شکل دهی قطعه به روش نیمه جامد از طریق همزدن مکانیکی و بررسی خواص آن

آلیاژهای آلومینیوم تولید شده با روش شکل دهی نیمه جامد ، بطور روزافزون جایگزین قطعات تولیدی با روشهای ریخته گری تحت فشار و آهنگری می شوند. ریزساختار یکنواخت، خواص مکانیکی برتر و دستیابی به ابعاد قطعات نزدیک به ابعاد نهایی ، از مزایای قطعات تولیدی با فرآیندهای شکل دهی نیمه جامد می باشد. به آلیاژی که در محدوده ی انجماد خود قرار دارد وساختار ذرات جامد معلق در زمینه مذاب آن کروی شکل می باشد، اسلاری می گویند. روش های متنوعی برای تولید اسلاری وجود داردکه از آن جمله می توان به روش های هم زدن مکانیکی، سطح شیب دار خنک کننده و هم زدن الکترومغناطیسی اشاره نمود. در تحقیق حاضر با استفاده از دستگاه تولید اسلاری دورانی ساخته شده توسط نگارنده، تاثیر عوامل مختلف نظیر دما ، زمان ، سرعت دوران مذاب و دمای قالب بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ a360 مورد مطالعه قرار گرفت. این دستگاه شامل سیستم هم زن و مکانیزم تغییر دور و کوره الکتریکی دقیق می باشد که با اعمال تنش برشی به مخلوط نیمه جامد بوسیله هم زدن مکانیکی، ساختار شاخه ای فلز جامد را به شکل کروی تبدیل می نماید. نتایج حاصل از تحقیقات نشان داده است که افزایش زمان هم زدن از 10 به 20 دقیقه باعث بهبود خواص مکانیکی آلیاژ می شود. با افزایش بیشتر زمان هم زدن به علت درشت شدن ریزساختار، خواص مکانیکی آلیاژ کاهش می یابد. همچنین مشخص شد که در دمای ?c585 و زمان هم زدن 20 دقیقه با افزایش سرعت دورانی از 215 به 425 دور بر دقیقه، خواص مکانیکی افزایش یافته است. بهبود خواص مکانیکی ناشی از شکسته شدن بیشتر دندریت ها در اثر افزایش نرخ برش وارده به مخلوط نیمه جامد و ایجاد ساختار کروی می باشد. همچنین در این تحقیق مکانیزم کروی شدن فاز مذابی تشریح شد که هنگام فرآیند شکل دهی نیمه جامد، بین ذرات جامد و کروی شکل فاز ?-al اولیه به دام افتاده است. در این بررسی مشخص گردید ذرات ریز حاصل از خرد شدن شاخه های فاز ?-al تاثیر بسیاری بر کروی شدن فاز مذاب دارند که بین فاز جامد و کروی ?-al اولیه باقی مانده است. هنگامی که با عملیات گرمایش مجدد، قطعه تولید شده به روش نیمه جامد را به مدت 10 دقیقه در دمایی نزدیک به دمای بارریزی (c?580) نگه می داریم، ذرات خرد شده فاز ?-al، فرصتی برای پیکر بندی مجدد و احاطه بهتر فاز مذاب پیدا می نمایند. بر اثر این عمل، خواص مکانیکی قطعه افزایش می یابد به طوری که مقدار سختی از hb 5/83 به hb 7/89 صعود می کند. بهبود خواص مکانیکی ناشی از ریزتر و کروی تر شدن فاز ?-al اولیه و ثانویه می باشد.