بررسی تاثیر پارامترهای ریخته گری با سطح شیبدار بر خواص قطعه تولید شده در حالت نیمه جامد

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.