رود جذب گاز واحتمال واكنش مذاب با جداره نسوز بالاتر ميرود.
پارامترهاي تكنولوژيكي
مواد قالب
كيفيت سطحي قالب
استفاده از پوشش
و...
روشهاي اندازه گيري سياليت:
از آنجا كه سياليت را نمي توان جزء يكي از خواص فيزيكي دانست از اين رو آزمايش هاي مختلفي براي تعيين سياليت بر مبناي مقايسه و بيشتر بر اساس لوازم ومواردي است كه در كارگاه به كار مي رود.آزمايش هاي اوليه توسط clark
و krynitsky انجام گرفت كه مستقم مذاب را در يك كانال افقي وارد مي كردندوسپس اين آزمايش جهت تقليل طول كانال به سيستم مارپيچ در آمد كه هنوز هم در صنعت مورده استفاده قرار مي گيرد.در اين روش مذاب در قالب مارپيچي ريخته شده وطول پيموده شده توسط آن را انازه گيري مي كنند.در روش ديگر كه روش آزمايش سطح نام دارد مزاب مسير مسطحي را طي مي كند.به هر حال انتخاب روش به تجربه ونوع متغيير هاي مختلف فيزيكي (درجه حرارت)وشيميايي(تركيب )بستگي دارد.
مواد ولوازم مورد نياز:
شمش آلومينيم – سيليسيم 12%
وبوته گرافيتي
مدل سياليت ومتر اندازه گيري
حدود 8كيلوگرم از آلياژ مورد نظر را ذوب مي كنيم .پنج قالب اسپيرال آماده كرده مذاب را در دماهاي 700،740،780،820،870 در جه سانتيگراد درون قالب ها مي ريزيم .پس از قالب ها را تخلي كرده وطول هاي ايجاد شده توسط مذاب را اندازه مي گيريم اعداد را روي نمودار مشخص مي كنيم.
بحث ونتيجه گيري:
مسافت طي شده دما درجه سانتيگراد
Cm 120 870
Cm 105 820
Cm 78 780
Cm 58 740
Cm 50 700
همان طور كه در جدول بالا ديده مي شود با افزايش دما مسافت طي شده توسط مذاب بيشتر است و در واقع سياليت مذاب بيشتر است . اما همان طور كه قبلا" گفته شد افزايش دما داراي معايبي از جمله بالا رفتن اكسيداسيون مذاب است.
همچنين ميداني اين مواد باعث پاين آمدن سياليت مي شوند .پس در تجزيه وتحليل اثر فوق گداز بر روي سياليت نبايد اين معايب فراموش شود . در ريخته گري قطعات عمده مشكل ضخامت هاي نازك هستند كه در صورت پايين بودن سياليت باعث خرابي قطعات مي گردد. در سياليت عوامل ديگري نيز دخيل هستند كه از جمله آنها مي توان به تر كيب شيميايي اشاره كرد. تركيب شيميايي از آن جهت مهم است كه بدانيم با قرار گرفتن آلياژ در محدود دمايي يوتكتيك از بيشتري سياليت برخوردار است . شايد اين مهم رابـ ـطه اي با نوع داشته باشد . يعني اينطور بتوان گفت كه پوسته اي كه در محدود يوتكتيك وجود دارد از بيشترين سياليت برخوردار است . اين امر در دادهاي جدول كه مربوط به آلياژ Al-Si12 به خوبي قابل فهم است . مهم ترين حسن سياليت بالا پركردن كامل قالب است به ويژه در قالب هاي فلزي.
شکل شماره :
1(دما870)
2(دما820)
3(دما780)
4(دما740)
5(دما700)
1
2
3
4
5