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.

آلیا‍‍ژهای آلومینیوم در حوزه وسیع صنایع مختلف از جمله صنایع اتومبیل سازی کاربرد فراوانی دارند . با توجه به محدودیت های قطعات آلومینیومی تولید شده با روش ریخته گری و روش فورج، روش ریخته گری نیمه جامد به عنوان یک روش مناسب برای تولید شمش های اولیه با ریز ساختار یکنواخت و خواص مکانیکی بالا مورد توجه قرار گرفته است. روش ریخته گری سطح شیبدار مبتنی بر روشهای حالت نیمه جامد – مایع است که در آن از طریق ریختن مذاب روی سطح شیبدار خنک شونده به منظور ریز وکروی کردن ریز ساختار استفاده می شود. این فرآیند یک روش ساده می باشد که در صورت کنترل پارامترهای مؤثر بر آن می تواند به عنوان روشی ارزان و سریع جهت تولید شمش های اولیه با ساختار غیردندریتی بکار رود. پارامترهای زیادی همانند دمای بارریزی، عوامل سطح شیبدار (طول، زاویه، جنس، سیستم خنک¬کنندگی)، دمای قالب و عملیات گرمایش مجدد روی ریز ساختار و خواص مکانیکی قطعه تولیدی در این روش تاثیر گذارند. در این تحقیق تأثیر عوامل فوق روی ریز ساختار وخواص مکانیکی آلیاژ آلومینیومa360 مورد مطالعه قرار گرفت. بررسیهای ریزساختاری نمونه های متالوگرافی شده حاصل از شرایط مختلف نشان داد که برای یک طول معین با افزایش زاویه سطح شیبدار ساختار کروی تر شده است. همچنین برای یک زاویه مشخص افزایش طول شیب ابتدا باعث کروی تر شدن ساختار شده ولی با افزایش بیشترطول شیب، تاثیرمنفی بر ریزساختار نشان می دهد. نتایج حاصل از بررسی خواص مکانیکی نیز بیانگر روند تغییراتی مشابه با تغییرات مورفولوژی ریز ساختار می باشد. بطوریکه برای زاویه º60 و طول mm400 ریز ساختار گلبولار و یکنواختی حاصل شد که مقدار سختی و استحکام تسلیم نمونه ها در این حالت به ترتیب hb77 و mpa 142اندازه گیری شد که ناشی از بهینه شدن نرخ تنش برشی و زمان اعمال آن می باشد. پس از تهیه نمونه با شرایط مناسب (زاویه º60 و طول شیب mm400)، اثر خنک شوندگی سطح شیبدار مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصله بیانگر لزوم افزایش دمای بارریزی از cº 610 برای حالت سطح شیبدار بدون استفاده از عامل خنک کننده به cº 630 بهنگام استفاده از سیستم آبگرد در زیر سطح شیبدار می باشد. افزایش شدت سرد کنندگی سطح شیبدار نه تنها موجب ریز تر شدن ذرات جامد غیر دندریتی شده بلکه مقدار سختی را از hb 77 در حالت بدون استفاده از سیستم خنک کننده به hb 79 در حالت استفاده از سیستم آبگرد افزایش یافت. پس از آن اثر دمای قالب و عملیات گرمایش مجدد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که قطعه تهیه شده در قالب فلزی با دمایcº 300 شرایط مطلوب تری از نظر مورفولوژی ریزساختار و مقدار سختی داراست. در مرحله بعدی تعدادی نمونه با شرایط مناسب و دمای قالب cº300 تهیه و سپس در دمای cº580 برای مدت زمان های 5 و10 و15 دقیقه تحت عملیات گرمایش مجدد قرار گرفته و بلافاصله در آب تمیزcº40 کوئنچ شدند. نتایج نشان می دهد که نمونه ای که به مدت 10 دقیقه در دمای cº580 قرار گرفته از نظر توزیع، اندازه و شکل ذرات در شرایط مطلوب تری نسبت به دو نمونه دیگر قرار دارد بطوری که در این حالت مقدار سختی از hb80/6 مربوط به نمونه بدون عملیات حرارتی شده به hb 87/1 افزایش می یابد.

فرآیند هیدروفرمینگ ورق یکی از فرآیندهای شکل دهی می باشد که در آن یکی از اجزای قالب، سنبه یا ماتریس، با سیال فشرده جایگزین می شود. بکارگیری سیال برای ایجاد تغییر فرم دارای مزایای متعددی می باشد، از جمله منجربه افزایش کیفیت سطح، دقت ابعادی، عمق کشش و ... در قطعه می گردد. همچنین در قالب های هیدروفرمینگ مواردی مانند برخورد و سایش اجزاء وجود ندارد. بنابراین عمر قالبهای هیدروفرمینگ نسبت به روش های متداول بیشتر است. در این پایان نامه تاثیر پارامترهای فرآیند در شکل دهی قطعه کارتر خودرو به عنوان یک قطعه پیچیده صنعتی با استفاده از روش هیدرفرمینگ به صورت آزمایشگاهی و شبیه سازی اجزای محدود مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور استفاده از فشار سیال ثابت و متغیر در هیدروفرمینگ قطعه مورد نظر بررسی گردید و نشان داده شد که امکان شکل دهی قطعه سالم با بکارگیری فشار سیال ثابت میسر نیست و منحنی فشار – جابجایی مناسب برای شکل دهی آن تعیین گردید. همچنین نیروی گیر و شکل ورق اولیه به عنوان دیگر پارمترهای موثر در فرآیند شکل دهی مورد مطالعه قرار گرفتند و طی آن نیروی ورق گیر مناسب برای شکل دهی قطعه مورد نظر بدست آمد و نیز نشان داده شد که استفاده از شکل ورق اولیه مناسب موجب کاهش تغییرات ضخامت قطعه و کاهش نیروی شکل دهی در این روش می گردد.