√دنیـــــــای متـــــــــــالورژی فقـــــــط از ایـــــــنجا
به "با سابقه ترين و محبوب ترين وبلاگ متالورژي در ايران" خوش آمديد

تاريخ : دوشنبه ۱٩ دی ۱۳۸٤

Measurement Unit Convertor 1.3

اين برنامه مختص مهندسين مي باشد! واحدهاي حجم، مسافت، دما، زمان و سرعت و ... را به يكديگر تبديل ميكند. تقريبا بيش از 1000 واحد را پوشش ميدهد.
اين نرم افزار در سايت Download.com قرار دارد و جزو نرم افزارهاي محبوب محسوب ميشود.
به گونه اي كه تاكنون بيش از 16000 بار دانلود شده است.

تاريخ انتشار: 14 مارچ 2003
پشتيباني از: Windows 95/98/Me/NT/2000/XP
وضعيت: رايگان
حجم: 547 كيلوبايت

Perform unit conversions for volume, distance, temperature, time, speed, and more.

pic مشاهده صفحه اصلي برنامه
down دانلود Measurement Unit Convertor 1.3
Source منبع: IranianPEP.com

اگر مشکلی بود  بگين                                              mohsenorama@yahoo.com

                                               



ارسال توسط محسن حیدری

 

چكيده :
در تحقيق حاضر تاثير انواع متغير هاي ريخته گري را بر روي ريز دانگي آلیاژهای آلومینیوم مطالعه و بررسي شده است. تحقيقات نشان داده است كه عوامل متعدد و روشهاي گوناگوني جهت ريز دانگي آلياژهاي آلومينيوم وجود دارد. بطور عمده به سه روش گرمايي (1-سرعت سرد كردن 2-فوق ذوب 3-فشار ) ، شيميايي (1- مواد جوانه زا 2-پودر فلزات ) و ديناميكي (1-لرزانش 2-حبابهاي گازي 3-پوششهاي فرار) تقسيم بندي مي شوند. در پروژه حاضر عوامل و روشهاي گوناگون به طور مطلوبي بررسي شده و يكي از روشها كه لرزانش مذاب است بطور عملي آزمايش گردیده است. به اين منظور 6 نمونه ریخته شده و مورد بررسيهاي ماكروسكوپي قرار گرفتند. این بررسی ها نشان داد كه در عمليات لرزانش ريزدانگي به صورت بسيار خوبي صورت گرفته است ولي در عين حال سبب افزايش خلل وفرج شده است.

مقدمه
عموما ساختارهای ریز دانه دارای خواص مطلوب تری از ساختارهای درشت دانه می باشند.به این منظور همواره ریخته گران به دنبال یافتن روشهای برای ریز کردن دانه ها می باشند.اضافه کردن جوانه زا به مذاب متداول ترین روش ریز کردن دانه ها می باشد. علاوه بر این روش، عوامل و روشهای دیگری نیز برای ریز کردن دانه ها وجود دارد که در شرایط خاص مورد استفاده قرار می گیرند. این پژوهش در پی آن است که عوامل و روشهاي گوناگون مطرح در مقالات منتشر شده را به طور خلاصه بررسی نماید. همچنین روش لرزانش مذاب در همگام انجماد را بصورت عملی مورد آزمایش قرار دهد.


1-بررسی مقالات علمي :
روشهای ریز کردن دانه بندی آلیاژهای آلومینیوم بطور عمده به سه روش گرمايي (1-سرعت سرد كردن 2-فوق ذوب 3-فشار ) ، شيميايي (1- مواد جوانه زا 2-پودر فلزات ) و ديناميكي (1-لرزانش 2-حبابهاي گازي 3-پوششهاي فرار) تقسيم بندي مي شوند، که در زیر به تفکیک مورد بررسی قرار می گیرند.

1- 1- روشهاي گرمايي:

1-1-1- تاثير سرعت سرد كردن بر اندازه دانه:
سرعت سرد شدن به عنوان يك پارامتر مهم در انجماد قطعات ريختگي همواره مورد توجه بوده است . سرعتهاي انجمادي مختلف باعث تغيير ريز ساختار ، اندازه دانه ، مورفولوژي سيليسيم يوتكتيكي ، فاصله بين بازوهاي دندريت و فازهاي بين فلزي و بطور كلي خواص مكانيكي آلیاژ های آلومينيم مي گردد .
براي بررسي اثر سرعت سرد كردن دو گونه آزمايش انجام شده است. تعدادی با استفاده از نمونه پله اي جهت بررسي اثر ضخامتهاي مختلف (سرعتهاي مختلف سرد شدن ) بر روي ريز دانگي و تعداد دیگری با استفاده از انواع مختلف قالب ( جنس قالب و ميزان انتقال حرارت در آن ) به بررسی اثر نوع قالب بر روي ريز دانگي پرداخته اند.
پس از بررسي نمونه ها مشاهده گرديده است با افزايش ضخامت از 5 تا 30 ميليمتر اندازه دانه ها زياد مي شود علت افزايش اندازه دانه در ضخامتهاي بالاتر افزايش زمان انجماد و كاهش سرعت سردشدن مي باشد كه منجر به ايجاد دانه هاي درشت تر در انتهاي انجماد مي گردد . با توجه به نتايج تجربی بدست آمده ( شکل (1)) مقدار افزايش اندازه دانه حدود 8 درصد مي باشد. [1]
 

 

شکل (1) نتايج حاصل از اتدازه دانه در ضخامت مختلف نمونه پله اي[1]


براي بررسی اثر نوع قالب نمونه هايي در قالب هاي ماسه اي و فلزي ریخته شده و نتايج حاصل را بر روي اندازه دانه در جدول (1) مشاهده مي كنيم:


جدول (1)تاثير سرعت سرد شدن با تغيير نوع قالب و دمای فوق گداز بر روي اندازه دانه های نمونه های آلومینیومی ریخته شده:
 

شماره نمونه

درجه حرارت ريختن

نوع قالب

اندازه ی متوسط دانه(mm)

1

750

فلزی

1.3 mm

2

750

ماسه ای

4.2 mm

3

850

فلزی

3 mm(دانه های ستونی)

4

050

ماسه ای

6 mm


1-1-2- اثر فوق ذوب بر ريز دانگي آلياژهاي آلومينيوم:
دماي فوق گداز کم سبب کاهش اندازه دانه در قطعات آلومينيومي مي گردد. در صورتي كه فوق گداز زیاد باعث درشت دانگي می گردد. به خلاصه نتایج آزمایشات تجربی در جدول (1) توجه کنید.[2]


1-1-3- تاثير فشار در ريز كردن دانه ها :
با افزايش فشار نقطه ذوب اكثر آلياژها در يك دماي مطلق افزايش يافته بنابراين با افزايش فشار يك مادون انجماد حرارتي بوجود آمده و سرعت جوانه زني به شدت افزايش مي يابد و از طرف ديگر با افزايش فشار فاصله هوايي ميان قالب و مذاب از ميان رفته سرعت انتقال حرارت افزايش يافته و يك ريز دانگي نسبتا مطلوبي را مي توان حاصل مي شود. [3]

1- 2- روشهاي شيميايي
1-2-1- ريز دانگي با استفاده از ريز كننده ها Ti)،B، Zr، (Sc:

افزايش برخي عناصر آلياژي،بدون آنكه تاثير قابل ملاحظه اي از نظر آلياژي كردن داشته باشند،باعث ريز شدن دانه ها مي شوند .
ريز كننده ها ذرات معلق در مذاب هستند كه مانند هسته هاي غير يكنواخت در انجماد عمل مي كنندوبا افزايش مراكز جوانه زني موجب كوچك و يكنواخت شدن دانه ها مي شوند .نقطه ذوب بالا ،شباهت ساختمان كريستالي ونزديكي ابعاد سلولي آن به ساختمان جامد آلومينيوم، قابليت چسبندگي وآغشته پذيري بالااز مشخصه هاي عمومي اين ذرات است. [4]
نتايج حاصل از آزمايشات حاکی از اين است که استفاده ازTi در حد 1/0 تا 15/0 درصد، جهت ريزدانگی آلياژهایAl موثر است. آزمایشات بیشتر نشان داد که B اثر بیشتری در ریز کردن دانه نسبت به Ti دارد. این نتیجه زمانی معکوس میشود که Al خالص یا آلیازهای بالای 98%Al ریخته شود.
اضافه کردن Zr و Sc به صورت مجزا و يا ترکيبی در آلياژهای 356 نتايج مشابهی نسبت به Ti و B داشته است. Zr در محدوده %3/0- %1/0 بهترين رسوبات وذرات اينترمتاليک را برای جلوگيری از رشد دانه ها و بازيابی آنها در آلياژهای کارشده Al دارد. افزودن Zr در آلياژهای ريختگی Al مفيد بودن آنرا برروی ريزدانگی ثابت می کند اما تاثيركمتري نسبت به Ti دارد . Zr را می توان به صورت آميژان Al- Zr ويا Zr اسفنجی اضافه نمود .افزايش واندازه گيری باقيمانده بعد از عمليات ريزدانگی به عمل ذوب و عملياتی نظير گاززدايی و زدن فلاکس بستگی دارد . بطور کلی می توان گفت که تاثير همه ريز کننده ها با غلظت تغيير می کند . Sc در محدوده 75/0- 39/. درصد و Zr در محدوده 69/0 - 37/0 درصد ريز کننده می باشند.
گزارشات نشان میدهند که Sc بر روی ريزدانگی آلياژهای کار شده Al موثر است وسبب بهبودی خواص مکانيکی آنها می شود. در سال 1971 مشخص شد که افزايش 5 – 01 /0 درصد از Sc در آلياژهای کار شده Al سبب بهبود خواص فيزيكی و خواص کششی آن می شود . همچنين نشان داده شده که با انتخاب شرايط دما و زمان جهت عمليات پيرسازی Sc در Al ترکيب می شودو فاز AL3 Sc شكل گرفته و پايدار می شود که رسوباتی کاملا کروی شکلی تشکيل می دهند . طبق گزارشات Sc سبب افزايش پراکندگی و نيز افزايش استحکام ريزدانگی ونيز جلوگيری از تبلور مجدد می شود . مسلما کاربرد آن مخصوصا در کشش های عميق و قطعات کار شده سبب افزايش استحکام تا بالای 50% استحکام آلياژهای Al می شود. بنابر اين سبب بهبودی داکتيله و کاهش و حذف ترکهای گرم در اغلب آلياژهای Al خواهد شد. [5]

1-2-2- استفاده از پودر فلزات بعنوان جوانه زا:
در اين روش آلياژ 7075به عنوان آلياژ مبدا و با توجه به عناصر موجود در اين آلياژ از پودر آلومينيوم، پودر برنج30-70 و پودر آلومينيوم-برنز(10-90) استفاده به عمل آمده است. در زمان ذوب اقدامات لازم براي جلوگيري از آلودگي مذاب انجام گرفت و پس از ذوب با توجه به كنترل دما در محدودهء oC750 با استفاده از قرصهاي C2Cl6انجام گرفته و دردماي حدود 10oC+720 جوانه زنی بر حسب ضرورت انجام گرفته است، با كنترل صحیح زمان نگهداري نشان داده شده است که اندازه دانه ها در اين روش ريز كردن ، با تلقيح ساير مواد جوانه زا يكي مي باشد وبطور كل به دليل كم بودن زمان ميرايي و حل شدن سريع اين جوانه ها در مواردي كه زمان سرعت ريخته گري بالا است و زمان ميرايي نداريم از اين روش ميتوان استفاده نمود. [6]

1- 3- روشهاي ديناميكي
1-3-1- بررسي اثرات لرزانش مذاب در خلال انجماد بر روي ريز دانگي آلياژهاي آلومينيم :
بررسي هاي به عمل آمده بيانگر مزاياي فراوان لرزانش مذاب در حين انجماد است. در اثر اين عمليات ساختار دانه بندي قطعات ريختگي از حالت ستوني به محوري ظريف تبديل مي گردد. البته اثرات قابل توجه اين عمليات بر اصلاح و ظريف سازي ساختار دانه بندي در شرايطي حاصل مي گردد كه مذاب در حال انجماد به مدت زمان نسبتا زياد تحت عمليات لرزانش مكانيكي قرار گيرد .
اثرات قابل ملاحظه لرزانش مذاب بر ساختار ميكروسكوپي ناشي از ايجاد جريانات شديد داخلي در مذاب است. با شروع انجماد جوانه هاي منجمد شده عمدتا در نزديكي ديواره هاي قالب جمع مي گردند. از طرفي در شرايط طبيعي رشد دندريتي از ديواره ها شروع وبه سمت مناطق داخلي پيش مي رود . لرزانش مذاب از يك سو سبب توزيع جوانه هاي منجمد شده در همان شروع انجماد به سمت مناطق داخلي و مركزي مي گردد . از طرفي تشكيل مجدد جوانه ها در نزديكي ديواره ها به دليل انتقال حرارت شديد در اين مناطق براي ادامه انجماد ضروري است. در واقع لرزانش مذاب با جلو گيري از تجمع جوانه ها در نزديكي ديواره هاي قالب از رشد آنها جلوگيري كرده و سبب مي گردد كه انجماد با تعداد بسيار بيشتري از جوانه هاي توزيع شده در مناطق مختلف قطعه شروع و ادامه يابد كه اين خود سبب ظريف شدن ساختار ميكروسكوپي وماكروسكوپي مي گردد. از طرفي لرزانش مذاب با اعمال نيروهاي شديد داخلي در مذاب سبب خرد شدن بازوهاي دندريتي در حال رشد مي گردد اين عمل سبب توزيع بيشتر و بهتر و افزايش قابل توجه تعداد جوانه هاي جامد در مذاب در حال انجماد گرديده و عمليات لرزانش مذاب از اين طريق نيز سبب افزايش سرعت جوانه زني و نهايتا ظريف سازي ساختار مي گردد . همچنين ارتعاشات بوجود آمده سبب بوجود آمدن يك موج سينوسي در مذاب مي گردد كه اين امرخود باعث افزايش فشار در برخي از نقاط در داخل مذاب شده و افزايش فشار طبق معادله كلاسيوس كلاپايرون باعث افزايش نقطه ذوب در برخي از نقاط شده و در يك دماي مطلق سبب بوجود آمدن يك مادون انجماد حرارتي در مذاب در حال انجماد شده كه اين نيز به نوبه خود در تشكيل جوانه و ايجاد ساختاري با دانه هاي ريز مؤثر مي باشد. لرزانش مذاب همچنين با افزايش انرژي داخلي مذاب و حركت بهتر سيال سبب بهبود شرايط در مذاب رساني به منظور جبران تخلخل هاي انقباضي مي گردد و از اين طريق سبب كاهش تخلخل در قطعات ريختگي مي گردد. البته به منظور رسيدن به بهترين شرايط از نظر كاهش تخلخل مي بايست پارامترها در لرزانش مذاب در شرايط بهينه تنظيم گردند . بر اساس تحقيق به عمل آمده در بسياري از موارد افزايش شديد دامنه ارتعاشات در لرزانش مذاب آلياژهاي Al - Si مي تواند بجاي كاهش تخلخل سبب افزايش تخلخل گردد. [7]


1-3-2 - ريز كردن دانه ها از طريق هم زدن مذاب با استفاده از حبابهاي گاز در خلال انجماد :
آزمايشات نشان داده است كه فرآيند ايجاد حباب گاز (بوسیله دمش گاز) در هنگام انجماد مي تواند در توليد شمشهاي با ساختار هم محور در شرايط تجربي بطور وسيعي مؤثر باشد . با استفاده از تجربيات موجود بايد نتيجه گيري كرد كه هم زدن فلز مذاب در قالب موجب افزايش و تشويق تشكيل ساختار هم محور مي شود .
در حال حاضر مكانيزم تشكيل ديناميكي ساختارهاي هم محور با چهار نظريه مختلف بيان مي شود اين مكانيزمها عبارتند از :
1- مكانيزم حفره اي، كه در سيستم های تحت انرژي ارتعاشي بالا قرار گرفته باشد، عمل می کند.
2- مكانيزم تكثير بلوري، كه مي تواند در اثر تشديد انتقال حرارت از مذاب و در نتيجه توليد نوسانات درجه حرارت كه باعث ذوب شدن جزئي شاخه هاي انجماد مي شود فعالتر گردد.
3- مكانيزم بارشي، كه با تشكيل يك منطقه هم محور در سطح آزاد مذاب شروع شده واز آنجا ذرات بلوري در اثر هم زدن مكانيكي بصورت بارشي بطرف پايين سرازير مي شوند تا تشكيل يك منطقه هم محور مركزي را بدهند.
4- مكانيزم جدايش بلورها، كه در مراحل اوليه انجماد اتفاق مي افتد و در آن بلورهاي هم محور از ديواره قالب و يا از سطح سرد شده مذاب شروع شده و بصورت يك شكل ساده رشد كرده و قبل از تشكيل پوسته جامد پايدار از هم جدا مي شوند . اين بلورها رسوب كرده و به هم آمده و تشكيل منطقه هم محور مركزي را مي دهند.
بجز مكانيزم حفره اي كه تاثير ضعيفي بر روي تشكيل بلورهاي هم محور دارد ساير مكانيزمها مي توانند بوجود آمده و هر يك از طريق مكانيزم خاص خود در تشكيل بلورهاي هم محور نقش داشته باشند.
در كل توسط اين چهار مكانيزم ريز دانگي حاصل مي شود و افزايش دبي گاز بيشتر از يك ليتر در دقيقه فقط در افزايش منطقه ريز شده نقش داشته و در ريز كردن بيشتر دانه ها نقشي ندارد.[8]

1-3-3 - ريز كردن دانه ها با استفاده از پوششهاي فرار:
پوششهاي فرار بر روي دیواره داخلی قالب میتواند باعث ريز شدن ديناميكي دانه هاي شمش آلومينيومي شود. در اينجا عملكرد پوششهاي فرار را بر روي ريز دانگي و استحكام نهايي وبررسي هاي ميكروسكوپي از قبيل ريز مك (micro porosity) بررسي ميگردد.
اين روش بر اساس به كار گيري يك پوشش فرار مناسب بر روي سطوح قالب استوار است پوشش مذكور از مخلوط هگزا كلرور اتان (C2Cl6)و پودر آلومينا با نسبت مشخصي از آب تهيه مي گردد.
هنگامی که مذاب وارد قالب می گردد بلا فاصله جوششی از حبابهای گازی در حين انجماد مذاب به وجود می آيد که مربوط به هگزاکلرور اتان فرار و بخار مرطوب در پوشش است.
اين جريانات اغتشاشی باعث فعال شدن جوانه زنی شده ودر نتيجه ريز شدن ديناميکی دانه ها را در پی خواهد داشت . اين روش را می توان برای ريخته گری فلزات و آلياژهای غيرآهنی به خوبی مورد استفاده قرار داد . اگر چه موادی که بتوانند به عنوان ناقل مناسبی برای هگزاکلرور اتان در پوشش دادن قالب به کار روند متعددند ولی تجربه نشان داده است که بهترين مخلوط به عنوان ناقل هگزاکلرور اتان پودر آلومينا همراه با آب است. جهت فعال کردن مخلوط حداقل 10% هگزاکلرور اتان مورد نياز است. اگر چه برای اطمينان از ايجاد شدن کامل حبابهای گازی مقدار 50% هگزا کلرور اتان توصيه می شود تجربه نشان میدهد که هيچ تمايزی نمی توان بين گازهای متصاعد شده از پوشش فوق و گازهايی که از مواد ديگر بدست می آيد قايل شد . اثر پوشش مورد بحث دراين فرآيند در فوق گدازهای پايين زيادتر بوده و به تدريج با افزايش ديواره قالب فوق گداز ثابت می ماند هنگامی که فوق گداز افزايش می يابد با وجود آن که در ابتدای ديواره قالب مقدار ناچيزی از نواحی ستونی وجود دارد اما به تدريج اثر ريز کنندگی دانه ها از بين خواهد رفت . دامنه فوق گداز جهت موثر بودن اين روش از مقادير خيلی کم تا 80 درجه سانتیگراد مشاهده شده است. [9]

2- روش آزمايش عملي بررسي اثر لرزانش مذاب بر روي ريزدانگي :
جهت ريختن نمونه هاي آزمايشي از شمش Al-5%Si استفاده شده است.ذوب شمش در بوته گرافيتي و در كوره زميني صورت گرفت. پس از اينكه شمش در بوته ذوب گرديد با قرار دادن ترموكوپل در آن دماي ذوب كنترل شده و طي تمام آزمايشات دماي 750oC بوده است.
قالبهاي تهيه شده از جنس ماسه CO2 بوده كه جهت طولاني بودن زمان انجماد از آنها بهره گرفته شده است. طي اين آزمايش 6 نمونه ریخته گری شد كه سه تاي آنها در حالت Static (عادي) و سه تاي ديگر در خالت لرزش ريخته گري شدند. برای ایجاد لرزش قالب بر روی دستگاه ویبره قرار داده می شد. دستگاه ویبره مورد استفاده در این آزمایش دارای فرکانس Hz15 و ارتفاع موج 5 میلیمتر بود.
پس از عمليات ريخته گري نمونه ها را از وسط بريده وپس از پوليشكاري نمونه ها آنها رادر محلول اچ با تركيب شيميايي زير اچ كرده و نمونه ها را ماكرو اچ نموديم :
H2O            25ml     ,     HNO3 45ml
HCL              25ml           ,                HF 25 ml

نحوه تعیین درصد تخلخل به این صورت بوده است که ابتدا قسمتی از نمونه تعیین شده و سپس نسبت سطح تخلخل را به سطح کل قسمت مذکور محاسبه نمودیم و تعیین اندازه دانه ها به این شکل بوده است که نمونه هایی که ویبره نشده بودند راتوسط خط کش و نمونه هایی را که عمل ویبره روی آنها انجام شده بود در زیر میکروسکوپ وبا بزرگنمایی 50× اندازه آنها را بدست آوردیم.

3-نتایج آزمایش:

نمونه های متالوگرافی شده در شکل (2) و (3) مشاهده میگردد.
 

 

شکل (2) ساختار ماکروسکپی نمونه شماره 3 ( ریخته گری Static )

 

شکل (3) ساختار ماکروسکپی نمونه شماره 1 ( ریخته گریVibrated )

چنانچه مشاهده میکنید اسنفاده از لرزش اثر شدیدی در کاهش اندازه دانه داشته است. نتايج حاصل از اندازه گیری های ساختار نمونه های ریخته شده در جدول(2) خلاصه شده است.


جدول (2) اندازه دانه و درصد تخلخل در نمونه های مورد آزمایش
 

شماره آزمايش

نوع آزمايش

اندازه ی دانه(mm)

درصد تخلخل

1

Static

3.5

2.5

2

vibrated

0.18

12

3

Static

3.4

3

4

vibrated

0.2

11

5

Static

3

3.5

6

vibrated

0.19

20

 

3-1-نتیجه گیری از آزمایش:
پژوهش حاضر نشان مي دهد كه لرزانش مذاب در حين انجماد اثرات قابل ملاحظه اي بر ساختار ماكروسكوپي آلياژهاي Al - Si دارد در اين آلياژها لرزانش مذاب سبب تشكيل دانه هاي محوري ريز به جاي دانه هاي درشت و ستوني در ساختار ماكروسكوپي مي گردد. (جدول 2) از طرف دیگر مشاهده می گردد که با ریز شدن دانه بندی، میزان تخلخل بشدت افزایش یافته و از چند درصد به بیش از 10 درصد افزایش یافته است. این امر باعث میگردد که بهبود خواص مکانیکی که از ریز بودن دانه بندی انتظار میرود بدلیل وجود تخلخل زیادتر حاصل نگردد.
این بدین معنا است که ریز کردن دانه ها به وسیله لرزانش باعث افزایش تخلخل نیز می گردد و در نتیجه در مجموع باعث میگردد خواص مکانیکی افزایش نیابد و در نهایت قطعات تولیدی دارای کیفیت کمی باشند. این موضوع (ایجاد تخلخل) محدودیتی است که گسترش استفاده از لرزانش را در تولید قطعات تا ده ها سال پس از دست یابی بشر به این دانش فنی در دهه 1930 میلادی به تاخیر انداخت. در دهه 1960 میلادی تکنولوژی استفاده از (Hot Isostatic Press) HIP به منظور مسدود کردن تخلخل ها پس از ریخته گری باعث گسترش استفاده از لرزانش در تولید قطعات ریخته گری گردید.[10]
HIP روشی است که در آن قطعات در دماهای بالا تحت فشار همه جانبه بالایی قرار میگیرد و طی آن تخلخل های درونی قطعه از بین می رود.
اندازه متوسط دانه ها بشدت به دامنه ارتعاشات بستگي دارد و با افزايش دامنه ارتعاشات اندازه دانه ها كاهش مي يابد. از طرف ديگر لرزانش مذاب سبب ريزتر و كروي تر شدن فاز سيليسيم مي گردد اين عمليات در صورت كم بودن دامنه ارتعاشات سبب كاهش مقدار تخلخل مي گردد ولي در نمونه ريخته شده به دليل زياد بودن دامنه ارتعاشات افزايش ميزان تخلخل مشهود مي باشد.
منابع :
1-دکتر سعید شبستری،مهندس سعید کاظمی،مهندس حامد علی اکبرزاده،مهندس توحید نیک آمیز، ″بررسی تاثیر سرعت سرد شدن وجوانه زایی بر اندازه دانه و DAS آلیازآلومینیومAS5U3G ″،مجله جامعه ریخته گران ایرن-سال بیست ودوم شماره شصت وهفتم،صفحه26
2- فخر الدين اشرفي زاده، ″ آلومينيوم ريختگي با كيفيت بالا″، مجله جامعه ريخته گران –صفحه 34
3- دكتر حميد رضا هاشمي و دكتر پرويز دوامي و دكتر حسين عاشوري، ″ بررسي ساختاري آلياژي از گروه Al-Zn-Mg-Cu تحت فرايند ريخته گري كوبشي″ ، مجله جامعه ريخته گران ايران – سال بيستم شماره شصت ودوم،صفحه37
4- حميد مهدوي، ″ جوانه زني و مكانيسم ريز شدن دانه هاي الومينيوم و آلياژهاي آن″، مجله آلومينيوم پائيز 76،صفحه31
5– F.A.Fasoyinu, D.COUSINEAU, P.Newcombe, T.CASTLES and M.Sahoo,"Grain Refinment of Alloy 356with Scandium,Zirconium,and a combination of Titanium and Born",2001,American Foundry Socity
6- دكتر جلال حجازي و دكتر يوسف خرازي، ″ استفاده از پودر فلزات به عنوان جوانه زا در آلياژهاي 7075 آلومينيوم″ مجله جامعه ريخته گران ايران –سال پانزدهم شماره 1 ،صفحه1
7- دكتر سيد مهدي مير اسماعيلي، ″ بررسي اثرات لرزانش مذاب در خلال انجماد بر خواص آلياژهاي ريختگي″،ویزه نامه جامعه ريخته گران ايران –بهار هشتاد وچهارشماره 29،صفحه11
8- اردشير طهماسبي ، ″ريز كردن دانه ها از طريق هم زدن مذاب با استفاده از حبابهاي گاز در خلال انجماد″، مجله ریخته گری، سال ششم–بهار 64–شماره 4 - صفحه182
9- مهندس مهدي اعتزاري، ″ ريز كردن دانه ها با استفاده از پوششهاي فرار در ريخته گري آلومينيوم″،مجله جامعه ريخته گران ايران–صفحه80
10- “Superalloys, supercomposites and superceramics”, J.K.Tien and T. Casulfield, Academic Press, Inc., London, 1989.
                                                   



ارسال توسط محسن حیدری
تاريخ : شنبه ۱٧ دی ۱۳۸٤

Iron and Steel

With the exception of aluminum  , iron is the most abundant of all metals. It is estimated that iron ore constitutes 4.44 percent, by weight , of the earth’s crust. Iron is a constituent of all rocks and minerals. It is never found in the pure state except as meteorites . Its presence  in matter is indicated by color. The color of given materials by the presence of iron may be black, brown , red, yellow ,or a variety of tints. Iron possesses greater magnetic qualities than any other metal. This quality has made it possible for engineers , by means of sensitive electrical instruments , to discover deposits rich in iron ore  easily and to plot their extent accurately .

Iron ores are found in may forms . those principally used in the production of iron are hematite , magnetite , and limonite .all ores used in the production of iron are graded according to their iron content , their physical properties , and the amount of impurities present. Most molecules of iron are found combined with phosphorus , sulphur , manganese , or silicon atoms in various combinations.

Deposits of Iron Ore

Most of the rich deposits of iron ore are believed to have been formed by the leaching  action of water on ore-bearing rock. After the soluble ore was loosened from the rock mass, it was carried by flowing water to depressions where the ore settled to the bottom to form a deposit. This process continued over thousands of years .Thus the great iron deposits were formed and found in the lake superior region of Minnesota , the Birmingham district of Alabama, and the cornwall district of Pennsylvania. The principal producing source in the united states is the lake superior region . from the mines in this region , fifty million tons or more of ore are taken each year.

Methods of Mining Iron ore

There are three methods of mining iron ore, namely .the open-pit method, the milling method, and the underground method . over half the ore mined in the united states is taken from the open pits. In  the lake superior region where this method is employed , great steam shovels strip away the earth above the deposit, while similar devices load the ore into railway cars. The ore is transported from the mine to docks where it is loaded by machinery into boats and shipped to lake ports where it is unloaded at steel mills. Some mills are located in inland cities in which case the ore is again loaded into railway cars and thus taken to its destination . whenever feasible the open-pit method of mining is preferred because of lower cost of production, even though the initial cost of opening the mine is much greater.

Milling Method

this method is practiced when the deposit is so located that tunnels can be constructed beneath it and shafts raised to it . the ore is then mined by hand or machinery and put into cars waiting in the tunnels below.

The Underground Method

When the ore is located at a considerable depth (several hundred feet) below the surface of the earth , the underground method of mining is employed .When this method is used shafts are sunk to the deposit and the ore hauled to the surface by hoists. As mining proceeds , tunnels are cut into the deposit.

As it is taken from the mine , iron ore varies in value , depending upon its purity and the costs involved in refining it. When purified and cast in pigs , the value is increased about five-fold ; in the from of basic steel it is worth about 50%  more than in pig form.

Reducing and Refining Iron Ore

In its natural state, iron ore contains many impurities. Until these are removed, relatively pure iron of the kind one sees every day cannot be obtained . the most important factors in refining iron ore are heat, oxygen, and a suitable flux.

The application of refined iron, determines the method of reduction employed. When used as a  cast iron only, the blast furance procedure is necessary . when used in the form of wrought iron or mild steel, both the blast and the open hearth processes are used.

Making Steel

There are two main kinds of iron used for making steel -‘basic’ iron and ‘acid’ iron . these kinds of iron can be called steel-making irons. Both contain small quantities of carbon, silicon, sulphur , phosphorus ,and manganese . these elements are called ‘impurities’ in the metal. How are they reduced ? the process by which they are reduced is called ‘oxidation’ . the two main processes used to turn iron into steel are called : the Bessemer process ,and the open hearth process.

The Bessemer Process

when molten iron is to be used in the manufacture of steel of steel , it is taken from the blast furance in ladles to a ‘Bessemer converter’ . this process of removing impurities from iron was invented in 1856 by sir Henry Bessemer .the molten iron is conveyed in a huge ladle from the blast furance to the converter. When the molten metal arrives at the converter station , the converter , which revolves on trunions , is tipped on its side. While in this position , the molten metal is poured into the converter . when the converter is loaded the hot air blast entering at the bottom is turned on . the hot air being under pressure of about 20 pounds , exert sufficient force to keep the metal from running into the blast openings. As the hot air works up through the molten mass of iron , most of the remaining carbon, silicon ,and manganese is burned out due to a rise in temperature resulting from oxidation of the carbon , manganese , and silicon .hot air is the only element used in the reducing process. when the metal has been refined to the extent desired , the slag formed in the oxidizing (burning) process is removed. In this condition the metal ,when cooled , does not have sufficient hardness or toughness. To restore these qualities , sufficient carbon and manganese or other alloys are added to give the steel the degree of hardness, toughness, ductility, and malleability desired . when the alloys have combined with the molten metal to give it the characteristics desired , the metal is again poured into the ladle and from there into ingot molds where the molten metal is formed into blocks or slab of iron about 20 inches square and 60 inches long.

Type by : M.H

                                                  



ارسال توسط محسن حیدری
تاريخ : شنبه ۱٧ دی ۱۳۸٤

Cast Iron

The  earliest successful iron founding has been credited to the ancient civilizations which occupied the plains of Mesopotamia.

It was here that the Babylonians , Assyrians , and Chaldeans evolved the metallurgical knowledge necessary to make castings from high carbon iron. there is evidence that the Chinese capitalized on early discoveries which were undoubtedly passed along by migrating Mesopotamian craftsmen . the Chinese became the first people to produce iron castings successfully and regularly. Ancient records indicate that the Chinese were making iron castings as early as the 6th century before Christ. Many of the old castings were of utilitarian nature such as cooking stoves , kitchen utensils , bells, agricultural implements , and tools, and ornamental objects. Various Chinese temples with cast iron roofs a thousand years old appear to be in first class condition today .

In the 12th century A.D., iron founding progress tapered off in china .the scene then shifted to European countries , principally Germany , Belgium , France , Italy , and England .

Even as late as the 1600’s iron was considered a luxury item ,and during the region of Edward III , iron pots and skillets were numbered among the royal jewels .by the 1700’s European production included bells, cannon , gunshot , pipe, stoves, and cast iron cooking utensils.

The first casting made in American was produced at the Saugus iron works near lynn , mass., shortly after its establishment in 1624.it was not long afterward that foundries appeared in Connecticut , Rhode Island ,New jersey, Virginia ,the Carolinas  , Pennsylvania ,and Maryland . the foundries supplied neighboring farmers and industries with cast iron cooking utensils , stoves , tools, and agricultural implements .As the foundry industry grew in America .it became a real threat  to England’s profitable colonial export business. In 1750, in order to protect her markets, the English government  passed laws requiring that American-made pig iron be shipped to England to be cast into finished products. This burdensome restriction is believed to be one of the important provocations which finally led to the Revolutionary war.

When war struck ,foundry men were both generous financially and active politically. Many served as military leaders in trying to gain independence from England .six prominent foundry men, including colonel george  taylor , signed the declaration of Independence in 1776.

Today designers ,engineers ,and users recognize the unique properties of cast iron as it fills a very important role in our modern world. There are cast irons available with excellent ductility and heat resistance ,cast irons which can damp out vibrations in machinery.

Cast irons is essentially an alloy of carbon , silicon, and iron in which more carbon is present than can be retained in solid solution in austenite at the eutectic temperature . thus cast irons usually contain some decomposition products such as free graphite or cementite  . the carbon content in cast irons is usually more than 1.7 percent and less than 4.5 percent. The high percentage of carbon renders the cast iron brittle and unworkable except by casting.

Cast iron always contains a certain amount of manganese , phosphorus  and sulfur because of the refining methods used in its production. Special alloying elements such as copper ,molybdenum, nickel and chromium are added for the purpose of altering the chemical and mechanical properties available in cast iron .However , they may be classified into one of the following main groups:1-gray cast iron, 2-white cast iron 3-malleable iron 4- ductile (nodular)iron 5-alloy cast irons.

The terms gray and white , when applied to cast iron ,refer to the appearance of the fracture of a casting . the gray iron fractures with a dark gray fracture, whereas the white cast iron shows a light gray , almost white fracture . malleable iron gets its name from its ability to bend or undergo permanent deformation before fracturing. ductile iron can be produced with higher yield tensile strength than malleable iron .alloy cast irons are those to which chromium , nickel , molybdenum , copper ,or other elements have been deliberately added to modify the properties attainable by the normal elements-iron, carbon , silicon, manganese , phosphorus , and sulfur .For example: nickel may be added to gray cast iron in sufficient amount as to lower the eutectoid transformation temperature to such a degree that austenite will be retained at room temperature . this cast iron has unusual magnetic properties and corrosion resistance and is known as austenitic cast iron.

                                                   



ارسال توسط محسن حیدری
تاريخ : سه‌شنبه ۱۳ دی ۱۳۸٤

Powder Metallurgy

Introduction .powder metallurgy is the process of molding metal parts from metal powders to precise shapes through the application of high pressures .Compaction of the metal powders is followed by a high temperature sintering operation in an atmosphere –controlled furance in which the cold-welded-metal compact is bonded into a strong homogeneous structure .Physical properties of the sintered compact are similar to those of the parent metal. sintering is usually accomplished at about 80 percent of the melting point of the principal constituent to allow particle bonding and and recrystallization across the powders particle interface . Compacting of the powdered metals in the die is accomplished by simultaneously pressing on it with the upper and lower punches at pressures of about 30tons per square inch. Typical parts produced by P/M , the accepted acronym for powder metallurgy , include cutting tools, machine components, automotive parts, self-lubricating bearings , porous filters , magnetic materials , and composite metal-nonmetals .The P/M technique is also useful in forming of metals with low ductility and extremely high melting points such as tungsten , and some refractory metals.

The major applications of powder metallurgy today may be grouped into five areas:

Alloying of Essentially Non-alloyable metals.

Combining metals and Non-metallic materials .

Unitizing Metals with Melting Points too High for Casting .

Fabrication of Metals for Unique Structural Properties.

Vibration damping is another unusual and often desirable property peculiar to the P/M part.

Economical Production of Precision Parts.

Even with all of his important discoveries,the modern metallurgist cannot claim credit for the discovery of the powder metallurgy process metallic powders and solid from metallic powders have been made for many years . powder metallurgy was used in Europe at the end of the 18th century for working platinum into useful forms . platinum was infusible at that time .however it is known that the early incas in Ecuador manufactured shapes from platinum powders long before columbus made his famous voyage . At the present time , the powder metallurgy process is used for the manufacture of shapes of up to about 350 pounds in weight ,but some 1600 years ago , the famous iron pillar in Delhi,India weighting 6½ tons,was made from iron particles or sponge iron similar to an iron used in the modern process.

Wollaston , by 1829 ,had developed a technique that proved very successful in the manufacture of a malleable platinum from platinum powder that permitted forging of the resultant solid like any other metal.his published paer on the process is considered the first scientific work in powder metallurgy and laid the foundation for modern techniques .

The first modern application of the powder metallurgy process was the making of filaments for incandescent lamps.The first successful metal filament was made made from tantalum ,but with the discovery in 1909 by Coolidge that tungsten sintered from tungsten powder could be worked within a certain temperature range and then retain its ductility at room temperature ,tungsten became the most important filament material. Finely divided tungsten powder was compressed intosmall briquettes which were sintered below the melting point of tungsten . Those sintered briquettes were brittle at room temperature but could be worked at 4530-4890°F .subsequent hot working improved ductility until a stage was reached where the metal was ductile at room temperature and could be drawn into fine wire with tensile strengths approaching 600,000 psi.

                   

powder metallurgy is a competitive process to die casting and injection molding of precision parts.when large quantities of high strength parts of iron ,steel ,or nickel are wanted , P/M offers an excellent solution for economical production of bushings , cams, gears, and other parts.
A feature unique to P/M is the ability to produce self-lubricating bearings containing a network of small interconnected pores filled with lubricant .porous filters for diffusion , separation and regulation of flow may also be made by P/M.
The melting points of the refractory metals such as tungsten , tantalum, and molybdenum are so high that it is difficult to melt and cast them , whereas with powder metal techniques, they are sintered below their melting points. powder metal compacting and sintered is the only feasible method of forming super hard tool materials such as cemented carbides and sintered oxide .
Examples of metal-nonmetal combinations bearings made from iron and Teflon , and heat resistant metal-ceramics combinations such as Al2o3 and nickel . The metal-ceramic combination is frequently referred to as a cermet and finds applications in corrosion resistant chemical apparatus , pumps for severe service , and nuclear energy equipment.
A number of metals which are not mutually soluble in either the liquid or solid states can be combined by powder metallurgy . This is particularly true for the electrical industry where motor brushes and contact points are made from powders of copper and graphite , and where contact parts are made from silver and nickel , or tungsten and copper .


ارسال توسط محسن حیدری
تاريخ : دوشنبه ۱٢ دی ۱۳۸٤

Aluminum

Aluminium has five characteristic properties of interest to engineer:

lightness : It′s density is only 2.7 gr/cm³ as compared with 7.8 gr/cm³ for steel and 8.8 gr/cm³ for copper . For this reason the metal is used extensively , in the form of alloys for aircraft and automobile parts.

 

Electrical conductivity is about 60 percent of that of copper .

 High thermal conductivity , ex; heat exchanger components .

 

It′s resistance to corrosion is made use of it in chemical plant for handling nitric acid , and food in dustries ; while aluminum foil is used to cover chocolates , cigarettes , etc . alloys are used for marine and building purposes .

 

Aluminum is made by the electrolysis of alumina dissolved in molten cryolite . Major purifying treatment has to be carried out on the ore , but metal of high purity (99.99 percent pure) can be obtained by a special electrolytic refining process . The main impurities are silicon and iron .

Aluminum can be worked either hot or cold , and can be heat treated . (recrystallisation)

Aluminum has its resistance to corrosion to the natural film of oxide which covers its surface.

Aluminum is a relatively weak material and for engineering purposes numerous alloys have been developed which have improved properties .

The addition of small quantities of various elements to aluminum, improves the mechanical properties and foundry characteristics .

In aeroplanes and other structures the extreme lightness of the alloys enables a much greater volume to be used for a given mass .

Aluminum alloys have a coefficient of linear expansion which is about twice that of cast iron or steel and allowance must be made for this when Aluminum alloys readily absorb gases and the presence of water vapour in the furance atmosphere is particularly harmful .

When aluminum is cast , the gases are liberated and form pinholes in the casting , to overcome this trouble , various treatments of the molten metal have been done and used for degasification .

These include the bubbling of nitrogen and chloride or patented fluxes such as sodium chloride or sodium fluoride in the ratio 2:1.

The corrosion resistance of aluminum and its alloys is high the various grades of pure aluminum are most resistant , and then followed by the aluminum magnesium (Al-Mg) and aluminum manganese alloys (Al-Mg).

The alloys containing copper are the least resistant to corrosion ; but this can be improved by coating each side of the alloy with a thin layer of high purity aluminum .

Contact between aluminum alloys and other metals in the presence of moisture may makes electrolytic corrosion .

Aluminum alloys correde rapidly when in moist contact with copper and its alloys , less rapidly in contact with ferrous materials ; but it is protected by zinc (Zn), cadmium(Cd)and magnesium (Mg).

In recent years the size of aluminum alloy castings has increased as their application has improved .

Developments in the processes of die casting alloys and of forging , high strength alloys have produced during recent years and have resulted in improved mechanical properties.

                                            

It has a great affinity for oxygen , a property which enables the metal to be used as a deoxidant in steels.


ارسال توسط محسن حیدری
آخرين مطالب
کارت اعتباری ویزا

کتاب کسب درآمد از اینترنت در ۷ روز

آدرس مجازی خارجی برای گوگل ادسنس