آلومینیوم یکی از عناصر گروه سوم در جدول تناوبی است . مهمترین آلیاژهای صنعتی و تجارتی آلومینیوم عبارتند از : آلیاژهای این عنصر و عناصری مانند منیزیم، سیلیسیم، و مس. Al آلیاژ های آن به دلیل نقطه ذوب پایین و برخورداری از سیالیت بالنسبه خوب وهمچنین گسترش خواص مکانیکی وفیزیکی دراثر آلیاژ سازی وقبول پدیده های عملیات حرارتی و عملیات مکانیکی، در صنایع امروز اهمیت زیادی برخوردارند و روز به روز موارد مصرف این آلیاژها توسعه می یابد.
برخی از ویژگیهای مطلوب و جالب توجه آلیاژهای Al عبارتند از: جذب لرزش (دمپینگ)، وزن نسبتاً کم، قابلیت انعطاف، استحکام دینامیکی خوب، استمرار استحکام، قابلیت تغییر شکل بالا، مقاومت در برابر ترک، عدم شکنندگی در درجه حرارتهای خیلی پایین، مقاومت سایشی مطلوب، پایداری شکل، توزیع تنش مطلوب، به صرفه بودن طراحی قطعات ریختگی آلومینیم از لحاظ اقتصادی، هدایت حرارتی بالا، غیر قابل اشتعال بودن، هدایت الکتریکی قابل قبول، مقاومت در برابر اتصال کوتاه، ظرفیت حرارتی زیاد، مقاومت در برابر آب دریا وخوردگی، داشتن سطح تزیینی و براق، غیر سمی بودن، قابلیت انعکاس بالا، کیفیت فرزکاری مطلوب، بازیابی آسان و سیالیت مطلوب در هنگام ریخته‌گری. هر کدام از این ویژگیها باعث شده است تا قطعات ریختگی Al ، جایگزین آلیاژهای تجاری دیگر در صنعت شود.
آلیاژهای Al در اولین مرحله به دو دسته تقسیم میگردند:
١- آلیاژهای نوردی٢- آلیاژ های ریختگی، آلیاژ ریختگیAl از طرق مختلف ریختگری (ماسه ای،پوسته ای ،فلزی،تحت فشار)شکل می‌گیرند و بطورمستقیم و یا بعد از عملیات حرارتی در صنعت استفاده می شوند . مواد مختلفی که در ریختگری آلیاژهای Al بکار میروند، بر اساس نوع ترکیب خواسته شده و شرایط ترمودینامیکی عبارتند از: شمش‌های اولیه، شمش های دوباره ذوب، قراضه‌ها، برگشتیها، و آلیاژسازها.
تفاوت عمده بین شمش های اولیه و شمش های دوباره ذوب آن است که شمش های اولیه که از کارخانجات ذوب بدست می آیند حاوی مقادیر زیادی ناخالصی و گاز می باشند که تاثیر منفی و نامطلوب در قطعه ایجاد می کنند، در حالی که شمش های ثانویه در اثر خروج ناخالصی ها و سایر موارد (بر اساس تصفیه)از کیفیت ترکیبی برتری برخوردار می‌باشند.در ریخته‌گری آلیاژهای Al، بسیاری از عناصر به صورت ناخالصی‌های فلزی، ترکیبات بین فلزی، گازهاو اینکلوژنها از منابع متنوع و متعدد به مذاب افزوده می‌شود که در صورت عدم کنترل دقیق برآنها ویا انجام عملیات خاص جهت حذف این مواد ویا تقلیل خواص مضر آن، آلیاژ ریخته شده از کیفیت مطلوب برخوردار نخواهد بود. وجود مواد اکسیدی، حبابهای گازی، و درشت بودن شبکه از جمله مسائلی است که در ذوب Al همواره مورد توجه و بررسی قرار می گیرد. عملیات کیفی درمذابAl به دسته های مختلف تقسیم میگردد:
١-کیفیت ترکیب ٢-گاززدایی )با گازهای بی اثر،با کلرو ترکیبات قابل تبخیر آن و یا به روش ذوب در خلاء)٣-اکسیژن زدایی (خارج کردن مواد غیر فلزی با فلاکس ها).
به دلیل اشکالات متالورژیکی ناشی از مصرف فلاکس‌ها، سیستم فیلتر کردن در صنایع Al توسعه روزافزون یافته است و این امر با استفاده از مواد متخلخل در سیستم راهگاهی و یا در مخازن نگهداری مذاب و یا در سیستمهای فیلتر مجزا انجام می‌گیرد که هر یک در نوع خود از مزایا و محدودیت هایی برخوردار است .
ساختمان ریختگی آلیاژ های Al:
ساختمان ریختگی آلیاژهای Al دقیقاً به کلیه اعمال اساسی و کیفی در جریان ذوب و ریخته‌گری Al و انجماد آن بستگی داردکه بخصوص در مورد آلیاژ های نوردی و آلیاژهایی که عملیات حرارتی معینی را پذیرا می‌شوند، مختصات نهایی و خواص عمومی آلیاژها به ساختمان قطعه پس از انجام عملیات بعدی نیز وابستگی شدید دارد.
بدیهی است ساختمان کریستالی ریز و یکنواخت، خواص مکانیکی مطلوب‌تر و اشکالات کمتری را ایجاد می‌نماید و در این میان تاثیر سرعت سرد کردن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است . در قطعات ریختگی با مقاطع یکنواخت تحت درجه حرارت بارریزی ثابت، شبکه کریستالی در قالب های ماسه ای، فلزی و تحت فشار به ترتیب ریزتر و یکنواخت‌تر میگردد. قطعاتی که مقاطع یکنواختی ندارند، با ایجاد مبرد در ماسه و تغییر سرعت سرد کردن در مقاطع مختلف به شبکه یکنواخت دست می یابند که نهایتاً زمان انجماد در تمام مقاطع یکسان می گردد و در این حالت، استفاده از منابع تغذیه برای جلوگیری از شکستگی های گرم و رفع کسری‌های ناشی از انقباض مورد توجه قرار می‌گیرد.
تعداد کانال های فرعی در توزیع یکنواخت حرارت، عامل بسیار مهمی است و از این رو استفاده از چند کانال فرعی در انجماد یکنواخت آلیاژ تاثیر خوبی دارد.
از آنجا که فاصله انجماد، شدیداً تحت تاثیر نوع آلیاژ می‌باشد، برای حذف مشکلات مربوط به فاصله انجماد زیاد و نوع انجماد خمیری، حتی‌المقدور بایستی قطر متوسط قطعه یا شمش را کاهش داد و در عین حال نیز از عوارض ناشی از سگرگاسیون ترکیبات بین فلزی در حد امکان جلوگیری نمود. از طرف دیگر ابعاد کوچکتر شمش باعث تقلیل تخلخل و حباب های ناشی از وجود گاز هیدروژن در قطعه میگردد که این امر نیز ناشی از افزایش سرعت سرد کردن است .
مشخصات قالب :
آلیاژهای Al با کلیه روش‌های مختلف ریخته‌گری (در ماسه، در گچ، پوسته‌ای و در سرامیک)و در قالب های فلزی و تحت فشار قابلیت ریخته‌گری دارند. تمام آلیاژهای صنعتی و تجارتی این عنصر بایکی از طرق فوق تولید میگردد که از آن میان، ریخته‌گری در ماسه، در قالب های فلزی و تحت فشار از گسترش بیشتری برخوردار است . به دلیل نقطه ذوب و وزن مخصوص کم این آلیاژها، قالب های مورد استفاده کمتر تحت تاثیر واکنشهای حرارتی و هیدروستاتیکی مذاب قرارمی گیرند و از این رو سطح ریختگی و دقت ابعادی آن از کیفیت بهتری نسبت به سایر آلیاژهای سنگین و آهنی برخودار است. لازم به تذکر است که روش ریختگی و کنترل شرایط ریختگی در خواص مکانیکی محصول نهایی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است و فقط ترکیب شیمیایی آلیاژ نمی‌تواند خواص مکانیکی و فیزیکی را تعیین کند.
نکته حائز اهمیت در ریخته‌گری با قالب‌های ماسه‌ای آن است که وزن مخصوص کم آلیاژهای Al و کاهش نیروهای هیدروستاتیکی و شرایط تسهیلی خروج گازها از محفظه قالب باعث می‌شود که مقاومت در حالت تر ماسه کم شود. جهت تقلیل تولید گاز و همچنین استحکام کم قالب، رطوبت از ۵% تجاوز نمی کند و در غیر این صورت بخار ناشی از فعل و انفعالات رطوبت قالب و مذاب باعث ایجاد تخلخل بخصوص در پوسته خارجی و قسمتهای نزدیک به پوسته میگردد. برای ایجاد قابلیت نفوذ در ماسه و استحکام سطح آزاد ماسه (در قطعات بزرگ) معمولاً مواد سلولزی و خاک اره به ماسه می‌افزایند. در شرایط عمومی، قالب‌های ماسه از«ماسه سوزی» و فعل و انفعالات شدید مذاب و قالب برکنار می باشند و به همین دلیل در این قالب‌ها هیچ گونه مواد پوششی(Coatings) بکار نمی رود.
ایجاد سرعت انجماد و تشکیل انجماد پوسته‌ای، می‌تواند به مقدار زیادی از فعل و انفعالات قالب و فلز مذاب جلوگیری کند و در نتیجه در اغلب کارگاهها با افزایش رطوبت ماسه به میزان ٨%، جهت انجماد و انجماد پوسته ای را تسهیل می کنند. با توجه به توضیحات فوق، ریخته‌گری در ماسه خشک در صنایع ریخته‌گری Al از اهمیت کمتری برخوردار است و فقط در مورد قطعات بزرگ بکار می‌رود.
سیستم راهگاهی :
ایجاد سیستم راهگاهی و تغذیه‌گذاری در ریخته‌گری Al از دیر باز به عنوان عامل موثر در ایجاد قطعه سالم شناخته شده است. قابلیت اکسیداسیون و جذب گاز در شرایط مختلف، حرکت مذاب و تلاطم آن را تشدید می‌کند و بخصوص فعل و انفعالات ناشی از مواد قالب در سطح قطعه ریختگی، تولید تخلخل (Porosity) می‌نماید و همچنین دخول گازهای ناشی از تلاطم مذاب باعث پرشدن قالب و ایجاد محفظه های هوا در سطح قطعه می گردد. لذا، ایجاد سیستم راهگاهی مطلوب در حذف تلاطم مذاب و ایجاد حرکت آرام و یکنواخت مذاب در پر کردن قالب و نصب سیستم تغذیه گذاری صحیح در جهت حذف انقباضات متمرکز و پراکنده در قطعه ریختگی الزامی است .
شامل 22 صفحه فایل word قابل ویرایش
دانلود مقاله ریخته گری آلیاژهای آلومینیم