▶◀بررسي عوامل موثر به حفرات گازي و انقباضي ▶◀

پاسخ : ▶◀بررسي عوامل موثر به حفرات گازي و انقباضي ▶◀

[HR][/HR]

رويداد انجماد نشان مي دهد كه تشكيل حفره در آلياژ هاي آلومينيوم به این صورت می باشد:
1-براي شروع انجماد در :مقدار انقباض انجماد به وسيله توده مذاب تغذيه كننده وتغذيه بين دندريتي به آساني جبران مي شود(براي همه عمليات ها).
2- از تا شروع واكنش يوتكتيك: در آلياژهاي بهسازي نشده و ريز دانه شده با Sb تحرك مذاب بين دندريتي باندازه كافي از تشكيل مك جلوگيري مي كند.در ذوب هاي بهسازي شده ،تحرك به شدت كاهش مي يابدو مقدارانقباض بوسيله تشكيل حفره جبران مي شود.
3- بطور كلي بعد از واكنش يوتكتيك:نفوذ پذيري بين دندريت ها وبين سلول ها به علت حجم زياد جامد كاهش مي يابد .بعد از آن ،مقدار انقباض انجماد به طور چشمگيري به وسيله تشكيل حفره در همه موارد جبران مي شود.
بر اساس اين ترتيب رخداد ها ،ما مي توانيم بيشترين گرايش تشكيل ريزتخلخل ها را به ذوب هاي بهسازي شده نسبت دهيم به علت اينكه تحرك مايع بين دندريتي كاهش مي يابد كه بين دماهاي و مي باشد.در اين محدوده يك فاز مايعي وجود دارد كه در آن سيلسيم ،منيزيم ،آهن وعناصر بهساز متمركز شده اندوهمچنين فاز جامد با شبكه دندريتي وجود دارد.عنصر بهساز مي تواندخواص فاز مايع از قبيل ويسكوزيته يا نفوذ پذيري را تغيير بدهدو همچنين بر مورفولوژي دندريتها تاثير بگذارد.

نتايج متالوگرافي:
در نمونه هاي كوئنچ شده،مذاب باقي مانده قبل از كوئنچ با آب وجود دارد ،يك ريز ساختار خيلي ريز دانه شده ايجاد شده است كه به راحتي نسبت به فازهاي كه قبلا جامد شده اند قابل تشخيص مي باشد.
نمونه هاي كوئنچ شده از :
ريز ساختار نمونه هاي كوئنچ شده از مشابه با همه عمليات ها مي باشد.اين ريز ساختار a-دندريت ها ومايع سريع سرد شده.اين نمونه ها هيچ گونه تخلخلي را نشان نمي دهند.
نمونه هاي كوئنچ شده :
نمونه هاي كوئنچ شده از همانند نمونه هاي كوئنچ شده از مي باشند،بجزوجودa-دندريت هاي بزرگ(در حدود 50%) وعدم وجود a-دندريت هاي خيلي كوچك در داخل منطقه يوتكتيك.
در نمونه هاي ريز دانه شده با آنتيموان تخلخلي ديده نمي شود ولي در نمونه هاي بهسازي نشده تخلخل ها به صورت خيلي ريز وجود دارند.در نمونه هاي بهسازي شده با استرانسيم وسديم تخلخل هاي بزرگ كروي ديده مي شود.
حفراتي كه در بين دندريت ها زده مي شوند مورفولوژي آن ها تا ايجاد يك شكل نا منظم تغيير مي كند(بين دندريتي)
اين موضوع براي حفرات در حال رشد ودر تماس با جامد مي باشد(a-دندريت ها).
اما در قسمت مايع بيشتر مي باشد(در حدود 50%) وبه همين دليل تماس پيدا كردن حفره با دندريت ها به ندرت اتفاق مي افتد. همچنين بيشتر حفرات تشكيل شده قبل از واكنش يوتكتيك كروي مي باشند.
نمونه هاي كوئنچ شده در شروع يوتكتيك و اواسط يوتكتيك:
در نمونه هاي ريز دانه شده با آْنتيموان و بهسازي نشده كه در شروع واكنش يوتكتيك كوئنچ شده اند،ساختار كاملا رشد پيدا كرده a-دندريت ديده مي شود و همچنين مقدار زيادي هسته هاي يوتكتيك كوچك با فاز سيليس لايه اي وجود دارد.
در نمونه هاي بهسازي نشده،مقدار زيادي ريز تخلخل كوچك در قسمت مايع وجود دارد.در نمونه هاي ريز دانه شده با آنتيموان ريز تخلخل وجود ندارد.نمونه هاي بهسازي شده با استرانسيم وسديم وكوئنچ شده در شروع واكنش يوتكتيك( )ساختار دندريتي a ،مك هاي بزرگ و يك تعداد كمي هسته هاي يوتكتيك بزرگ را نشان مي دهد.تعداد كم هسته هاي يوتكتيك حاصل واكنش عناصر بهساز مي باشند.
فاز سيليس به علت نياز داشتن به يك لايه زيرين براي رسوب كردن، فصل مشترك حباب /مايع را انتخاب مي كند.قابل توجه است كه فاز سيليس به صورت شعاعي در اطراف حباب رشد مي كند كه هم مركز با هسته يوتكتيك مي باشد. .هسته هاي يوتكتيك جامد شده اطراف حباب هاي كروي ايجاد مي شوند كه اين موضوع وجود حباب هاي كروي را در آلياژ هاي بهسازي شده تثبيت مي كند.
در ادامه انجماد ،مقدار انقباض و سگرگاسيون هيدروژن به جوانه زني حباب هاي جديد كمك مي كند ،در حالي كه حباب هاي از قبل شكل يافته توسط يوتكتيك جامد احاطه شده اند.بيشتر اين حباب هاي جديد بايد شكل نا منظمي داشته باشندزيرا قسمت جامد در حال رشد مي باشد.
در آلياژ هاي بهسازي نشده (يا ريز دانه شده با آنتيموان) ،هسته هاي يوتكتيك شكل نا منظمي دارند. همچنين حباب هاي جديد در حال رشد در تماس با جامد يك شكل نا منظمي پيدا دارند(بين دندريتي).بازو هاي هسته هاي يوتكتيكي به اندازه اي كوچك مي باشند كه حباب ها مي توانند اطراف آنها رشد مي كنند.ممكن است كه حباب ها به صورت تخلخل هاي خوشه اي شكل درتصاوير متالوگرافي ظاهر شوند.
در آلياژ هاي بهسازي شده با استرانسيم وسديم، فصل مشترك هسته هاي يوتكتيك نا منظم مي باشد.دراين مورد ،حفره هاي جديد كه شكل نا منظم دارند ،به طور جزئي مورفولوژي بين دندريتي پيدا مي كنند.به علاوه اينكه ،چون هسته هاي يوتكتيك بزرگ مي باشند ،حباب هاي جديد به سختي مي توانند اطراف آنها رشد كنند.همچني در اين مورد آنها شكل رشته اي ندارند.در نمونه هاي كوئنچ شده از اواسط واكنش يوتكتيك ،ساختار دندريت هاي a ،هسته هاي يوتكتيك ديده مي شود.در نمونه هاي بهسازي نشده(ريز دانه شده با آنتيموان)حفرات نامنظم در حال رشد و خوشه اي شكل وجود دارد(احاطه شده توسط بازوهاي هسته يوتكتيك).
نمونه هاي بهسازي شده داراي حفرات كروي احاطه شده توسط يوتكتيك مي باشند و همچنين حفرات نا منظم در قسمت مايع در حال رشد مي باشند.​

​

 

پاسخ : ▶◀بررسي عوامل موثر به حفرات گازي و انقباضي ▶◀

[HR][/HR]

نمونه هاي درهوا سرد شده:
ريز ساختار نهائي نمونه ها ،تفاوت ها در اندازه و توزيع حفرات و فاز سيليس يوتكتيك نشان مي دهد.فاز سيليس در نمونه هاي ريز دانه شده با آنتيموان و بهسازي نشده لايه اي مي باشد ،در حالي كه فاز سيليس در آلياژ بهسازي شده رشته اي و بسيار ريزمي باشد.حفرات درآلياژ هاي بهسازي نشده و ريزدانه شده با آنتيموان ،نا منظم و با مورفولوژي بين دندريتي و خوشه اي مي باشند.درآلياژ هاي بهسازي شده دو نوع حفره وجود دارد:يكي كروي وديگري نا منظم(به طور جزئي بين دندريتي).
مقدار حفره شكل يافته بعد از واكنش يوتكتيك براي هر ذوب و همه عمليات ها يكسان مي باشد.درمورد مقدار حفره تشكيل شده قبل از واكنش يوتكتيك ، درآلياژهاي بهسازي شده و بهسازي نشده تفاوت هائي مشاهده مي شود.
بايد تاكيد كرد كه آلياژ هائي كه شامل مقدار هيدروژن بالاتر از باشند ،احتمالا در طول انجماد آنها، رخداد هائي روي مي دهدكه متفاوت با مطالب قبلي خواهد بود.در آلياژ هاي بهسازي نشده با مقدار هيدروژن بالاتر ،حفرات مي توانند زودتر تشكيل شوند كه در نتيجه تعداد زيادتري حفرات كروي ايجاد خواهد شد.
خلاصه مشخصات اصلي ريز ساختار تكامل يافته آلياژ هاي بهسازي نشده ،ريز دانه شده با آنتيموان و بهسازي شده با استرانسيم وسديم در طول انجماد ،در جدول 4 آمده است.بيشترين تفاوت هاي قابل توجه مربوط به تغييرات ريز ساختاري بهسازي شده است كه تعداد هسته هاي يوتكتيك كاهش ،مورفولوژي يوتكتيك/ مايع و قطعا مورفولوژي فاز سيليس تغيير يافته است.

حباب هاي به وجود آمده در همه عمليات ها در جدول 5 آمده است.در نمونه هاي بهسازي نشده يا درنمونه هاي ريز دانه شده با آنتيموان ،بيشتر حفرات كروي،بعد از شروع واكنش يوتكتيك جوانه مي زنند.در اين حالت ،حفرات به صورت بين دندريتي وسلولي رشد مي كنند.همچنين در اين شرايط ،فصل مشترك هسته هاي كوچك يوتكتيك با مايع نا منظم مي با شد.حفرات رشد كرده فصل مشترك هسته هاي يوتكتيك را احاطه مي كنند و به صورت شاخه اي و يا به صورت نا منظم و خوشه اي شده ديده مي شوند.​

​

 

پاسخ : ▶◀بررسي عوامل موثر به حفرات گازي و انقباضي ▶◀

[HR][/HR]

در نمونه هاي بهسازي شده با استرانسيم وسديم ،حباب هاي بين دندريتي قبل از انجماد يوتكتيك جوانه مي زنند.بدين ترتيب ،وقتي هسته هاي يوتكتيك شروع به رشد مي كنند ،حباب هاي جديد را احاطه مي كنند و بدين ترتيب مورفولوژي اوليه خود را حفظ مي كنند(كروي شده).ريز تخلخل هاي تشكيل شده بعد از جوانه زني هسته يوتكتيك به صورت دندريتي و سلولي رشد مي كنندكه نا منظم مي باشند.در حالي كه در نمونه هاي بهسازي شده ،هسته هاي يوتكتيك بزرگ مي باشندو حفرات نمي توانند آنها را احاطه كنند ،.همچنين از مكانيزم شاخه اي شدن جلو گيري شده و حفرات نا منظم به صورت خوشه اي مشاهده نمي شوند.بعلاوه اينكه در آلياژ هاي بهسازي شده ،چون فصل مشترك هسته يوتكتيك/ مايع صاف مي باشد ،حباب ها نسبت به آلياژ هاي بهسازي نشده كمتر نا منظم هستند.


روش آزمايش:
آلیاژ مورد استفاده در این پژوهش آلیاژ آلومینیوم 356 می باشد.بدین منظور برای تهیه این آلیاژ از آلیاژ آلومینیوم 5%سیلیسیم وهمچنین آلومینیوم ومنیزیم خالص استفاده شد.عملیات ذوب در کوره زمینی با سوخت گازوئیلی انجام شد.مواد شارژ جمعا kg7 می شدند که ابتدا آلومینیوم خالص وآلیاژ آلومینیوم 5%سیلیسیم را شارژ وپس از ذوب شدن از کوره خارج شده ومنیزیم به صورت خالص اضافه شد.بر روی ذوب اول هیچ گونه عملیات کیفی انجام نشد.دمای ذوب ريزي حالت گاززدایی نشده 720درجه سانتی گراد در نظر گرفته شد.
پس از ریختن نمونه پله ای اول مجددا ذوب باقی مانده داخل کوره قرار داده شده تا به دمای فوق ذوب لازم برسد.پس از رسیدن به دمای فوق ذوب لازم بوته بیرون آورده شده وگاززدایی انجام گرفت.برای گاززدایی از قرص دگازر استفاده شد.دمای ریختن ذوب گاززدایی شده مابین730-720درجه سانتی گراد بود.شکل وابعاد مدل استفاده شده برای آزمایش در زیر نشان داده شده است.


نتايج:
در نمونه گاززدايي نشده هيچ گونه مك وحفره مشاهده نشد. همانطور كه از شكل الف پيداست هيچ گونه حفره يا ريز مك ديده نمي شود.
در نمونه گاززدايي شده حفره بزرگي در سطح بيشترين ضخامت قطعه مشاهده مي شود. علت وجود حفره اين مي تواند باشد كه چون قالب مورد استفاده براي ريخته گري نمونه هاي آزمايشي ماسه تر مي باشد احتمال دارد كه رطوبت موجود در ماسه در هنگام تماس با مذاب بخار شده وحفره اي در سطح قطعه بوجود آورده است.
در كل حفره موجود در سطح قطعه گاززدايي شده منشا گازي دارد زيرا در نمونه گاززدايي نشده حفره انقباضي وجود ندارد يعني اينكه سيستم تغذيه گذاري مناسب بوده است وهمچنين دماي بارريزي هر دو نمونه يكسان مي باشد.با اين اوصاف حفره موجود در سطح نمونه گاززدايي شده نمي تواند منشا انقباضي داشته باشد.


منابع ومراحع:
1- Kun-Dar Li and Edward Chang ,"Explanation of the Porosity Distribution in A206 Aluminum Alloy Casting,"AFS Transactions-paper 03-108(02).pdf,page 1 of 7
2- Fuoco,R,Correa,E.R.,Correa,A.V.O.," Effect of Modification Treatment On Microporosity Formation in 356 Al Alloy,"AFS Transactions,vol.103,p379(1995).
3- McClain,S.T,Berry,J.T and Dawsey,B,"A Study of Porosity and Pore in Aluminum A356.2 Step Castings,"AFS Transactions –paper 03-045(02).pdf.page 1 of 11 ​

​