جستجو در تالارهای گفتگو

ریخته گری تحت فشار کوبشی مقدمه ریخته گری تحت فشار با نام آهنگری فلز مایع نیز شناخته می شود. در این فرایند فلز مذاب داخل قالب ( درون یک صفحه قالب ) جای گرفته و صفحه دیگر قالب با فشار هیدرولیکی بسته می شود و تا انجماد مذاب فشار ادامه دارد. فشار بالای به کار برده شده و انجماد سریع در سطح قطعه به دلیل سرعت بالای انتقال حرارت قالب باعث نزدیک شدن خواص مکانیکی قطعه ریخته گری به خواص مکانیکی قطعه کار شده می شود. فرآیند ریخته گری تحت فشار خودکار (اتوماتیک) شده است و می تواند به آسانی قطعاتی با کیفیت بالا را تولید نماید. این فرایند در سال 1960 در ایالات متحده معرفی شد و پس از منتشر شدن به صرفه بودن این روش برای ریخته گری آلیاژهای غیر آهنی پذیرفته شد و گسترش یافت. آلیاژهای آلومینیوم ، منیزیم و مس به سهولت با این روش قابلیت تولید دارند. برخی ترکیبات آهنی با شکلهای ساده نیز با این روش تولید شده اند به عنوان مثال چرخ سنگ شکن نیکل سخت ( hard nickel ) با استفاده از این فرایند تولید شده است. به رغم عمر کوتاه سنبه با گوشه های تیز در تولید آلیاژهای آهنی با این حال به دلیل کاهش هزینه های تولیدی از لحاظ نیروی انسانی و صرفه جویی در مواد این فرایند برای این گونه تولیدها نیز اتخاذ می شود. مزایای ریخته گری تحت فشار با در نظر گرفتن اهمیت کم کردن مواد مصرفی در فرایند های تولید مواد با استحکام بالا ، روش ریخته گری تحت فشار به عنوان یک جایگزین مناسب در برابر شیوه های سنتی ریخته گری و آهنگری محسوب می شود. به وسیله تحت فشار قرار دادن مذاب وقتی که نزدیک به انجماد است می توان به قطعاتی با چگالی بالا دست یافت. قابلیت تشکیل ساختار نزدیک به توری و توری شکل از مزیتهای کلیدی این فرآیند است. تلرانس 0.05 mm ( 0.002 in ) برای آلیاژهای غیر آهنی غیر متعارف نیست. بازدهی 100% در تعداد بالا معمول نیست. بهبودی خواص مکانیکی از مزیتهای دیگر فرایند ریخته گری فشاری می باشد. ریخته گری فشاری با موفقیت برای آلیاژهای غیر آهنی و آهنی که به طور سنتی تولید شده اند به کار می رود.. از کاربردهای آن میتوان به موارد زیر اشاره کرد: پیستون آلومینیومی ماشین ، دیسک ترمز چرخ خودرو ، چرخ کامیون ، بوشها و دنده های برنجی و برنزی ، اجزا فولادی موشکها ، چرخ دنده های دیفرانسیل ، قسمتهای چدنی و پوسته چدن نشکن خمپاره. ریخته گری فشاری یکی از روشهای کارآمد ، ساده و اقتصادی برای تولید تعداد بالای قطعات به روش خودکار ( اتوماتیک ) می باشد. خواص مکانیکی بالا در این فرایند قابل حصول می باشد. اصلاح و بی عیبی ساختار در فرایند ریخته گری تحت فشار باعث می شود که روش مناسبی برای ریخته گری و تولید قطعات کاربردی حساس به حساب آید. شرح مراحل ( Process Description ) همان طور که در شکل زیر نشان داده شده است مذاب به داخل قالب از پیش گرم شده و روغن کاری شده ( پوشش داده شده ) ریخته شده و فورج می شود. بار اعمال شده تا موقع انجماد باقی می ماند. بیرون اندازی قطعه ریخته شده توسط قالب انجام می شود. کاربرد فشار 55-100Mpa ( 8-15 Ksi )باعث میشود که عیوب گازی حذف شوند به طوری که گویی عملیات استاندارد گاز زدایی برای قطعه انجام شده است. به علت استفاده از فوق ذوب بسیار پایین حفرات انقباضی بسیار محدود اند. و این به دلیل نیاز کم به سیالیت است چون فشار اعمال شده توان پر کردن قالب را دارد. در قطعات بزرگتر به دلیل وجود مناطق داغ ( اختلاف دما در نقاط مختلف قطعه ) احتمال به وجود آمدن حفرات انقباضی بیشتر است. در آلیاژهای با دامنه انجماد طولانی و استفاده از این روش به سالم بودن قطعه اطمینان بیشتری می دهد. فرایند ریخته گری فشاری با فرستادن ذوب به درون یک قالب از یش گرم شده و ایجاد فشار هیدرولیک آغاز می شود. این فشار به 140Mpa می رسد و فلز تحت فشار منجمد می شود.

خوردگی دو فلزی : چون آلومینیوم یک فلز پست است خطر خوردگی دو فلزی در تماس مستقیم آن با یک فلز نجیب تر مثل فولاد وجود دارد . ولی شرط وقوع حمله٬ حضور یک الکترولیت در نقطه تماس است . لذا خوردگی دو فلزی در فضای بسته خشک به وجود نمی آید و خطر حمله خوردگی دو فلزی در اتمسفر باز وجود دارد . البته این نوع خوردگی روی سطحی که با دوده آلوده شده باشد هم پیش می آید . خوردگی شکافی: نوعی خوردگی شکافی در آلومینیوم در حضور آب پیش می آید نتیجه این خوردگی شکافی می تواند تشکیل اکسید آلومینیوم باشد که به صورت لکه های آب سبب بی رنگ شدن سطح می شود . زدودن لکه هاب آب دشوارو احتمالا غیر ممکن است . خوردگی لایه ای : خوردگی لایه ای که به خوردگی پوسته شدن هم معروف است بیشتر به موادی که غلتک می خورند یا روزن ران می شوند ازنوع AlCuMg و AlZnMg محدود می شود . مکان حمله د رلایه های موازی نازک در جهت حرکت به جلو بوده است و سبب می شود که رویه های فلزی که مورد حمله قرار گرفته اند از هم جدا شده و یا تاول هایی بر سطح فلز ایجاد شود . خوردگی لایه ای با قرار گرفتن فلز در آب راکد و یا اتمسفر در یایی هم به وجود می آید و مقاومت در برابر خوردگی لایه ای هم از روی عملیات پیر سازی تعیین می شود . یكی دیگر ازخواص مشخصه آلیاژهای آلومینیوم مقاومت در مقابل خوردگی است. آلومینیوم خالص وقتی كهدر هوا قرار گیرد بلافاصله با یك لایه چسبنده اكسید آلومینیومی پوشیده می‌شود، اینلایه پوششی، مانع خوردگی می‌گردد. اگر در اثر سائیدگی این لایه كنده شود بلافاصلهدوباره تشكیل می‌گردد. ضخامت این لایه نازك طبیعی در حدود 0.025میكرون (یك میكرون = یك هزارم میلی‌متر) است، با این وجود بقدری محكم است كه مانع موثری در مقابل اغلب مواد خورنده محسوب می‌گردد. البته برخی از آلیاژهای خاص آلومینیوم نسبت بهدیگران مقاومتر است. برای مثال گروه آلیاژهای Al-mg مخصوصاً در مقابل هوا و آب دریامقاوم است. از طرف دیگر آلیاژهای آلومینیوم حاوی مس یا روی از نظر مقاومت خوردگیضعیف‌تر و از نظر استحكام مكانیكی قویتر می‌باشد.روش های زیر در جلوگیری از خوردگی به کار می رود : حفاظت کاتدی: مصالح آلومینیوم غوطه ور در آب را می توان به روش حفاظت کاتدی در مقابل تشکیل حفره حفظ کرد. برای این کار پتانسیل الکترودی را تا مقدار زیر پتانسیل تشکیل حفره جسم در محیط مورد نظر پایین می آورند٬ با وجود این گاز هیدروژن می تواند در کاتد تشکیل شود که نتیجه آن بالا رفتن مقدار PH است . هرگاه PH بسیار بالا رود آلومینیوم احتمالا مورد حمله قرار می گیرد لذا از حفاظت اضافی آن باید اجتناب کرد . آندی کردن: لایه اکسید تشکیل شده در سطح آلومینیوم در معرض هوا از خصلت حفاظتی خوبی برخوردار است اما این لایه اکسید را می توان با برقکافت ضخیم تر کرد . این کار را آندی کردن می گویند و اکسیدی که به این ترتیب تشکیل می شود اندود اکسید آندی نامیده می شود . با آندی کردن فلز مقاومت در برابر خوردگی افزایش می یابد ضمن اینکه سطح با قرار گرفتن در فضای باز ظاهر جدیدی پیدا خواهد کرد . در موقع آندی کردن آلومینیوم شی فلزی اند پیل الکترولیتی را تشکیل می دهد . اندود اکسید آندی که طی برقکافت ایجاد می شود شامل یک لایه فشرده به صورت سد در نزدیک سطح فلز و لایه دیگری با منافذ ریز بر روی آن است . رنگ کاری: مصالح آلومینیومی را برای فضای باز مثل ساختمان ها نیاز به رنگ مقاوم به خوردگی ندارند . خوردگی اتمسفری ان قدر شدید نیست که بر مقاومت ساختمان اثر گذارد . در هر حال رنگ کردن آلومینیوم بیشتر به منظور زیبا سازی انجام می شود. اگر مقاومت طبیعی آلومینیومبرای بعضی از محیط‌ها كافی نباشد در آن صورت روش هایی وجود دارد كه بتوان مقاومت آنرا افزایش داد. برخی از این روشها عبارتند از: پوشش دادن با آلومینیم ٬ آندایزه کردن یا آبکاری ٬ پوشش سخت دادن ومحافظت کاتدی . پوشش آلومینیومی دادن Alcladding: بطور كلی آلیاژهای آلومینیوم با استحكام زیاد از نظر خوردگی كم مقاومترین آنها محسوب می‌گردند. این مطلب بخصوص در مورد آلیاژهای حاوی درصدهای زیاد مس یا روی صادق است. از طرف دیگر مقاومت به خوردگی آلومینیوم خالص بسیار زیاد است. پوشش آلومینیومی دادن یكی از روش های افزایش مقاومت خوردگی به یك آلیاژ با استحكام زیاد است. در این فرآیند یك لایه آلومینیوم خالص به سطح آلیاژ مورد نظر متصل شده و در نتیجه در مجموعه خواص مورد نظر حاصل می‌شود. این روش مخصوصاً در محصولات ورقه‌ای مناسب است. آندایزه كردن (آبكاری) Anodizing: در این روش از مقاومت زیاد در مقابل خوردگی لایه پوششی كه بلافاصله بر روی سطح آلومینیوم تازه بریده شده تشكیل می‌گردد استفاده می‌شود. همانگونه كه قبلاً ذكر گردید این لایه عامل مقاومت به خوردگی طبیعی این فلز است. آندایزه كردن در واقع یك نوع ضخیم كردن لایه اكسیدی به ضخامت تا چندین هزار برابر ضخامت لایه اكسید طبیعی است. نتیجه عمل، لایه‌ای است سخت با ضخامت حدود 25.5 میكرون بر تمام سطح آلومینیوم كه علاوه بر مقاومت به خوردگی در مقابل سایش نیز استحكام كافی دارد. آندایزه كردن یك روش الكتریكی است كه انواع مختلف آن اساساً از نظر محلولی كه فلز در آن مورد عمل قرار می‌گیرد و ضخامت لایه اكسیدی حاصل، فرق می‌نماید. از این طریق پوشش دادن علاوه بر حفاظت سطحی گاهی به منظور تزئینی نیز استفاده می‌گردد اگر فلز آندایزه شده را با انواع رنگهای مختلف پوشش دهند رنگ حاصل تقریباً بصورت قسمتی از اكسید سطحی بدست می‌آید. تاول زدن سطح قطعات آلومینیمی در هنگام عملیات حرارتی : عواقب نفوذ هیدروژن بداخل مذاب از طریق واکنش سطحی مذاب با بخار آب در ریخته گری کاملا مشخص است. یک چنین واکنشی ممکن است در خلال عملیات حرارتی انحلال نیز با آلومینیوم جامد انجام گیرد که منجر به جذب اتم های هیدروژن شود. این اتم ها می توانند در حفره های داخلی با هم ترکیب شده و تشکیل مجموعه های گاز ملکولی دهند. در اثر حرارت دادن ماده فشار گازی موضعی ایجاد می شود و با توجه به اینکه در این دماهای بالا فلز دارای پلاستیسیته نسبتا زیادی است این امر منجر به تشکیل تاولهای غیر قابل جبران سطحی می گردد. تاولهای ایجاد شده بر سطح قطعات آلیاژ آلومینیومی عملیات حرارتی شده در محیط مرطوب حفره های داخلی که این تاولها در آنجا ایجاد می شوند از تخلخل های اولیه شمش که از بین نرفته اند ترکیبات بین فلزی که در خلال تغییر شکل ترک خورده اند و احتمالا خوشه های مکانهای خالی اتمی در شبکه که ممکن است در اثر حل شدن رسوبات یا ترکیبات حاصل شده باشند ناشی می شوند. در این گونه موارد وجود تاولی که باعث خرابی ظاهر سطحی قطعه می گردد ممکن است تاثیر برروی خواص مکانیکی قطعات بگذارد. در هر حال بیش از حد گرم کردن قطعه منجر به تاول زدن می گردد زیرا هیدروژن به آسانی می تواند توسط مناطق ذوب شده جذب گردد که در این صورت مساله جدی تر می شود و باعث مردود شدن قطعه کار می گردد. از آنجائی که حذف کامل حفره های داخلی در محصولات کار شده مشکل است ٬ لازم است مقدار بخار آب موجود در محیط کوره را به حداقل رسانید.اگر این امر امکان پذیر نباشد در آن صورت ورود یک نمک فلورایدی بداخل کوره در خلال عملیات حرارتی قطعات حساس می تواند از طریق کاهش واکنش سطحی قطعه با بخار آب مفید واقع شود. منبع