فهرست مطالب
پژوهشنامه ریخته گری
پیاپی 1 (تابستان 1396)
- تاریخ انتشار: 1396/06/30
- تعداد عناوین: 7
-
-
صفحه 0
پویندگان و پژوهندگان عرصه دانش، فناوری و تولید در ریخته گری، گروه های وسیعی از استادان، مهندسان، تولیدکنندگان، کارآفرینان، دانشجویان و مدیرانی هستند که با وجود وحدت نظر در پیش برد علمی و صنعتی کشور، نیازها و خواسته های علمی و فنی متفاوت و پایگاه های اجتماعی- اقتصادی مختلفی دارند. پاسخ گویی به تمامی آن ها در یک نشریه و با حفظ اعتبار ارزشی وزارت علوم، تحقیقات و فناوری امکان پذیر نیست.
جامعه ریخته گران ایران با آگاهی بر دامنه خواسته ها و پایگاه ها، از سال ها پیش تصمیم داشت که با انتشار یک نشریه پژوهشی جدا از فصل نامه ریخته گری، زمینه انتشار مستقل نوآوری های علمی-پژوهشی و تولیدهای علمی محققان کشور را فراهم سازد تا هم زمان با تغییرات پایه ای در فصل نامه ریخته گری، زمینه های متفاوت ترویج و توسعه علم و فناوری ریخته گری و نیازهای همه جانبه صنعت و دانشگاه را فراهم سازد.
بدیهی است، انتشار دو نشریه علاوه بر کسب مجوزهای لازم از کمیسیون نشریات (که خود فرآیندی طولانی است) نیازمند برنامه ریزی، تامین هزینه ها، آموزش نیروی اجرایی و جلب همکاری استادان و پیشگامان صنعت ریخته گری است که باید در زمان آماده شود.
اینک پژوهش نامه ریخته گری با اعتبار علمی- پژوهشی، پیش روی شما است، بر این باور هستیم که با تجربه های 37 سال انتشار فصل نامه در انجمن علمی ریخته گری ایران، پژوهشنامه ریخته گری می تواند پایگاهی مطمئن و قابل اعتماد برای انتشار نوآوری های علمی و صنعتی و یافته های پژوهش های اصیل بنیادی و کاربردی محققان داخل و خارج کشور و ارجاع به آن ها باشد.
هر یک از اعضای هیئت تحریریه علاوه بر مسئولیت مشترک در جذب، انتخاب و داوری مقالات، دبیری تخصصی بخش هایی از شاخه های ریخته گری نظیر فولاد، چدن، آلومینیم، انجماد، فرآیندهای تولید و... را برعهده دارند تا بدینسان، ساختار ویژه، سردبیری و دبیران یک پژوهشنامه با گستره تحقیقاتی پردامنه را جامعیت بخشند.
تداوم انتشار پژوهشنامه ریخته گری نیازمند حمایت های گسترده علمی، فنی، نقد و پیشنهاد تمامی کوشندگان علم و فناوری ریخته گری در ایران و جهان است. -
صفحات 1-8
هدف از تحقیق حاضر تولید کامپوزیت در جا زمینه آلومینیم و تقویت شده با ترکیبات بین فلزی حاوی آهن است. در این راستا، بررسی ریزساختار حاصل از انجماد جهت دار آلیاژ هیپویوتکتیک Al-1.0%wt.Fe در کوره بریجمن و نحوه تاثیر عوامل انجمادی نظیر سرعت انجماد (RL) و سرعت سرد کردن (T) بر آن در حین فرآیند انجماد جهت دار صورت گرفت. فرآیند انجماد جهت دار با استفاده از کوره بریجمن مجهز به سیستم مبرد با سرعت های بیرون کشی به ترتیب 1، 5 و 10 میلی متر بر دقیقه و دبی آبگرد 1 و 2 لیتر بر دقیقه بر روی آلیاژ مورد نظر انجام گرفت. از میکروسکوپ نوری و الکترونی برای مطالعه و بررسی ریزساختار استفاده شد. ریزساختار نمونه های انجماد جهت دار یافته دارای ساختار سلولی با دیواره ای از جنس ترکیبات بین فلزی غنی از آهن بود. برای شناسایی این فازهای بین فلزی از آزمایش طیف سنجی پخش انرژی (EDS) استفاده شد. فواصل سلولی در مقاطع معینی از مبرد محاسبه و تغییرات آن نسبت به فاصله از مبرد و سرعت انجماد رسم شد. ریزسختی سنجی بر روی مقاطع عرضی انجام گرفت و میانگین آن برای هر مقطع محاسبه و پروفیل ریزسختی برای هر سه سرعت انجماد و هر دو دبی آبگرد اعمال شده بر حسب فاصله سلولی رسم گردید. نتایج حاکی از آن است که کاهش فاصله سلولی منجر به افزایش ریزسختی آلیاژ Al-1.0%wtFe می شود.
کلیدواژگان: انجماد جهت دار، آلیاژ آلومینیم- آهن، ترکیبات بین فلزی، رشد سلولی، کوره بریجمن -
صفحات 9-21
در این پژوهش اثر تغییر شکل پلاستیک شدید به وسیله فرآیندهای فورج چندگانه (MDF) و پرس در کانال های همسان زاویه دار (ECAP) بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیم A520 بررسی شد. بدین منظور، نمونه هایی از جنس آلیاژ A520 به وسیله ریخته گری معمولی و نیمه جامد تهیه شده و سپس این نمونه ها تحت فرآیندهای ECAP و MDF در دمای محیط و دمای بالا قرار گرفتند. فرآیند ریخته گری نیمه جامد باعث بهبود شکل پذیری آلیاژ شد، به طوری که نمونه های تولید شده به روش ریخته گری معمولی حین پاس اول فرآیند های MDF و ECAP در دمای محیط ترک خوردند، در حالی که نمونه های نیمه جامد بدون ایجاد ترک در دمای محیط تا 3 پاس تحت فرآیند های MDF و ECAP قرار گرفتند. نتایج بررسی خواص مکانیکی نمونه ها به وسیله آزمون های سختی و پانچ برشی نشان داد که فرآیندهای MDF و ECAP باعث افزایش قابل توجه خواص مکانیکی نمونه ها می شوند، به طوری که 3 پاس فرآیند MDF و ECAP در دمای محیط به ترتیب باعث افزایش سختی از 60 به 128 و 137 ویکرز و افزایش استحکام تسلیم از 128 به 208 و 255 مگاپاسکال شد. با افزایش دمای پرس، تاثیر فرآیند بر افزایش خواص به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش یافت. نتایج بررسی ریزساختار به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که خواص مکانیکی نمونه ها به دلیل ریزدانه سازی و اصلاح مورفولوژی و توزیع بهتر رسوب های Al3Mg2، Mg2Si و AlFe در حین فرآیند افزایش یافت. مقایسه فرآیندهای ECAP وMDF نشان داد تاثیر فرآیند ECAP بر اصلاح ریزساختار و در نتیجه آن بهبود خواص مکانیکی بیشتر از فرآیند MDF است.
کلیدواژگان: ریخته گری نیمه جامد، تغییر شکل پلاستیک شدید، آلیاژ آلومینیم A520، خواص مکانیکی، ریزساختار -
صفحات 23-35
در این تحقیق شرایط گرافیت زایی در مقاطع تولید شده به روش تلفیقی منیزیم در راهگاه-توپر مورد بررسی قرار گرفت. مقاطع با مدل پلی استایرین تهیه و ریخته گری با سه قطر متفاوت انجام شد. در این مقاله فقط مشخصات ریز ساختاری میله های با قطر 10 و ارتفاع 200 میلی متر ریخته شده در دو دمای بارریزی1410 و 1440 درجه سانتی گراد و مقدار 1 درصد ماده کروی کننده (فرو سیلیسیم منیزیم)، مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور میله های با قطر 10 میلی متر از دو مقطع، در قسمت میانی و انتهایی (دور ترین فاصله از راهباره) بریده شده و سپس این مقاطع با میکروسکپ نوری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که دمای بارریزی و حرکت سیال بر مورفولوژی و همچنین نحوه توزیع، شکل و اندازه گرافیت تاثیر بسزایی دارد، بطوری که ریزساختار میله های 10 میلی متری ریخته شده در دمای 1410 درجه سانتی گراد، در ناحیه مرکزی مقطع غیر کروی بوده و متفاوت از نواحی دیگر است. اما در دمای 1440 درجه سانتی گراد گرافیت در کل مقطع، از مرکز تا لبه مقطع، یکنواخت و کروی است. تعداد گرافیت های کروی (بالاتر از 700 عدد در واحد سطح) در میله های ریخته شده در هر دو دما و هم چنین بالاتر از 80 در صد گرافیت کروی در هر دو حالت از نکات قابل گزارش محسوب می شود.
کلیدواژگان: چدن با گرافیت کروی، روش منیزیم در راهگاه توپر، دمای ریخته گری، توزیع گرافیت، فوم پلی استایرین -
صفحات 37-46
ریخته گری روی سطح شیب دار یکی از روش های تولید در حالت نیمه جامد است. استفاده از فرآیندهای نیمه جامد موجب کاهش میزان تخلخل های گازی و انقباضی و اصلاح ریزساختار می شود. در این پژوهش، تاثیر دمای ذوب ریزی در فرآیند ریخته گری روی سطح شیب دار و همچنین تاثیر دمای گرمایش مجدد بر ریزساختار و خواص سایشی آلیاژ آلومینیم A390 مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا، ذوب ریزی در 5 دمای مختلف روی سطح شیب دار با طول mm 500 و زاویه ثابت °45 و دمای قالب C°450 انجام شد. سپس عملیات گرمایش مجدد در سه دمای متفاوت با زمان گرمایش مجدد ثابت صورت گرفت. نتایج نشان داد که حالت مطلوب از نظر غیردندریتی شدن فاز آلومینیم و بیشینه مقدار سختی در دمای ذوب ریزی C°590 روی سطح شیب دار بدست آمد. در بررسی تاثیر دمای گرمایش مجدد، نمونه نگهداری شده در دمای C°545 به مدت 30 دقیقه نسبت به دو دمای 555 و C°565، از ریزساختار دانه ریزتر و یکنواخت تری برخوردار است. به طوری که میزان سختی در این دما حدودا HB 130 و میزان کاهش وزن gr 0193/ 0بدست آمد و سختی و مقاومت به سایشی آن نسبت به نمونه بدون گرمایش به ترتیب 30 و 43 درصد افزایش یافته است.
کلیدواژگان: ریخته گری نیمه جامد، سطح شیب دار، آلیاژ آلومینیم A390، دمای ذوب ریزی، دمای گرمایش مجدد -
صفحات 47-58
در پژوهش حاضر، استحکام تسلیم فشاری، مدول الاستیک، سختی، ضریب انبساط حرارتی و مقاومت به سایش فلز مدرج پایه آلومینیم حاوی 26 درصد وزنی مس و 8 درصد وزنی سیلیسیم در لایه بیرونی، لایه میانی و لایه درونی استوانه توخالی گریز از مرکز شده مورد بررسی قرار می گیرد. مطالعات ریزساختار با میکروسکپ الکترونی روبشی و میکروسکپ الکترونی عبوری-روبشی نشان داده است که در لایه درونی، مقدار ترکیب بین فلزی برابر با 3/33 درصد حجمی است در حالی که در لایه بیرونی به تدریج تا 4/26 درصد حجمی کاهش می یابد. به علاوه، در لایه درونی، سختی، 153 ویکرز و نرخ سایش، 40/5 گرم بر متر مربع، است که تا رسیدن به لایه بیرونی به ترتیب، به 149 ویکرز کاهش و به 07/7 گرم بر متر مربع افزایش می یابد. در حالی که استحکام تسلیم فشاری در لایه های بیرونی، میانی و درونی به ترتیب برابر با 275، 460 و 415 مگاپاسکال به دست آمده است.
کلیدواژگان: استحکام تسلیم فشاری، ضریب انبساط حرارتی، مدول الاستیک، مقاومت سایشی -
صفحات 59-68
تاثیر نانو ذرات آلومینا با اندازه متوسط 40 نانومتر بر ریزساختار و رفتار سایشی نانو کامپوزیت با زمینه ی آلیاژ A356 آلومینیم تهیه شده به روش ریخته گری هم زدنی، مورد بررسی قرار گرفت. نانو ذرات آلومینا با مقادیر 1، 5/1 و 2 درصد وزنی به همراه گاز خنثی به داخل مذاب آلیاژ زمینه که به طور مکانیکی هم زده می شد، اضافه گردید. برای بهبود ترشوندگی نانوذرات، منیزیم خالص به مقدار یک درصد وزنی به مذاب افزوده شد. ریزساختار نانوکامپوزیت تهیه شده توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری نشان داد که نانو ذرات از توزیع نسبتا یکنواختی برخوردارند. اندازه گیری درصد تخلخل نمونه های نانوکامپوزیتی با استفاده از روش ارشمیدس نشان داد که با افزایش درصد وزنی نانو ذرات، درصد تخلخل نیز از 3/1 به 2/3 درصد افزایش پیدا کرد. نشان داده شد که با افزایش درصد وزنی نانو ذرات، مقدار تخلخل افزایش یافت. به منظور بررسی رفتار سایشی، نمونه ی حاوی 1 درصد وزنی نانو ذرات آلومینا که دارای کمترین میزان تخلخل و یکنواخت ترین توزیع نانو ذرات بود، انتخاب شد. بر اساس نتایج آزمون سایش، نانو کامپوزیت مورد آزمایش از مقاومت سایشی بالاتری در مقایسه با آلیاژ زمینه برخوردار بوده است. مطالعه سطوح تحت سایش و نواحی زیر آن نشان داد که مکانیزم غالب در این فرآیند سایش، سایش چسبان به همراه تشکیل لایه ی مختلط مکانیکی است که در مورد نمونه ی نانو کامپوزیتی، به دلیل مقاوم سازی ناشی از حضور نانو ذرات، این مکانیزم با نرخ کمتری صورت گرفته است.
کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، سایش، آلومینیوم، آلومینا، ریخته گری
-
Page 0
-
Pages 1-8
The aim of the present study is to produce an in-situ Al matrix composite reinforced by iron-bearing intermetallics. Therefore, the effects of solidification parameters such as solidification rate (RL) and cooling rate (T ̇) on the microstructural characteristics of a hypoeutectic Al-1.0%wtFe alloy during directional solidification have been investigated. The directional solidification process has been carried out using a Bridgman furnace having a water-cooled system at the bottom of the cold zone. The flow rate of the water was 1, 2 L.min-1 and the withdrawal velocity of the ingot was 1, 5, and 10 mm.min-1. Optical and electron scanning microscopy (SEM) have been used to study the microstructure of the samples. Cellular microstructure with the iron-intermetallic phases at the peripheral walls of the cells were found along the directional solidified samples. In order to characterize the intermetallic phases, the energy dispersive spectroscopy (EDS) was used. Cellular spacing (λc) was calculated in some sections from the bottom of chill zone. Variation of cellular spacing was plotted as a function of both solidification rate and distance from the bottom of chill zone. Hardness test was carried out on each cross-section and the hardness profile was plotted as a function of cellular spacing. The results showed that the hardness of Al-1.0%wt.Fe alloy was increased where the cellular spacing was reduced.
Keywords: Directional Solidification, Al-Fe alloy, Intermetallic compound, Cellular growth, Bridgeman furnace -
Pages 9-21
In the current research, the effect of severe plastic deformation by multi-directional forging (MDF) and equal channel angular pressing (ECAP) on microstructure and mechanical properties of A520 Al-alloy was investigated. The samples which produced by ordinary and semisolid casting were processed by ECAP and MDF at room temperature (RT) and high temperature. The semi-solid process improved the formability of the alloy, such that the semi-solid specimens were ECAP and MDF processed up to 3 passes at RT without cracking, while the ordinary cast specimens were cracked at the first pass of MDF and ECAP processes at RT. The micro-hardness and shear punch tests showed increase the mechanical properties of the specimens, such that 3 passes of MDF and ECAP at RT increased the hardness of specimens from 60 to 128 and 137 HV and yield strength of specimens from 128 to 208 and 255 MPa, respectively. By increasing the ECAP temperature, the effect of ECAP on improvement of mechanical properties decreased considerably. The microstructural characterization by scanning electron microscope showed that the reason of mechanical properties improvement during ECAP and MDF processes lied in the grain refinement and modification of morphology and distribution of Al3Mg2, Mg2Si and AlFe precipitates during the processes. Comparison of ECAP and MDF processes revealed that the effect of ECAP process on microstructural modification and consequently improvement of mechanical properties was higher than that of MDF process.
Keywords: Semisolid Casting, Severe plastic deformation, A520 Al-alloy, Mechanical properties, Microstructure -
Pages 23-35
In this study the graphitization characteristics were studied in the test bars produced by the in-mold lost foam (IMLF) process. Polystyrene patterns were prepared, and the test bars were produced in three different diameters. In this paper, only the microstructure of the test bars, having 10 mm diameter and 200 mm height, cast at two temperatures of 1410 and 1440 °C, and 1 wt% of spheroidizing material (FeSiMg), have been investigated. For this purpose, 10 mm bars were cut from two sections, the middle and the end part (the furthest distance from the gate) and then, these sections were examined using optical microscope. The results show that, the melt temperature and fluid flow affect the graphite morphology as well as the distribution, shape, size and type of graphite. In the central part of the test bar, cast at 1410 °C, non-spheroidal graphite is formed which are different from other areas, but at 1440 °C, the graphite in the whole section is uniform and spherical, from the center to edge. The high nodule count (above 700 pcs. per unit surface) and above 80 percent nodularity, in both cases, are worth mentioning.
Keywords: Nodular graphite cast iron, In-mold lost foam process, Pouring Temperature, Graphite distribution, Polystyrene foam -
Pages 37-46
Slope cooling casting is one of the production methods in semi-solid state. Semi-solid processes led to reduce gas porosity and shrinkage and modify the structures. In this research, the effect of pouring temperature in slope cooling casting process and partial remelting temperature on microstructure and wear properties of Al-A390 alloy have been investigated. In this regard, casting was performed at 5 different pouring temperatures on a sloping surface with the constant length of 500 mm, angle of 45° and mold temperature of 450°C. Then, the partial remelting process was carried out at 3 different temperatures with a constant time. The results show that the suitable condition in view of the particle non-dendritic and the high hardness is achieved at the temperature of 590°C on the slope cooling with the length of 500 mm and the angle of 45°. In examining of the effect of the partial remelting temperature, the sample kept at temperature of 545°C for 30 minutes, compared to samples with partial remelting temperature of 555°C and 565 °C, has a finer and more uniform grain structure. So that, the hardness and the weight loss at this temperature were obtained about 130 HB and 0.0193 gr. The hardness and wear resistance of this sample in comparison to sample without partial remelting increased 30 and 43 percent, respectively.
Keywords: Semisolid Casting, Cooling Slope, A390 alloy, Pouring Temperature, Reheating Temperature -
Pages 47-58
In the present study, an investigation of coefficient of thermal expansion, elastic modulus, yield strength of compression, wear resistance and hardness of 3 layers called inner, intermediate and outer are investigated for functionally graded Al based cylindrical shell containing 26 wt.% Cu and 8 wt.% Si. The microstructure is studied by using TESCAN MIRA3 field emission scanning electron microscopy (FESEM) and TITAN scanning transmission electron microscope (STEM) is revealed that intermetallic compound content reaches its maximum volume fraction at the inner layer with 33.3 Vol.% and then reduces gradually to 26.4 Vol.% at outer layer. In addition, wear rate was 5.4gr/m2 and hardness was 153 HV at inner layer and then gradual increase by 7.07 gr/m2 and decrease by 149 HV, respectively at outer layer. Moreover, the value of yield strength of compression is determined 275, 460 and 415 MPa at outer, intermediate and inner layers, respectively.
Keywords: Coefficient of thermal expansion, Elastic modulus, Yield strength of compression, Wear resistance -
Pages 59-68
The effect of alumina nanoparticles contents with the average size of 40 nm on the microstructure and wear behavior of A356/Al2O3 nanocomposite produced through stir casting was studied. The alumina nanoparticles with the amounts of 1, 1.5 and 2 weight percent, were incorporated into the molten matrix alloy being mechanically stirred, along with blowing an inert gas. To improve the nanoparticles wettability, 1wt% Mg was added to the molten matrix alloy. The microstructure of the nanocomposite was studied by using optical and scanning electron microscopes. The microstructural observations showed that the alumina nanoparticles have been evenly distributed within the matrix. The percent of porosity measured by the Archimedes method is increased with increasing the nanoparticles weight percent from 1.3% to 3.2 %. It was shown that, the increased percent of porosity can be attributed to the increase in the particles agglomeration with increasing particles weight percent. To study the wear behavior of the materials, nanocomposite containing 1wt% alumina, having the lowest porosity percent and even distribution of nanoparticles, was selected. The wear test showed that the addition of nanoparticles to the matrix alloy gave rise to enhance its wear resistance. Study of the worn surfaces and sub surfaces showed that the dominant wear mechanism for the materials used in the current work is probably an adhesive wear followed by the formation of a mechanically mixed layer (MML). However, this mechanism occurred with the less wear rate for the nanocomposite as a result of the presence of reinforcing particles.
Keywords: Nanocomposite, Wear, Aluminium, Alumina, Casting
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.