فهرست مطالب

پژوهشنامه ریخته گری
سال دوم شماره 2 (پیاپی 5، تابستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/05/30
  • تعداد عناوین: 6
|
  • علی ده حقی ، سید محمد علی بوترابی * صفحات 71-78
    اثر افزودن بریلیم به میزان ‏‏200 و ‏ppm‏2000 بر فیلم اکسیدی دولایه آلیاژ آلومینیم ‏A356‎‏ تشکیل شده در شرایط دینامیک مورد بررسی ‏قرارگرفت. فیلم های دولایه دینامیکی توسط ریخته گری ثقلی مذاب در یک فنجان از جنس فولاد زنگ نزن جداره نازک در ارتفاع های متفاوت بارریزی و انجماد ‏تحت خلاء ‏mbar‏80 بدست آمد. کیفیت مذاب مطابق شاخص فیلم دولایه برای مذاب های حاوی مقدار ‏ppm‏2000 بریلیم به همراه ارتفاع ذوب ‏ریزی 200 و 300 میلی متر، به ترتیب 5/ 6 و 5/ 20 میلی متر است. بررسی های تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان گر تغییر ‏مورفولوژی و ضخامت اکسیدهای دولایه جوان حاوی عنصر بریلیم در شرایط دینامیکی است. با افزودن ‏ppm‏2000‏‎ ‎بریلیم ضخامت فیلم ‏دینامیکی تشکیل شده، کاهش یافته است. برای مقدار ‏ppm‏ 200 لبه های کنگره ای اکسید و ضخامت بیشتر آن، از ویژگی های فیلم اکسیدی ‏است. کاهش ضخامت می تواند به معنی افزایش انعطاف فیلم های اکسیدی تشکیل شده از مذاب حاوی بریلیم باشد. همچنین نتایج رادیوگرافی ‏نمونه های ‏RPT‏ نشان داد که با افزودن بریلیم حفرات موجود کاهش پیدا کرده اند. ‏
    کلیدواژگان: فیلم اکسیدی دولایه منعطف، مورفولوژی اکسید، ضخامت فیلم اکسید دینامیکی، استحکام لایه میانی اکسید دولایه
  • ابراهیم آقازاده، سیف الله آقازاده ، احد صمدی * صفحات 79-88
    در این پژوهش از ریخته گری گریز از مرکز برای تولید کامپوزیت هایپر یوتکتیک ‏‎ Al-Mg2Siبا ریزساختار هیبریدی و سختی مدرج ‏استفاده شد. به این منظور به روش گریز از مرکز عمودی، دو استوانه با ترکیب ‏Al-20Si‎‏ و ‏Al-20Si-9Mg‎‏ (بر حسب درصد وزنی) ‏ریخته گری‏ شد. سپس ریزساختار و سختی مقاطع شعاعی مختلف آنها به ترتیب با استفاده از میکروسکوپ های نوری و ‏SEM‏ مجهز به ‏سیستم میکروآنالیز فازی (‏EDS‏) و سختی سنجی برینل مورد بررسی قرار گرفت. همچنین از نرم افزارهای ‏Thermo-Calc‏ و ‏JMat ‎Pro‏ به ترتیب برای رسم نمودارهای فازی تعادلی آلیاژها، کسر جرمی و چگالی فازهای درجای تشکیل شده حین انجماد استفاده شد. ‏نتایج بدست آمده نشان می دهند که با افزودن 9 درصد ‏منیزیم‏ به آلیاژ ‏Al-20Si‎، لایه های داخلی استوانه دارای یک ریزساختار هیبریدی ‏متشکل از ذرات اولیه ‏سیلیسیم‏ و ‏Mg2Si‏ در زمینه یوتکتیکیAl (α) -Si-Mg2Si‏ بوده و لایه خارجی فقط شامل یک ریزساختار یوتکتیک سه ‏تایی ظریف ‏Al (α) -Si-Mg2Si‏ است. به تبع این تغییرات ریزساختاری در راستای شعاعی استوانه ها، نه تنها سختی هر دو استوانه از ‏جداره خارجی با شیب ملایمی به سمت جداره داخلی افزایش می یابد بلکه استوانه ‏Al-20Si-9Mg‎‏ در تمامی مقاطع شعاعی خود در ‏مقایسه با استوانه دیگر حدود 18 برینل افزایش سختی نشان می دهد. ‏
    کلیدواژگان: ریخته گری گریز از مرکز، مواد مدرج، آلیاژهای Al-Si-Mg، جدایش فازی، ریزساختار هیبریدی
  • سینا کریمی فر، حامد کلوند ، سید ابراهیم وحدت * صفحات 89-100
    در این پژوهش، اثر دو متغیر دمای بارریزی و سرعت خنک کاری قالب در فرآیند ریخته گری در ماسه بر سختی و مقاومت به سایش برنز یاتاقان SAE660مطالعه شده است. مذاب برنز SAE660در کوره القایی ترانزیستوری تهیه شده و سپس ریخته گری آن در قالب ماسه ای در چهار شرایط متفاوت شامل دماهای ذوب ریزی 950 و 1200 درجه سانتی گراد و خنک کاری قالب با آب و هوا انجام شده است. ریزساختار با میکروسکوپ الکترونی روبشی، سختی به روش ویکرز و مقاومت به سایش به روش پین روی دیسک ارزیابی شده است. نتایج حاکی از این است که اثر دمای ذوب ریزی روی مقاومت به سایش، قابل صرف نظر کردن است اما کمترین کاهش جرم (یا بیشترین مقاومت به سایش) برای نمونه هایی است که قالب آنها در هوا خنک شده است زیرا در این نمونه ها، مقدار فازهای سرب، محلول جامد و ترکیب بین فلزی بیشتر است. به علاوه، نمونه هایی که دمای بارریزی آنها کمتر بوده است، سختی بالاتری داشتند.
  • حسین آقاجانی email ، سهند بهرنگی، نوید فرزام مهر، امیر حسن شفیع فرهود، گلناز ناصری آذری صفحات 101-108
    یکی از مهم ترین مشکلات پیش روی کارخانه های ریخته گری قطعات چدن نشکن، انباشتگی رسوبات نامحلول در قسمت‫های مختلف کوره های القایی، افت شدید جریان الکتریکی و در نتیجه توقف خط تولید است. ماده اصلی تشکیل دهنده این رسوبات، اکسید منیزیم (MgO) است که در نتیجه اکسیداسیون منیزیمی تولید می شود که برای کروی سازی گرافیت استفاده می‫شود. در این مطالعه، دو راه حل برای غلبه بر این مشکل پیشنهاد شده و میزان تاثیر گذاری هر کدام در خط تولید یک کارخانه ی ریخته گری بررسی شده است. این دو راه حل عبارت بودند از افزودن فلاکس به مذاب و استفاده از اتمسفر نیتروژن به جای هوا. آنالیز شیمیایی مذاب، سرباره و رسوبات با استفاده از پراش اشعه ایکس، روش شیمی تر و کوانتومتری انجام شد. بهترین نتیجه با افزودن 900 گرم فلاکس به داخل پاتیل قبل از تلقیح به دست آمد. بدون افزودن فلاکس، افت شدید در جریان الکتریکی دستگاه (350 آمپر در 16 روز) مشاهده شد. افزودن فلاکس منجر به افت سطحی در جریان الکتریکی (50 آمپر در 28 روز) شد. همچنین افزودن فلاکس باعث تغییر پایه رسوبات از MgO به Fe2O3 شد. همچنین با استفاده از اتمسفر نیتروژن، نرخ میرایی منیزیم از % 017/0 در 36 دقیقه (در حالت استفاده از هوا) به %0146/0 در 50 دقیقه رسید.
  • نادر راکی، امین کلاه دوز * صفحات 109-121
    آلیاژ آلومینیم 380A با حدود 5/8 درصد سیلیسیم و بازه دمائی مناسب، آلیاژی مطلوب برای تولید قطعات مختلف با استحکام مناسب و وزن کم است. همچنین با توجه به کاربرد وسیع این آلیاژ در صنایع مختلف نظیر صنایع خودروسازی و صنایع هوا فضا، استفاده از روش هایی جهت بهبود خواص مکانیکی این آلیاژ، می تواند به توسعه کاربرد آن کمک شایانی نماید. در فرآیندهای شکل دهی نیمه جامد، با اعمال تنش برشی به آلیاژ به دلیل شکسته شدن ریزساختار، این خواص بهبود می یابد. هدف اصلی در این تحقیق، بهبود ریزساختار و خواص مکانیکی و تعیین سطوح مطلوب متغیرهای دمای بارریزی و طول سطح شیب دار در ریخته گری نیمه جامد آلیاژ آلومینیم 380A با کمک سطح شیبدار خنک کننده است. قطر دانه ها، سختی و میزان تخلخل در نمونه ها به عنوان مشخصه های مهم خروجی در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفتند. بررسی ریزساختاری آلیاژ آلومینیم 380A در این پژوهش نشان داده است که از میان سه دمای بارریزی مختلف، دمای C°605 در طول بارریزی 60 سانتیمتر و همراه با عبور مایع خنک کننده، مناسب ترین حالت ریخته گری برای این آلیاژ است. چرا که در این دما ضمن برخورداری از کمترین قطر دانه mμ32، بیشترین افزایش مقدار سختی یعنی HB98 حاصل شد. دلیل آن را می توان به تاثیر هم زمان نرخ تنش برشی و مدت زمان اعمال آن مربوط کرد.
    کلیدواژگان: شکل دهی نیمه جامد، سطح شیب دار، آلومینیم A380، سختی، اندازه دانه
  • غلامرضا عاشوری * صفحات 123-134
    در پژوهش پیش رو، کارایش افزودن بیسموت و اجرای عملیات گرمایی T6، بر ریزساختار و ویژه گی های تنشی آلیاژ پیستون LM13 مستحکم شده با نانوذره های SiC بررسی شده است. برای بررسی اثر عملیات گرمایی بر ذره های سیلیسیم یوتکیتک، درآغاز آلیاژها زیر عملیات انحلال و سپس عملیات پیرسازی قرار گرفتند. ریزساختار نمونه ها با به کارگیری ریزبین نوری و الکترونی روبشی بررسی شدند. بر پایه ی دستیافت های ریزساختاری، یک درصد وزنی بیسموت شرایط بهینه ی ریزساختاری را پدید آورد. همچنین، عملیات گرمایی T6، ریز و کروی شدن تیغه های سیلیسیم یوتکتیک را به همراه آورد که پیامد آن به واترزش (Modification) ریزساختار آلیاژها انجامید. درواقع، افزودن همزمان بیسموت و اجرای عملیات T6 شدت واترزش ریزساختاری را دوچندان کرد. آزمون تنشی (Tensile) برای اندازه گیری تکار کیفیت (Quality-index) ، انجام شد تا بازده ی واترزش آلیاژهای گوناگون بررسی شود. آزمون تنشی نشان داد که افزودن بیسموت، اجرای عملیات گرمایی، و یا اجرای هم زمان این دو کار، به دلیل واترزش ریختار (Morphology) های ناپسند فاز سیلیسیم یوتکتیک، بهکرد ویژه گی های تنشی آلیاژ را درپی دارد. کاهش ویژه گی های تنشی در درصدهای بالاتر بیسموت را می توان در پیوند با پیدایش ترکیب های پر بیسموت درشت دانست. شکست نگاری نیز نشان داد که با افزودن بیسموت تا یک درصد وزنی، سازوکار شکست از تردی به نرمیمی گراید. این رخداد را می توان در پیوند با کاهش اندازه ی تیغه های سیلیسیم و در نتیجه افزایش شمار چالک ها (Dimples’) در سطح شکست آلیاژ دانست.
    کلیدواژگان: بیسموت، پیرسازی، سیلیسیم یوتکتیک، تکار کیفیت، شکست نگاری
|
  • Ali Dehhaghi, Seyed Mohammad Ali Boutorabi * Pages 71-78
    The effect of beryllium addition (200 ppm and 2000 ppm) on dynamically formed double oxide film of aluminum A356 alloy was ‎investigated. Dynamically double oxide films were obtained by gravity casting in a cup of thin-walled steel at different free ‎fall of melt and solidified under a vacuum of 80 mbar. The melt quality according to the bifilm index for melts containing ‎‎2000 ppm of beryllium for molten free fall height of 200 and 300 mm is 5.6 and 5.20 mm, respectively. Scanning electron ‎microscopy (SEM) images show a change in the morphology and thickness of the young double oxides containing the ‎beryllium element in dynamic conditions. By adding 2000 ppm of beryllium, the thickness of the film is reduced. For ‎amount of 200 ppm, the edges of the oxide screed and its greater thickness are oxide film properties. Reducing the thickness ‎can mean increased flexibility of oxide films composed of melt containing beryllium. Also, the radiographic results of RPT ‎samples showed that the cavities were reduced by adding beryllium.‎
    Keywords: Flexible double oxide film, Oxide morphology, Thickness of dynamically oxide film, Reduce pressure test
  • Ebrahim Aghazadeh, Sayfolah Aghazadeh , Ahad Samadi* Pages 79-88
    In this study, centrifugal casting method was used to produce a hyper-eutectic composite Al-Mg2Si ‎with hybrid microstructure and graded hardness. For this purpose, two cylinders with a chemical ‎composition of Al-20Si and Al-20Si-9Mg (weight percent) were cast using a vertical centrifugal ‎casting machine. Then the microstructure and hardness of the cast cylinders were studied along the ‎radial direction by optical and scanning electron microscopes and brinell method, respectively. The ‎results show that in Al-20Si cast cylinder; in contrary to the outer layer which shows only a binary ‎eutectic Al-Si microstructure, the inner layer contains a high volume fraction of in situ segregated ‎primary silicon particles inside the eutectic matrix. By addition of 9% Mg to Al-20Si alloy, the inner ‎layer of the cast cylinder form a hybrid microstructure containing of both Si and Mg2Si particles ‎inside the eutectic matrix, while the outer layer shows only a ternary eutectic Al-Si-Mg2Si ‎microstructure. As a result of these microstructure changes along the radial direction of the ‎cylinders, not only the hardness of both cylinders are smoothly increased from the outer towards the ‎inner layers, but also all radial sections of the Al-20Si-9Mg cylinder in compared with the other one, ‎indicate higher hardness (about 18 brinell).
    Keywords: Centrifugal casting, Functionally graded materials, Al-Si-Mg alloys, Phase segregation, Hybrid microstructure
  • Sina Karimifar, Hamed Kalvand , Seyed Ebrahim Vahdat* Pages 89-100
    The goal of this research is an investigation on the effect of 2 parameters of casting process including cooling rate of mold and pouring temperature on the 2 important characterization including Vickers hardness and wear resistance via pin on disc of bearing bronze SAE660. The melting had done by transistor induction furnace and then, pouring had done in sand mold in four different casting conditions, including pouring temperatures of 950C and 1200C, and cooling with water and air and finally, the microstructure via scanning electron microscopy, Vickers hardness and wear resistance via pin on disc of the SAE660 bronze had compared. The results indicated that the effect of pouring temperature can be ignored for wear resistance but the minimum weight loss due to wear via pin on disc (or maximum wear resistance) obtained when the samples cooled with air compared to water cooling, because the contents of lead, intermetallic compounds and the phase of solid solution is more in the samples cooled with air compared to water cooling. In addition, maximum hardness obtained for low pouring temperature.
    Keywords: Microstructure, Bearing, Pouring, Foundry, Casting
  • Hossein Aghajani, Sahand Behrangi, Navid Farzammehr, Amir Hassan Shafie Farhoud, Golnaz Naseri Azari Pages 101-108
    The pile-up of insoluble build-ups in induction pressure pouring machines has been one of the important problems in casting of ductile iron. The main constituent of these build-ups is magnesium oxide (MgO). The formation of MgO is resulted by oxidation of the magnesium which was used for graphite spheroidisation. In this research, the effectiveness of two solutions has been studied to overcome this problem in pouring machines of a casting plant. The solutions were the addition of a flux into the melt and applying nitrogen atmosphere instead of air. The chemical analysis of the melt, slag and build-ups were done using X-ray diffraction (XRD), wet chemistry method and quantometery technique. For the first approach, the best efficiency was obtained with addition of 900 g/ton flux into the ladle before inoculation. Without flux addition, the electrical current drop was drastic (~350 A in 16 days). However, the flux addition resulted in a slight drop in the electrical current (~50 A in 28 days). Moreover, the flux addition has changed the main constituent of build-ups from MgO to iron oxide (Fe2O3). The using of nitrogen atmosphere resulted in a significant decrement in the fading rate of magnesium from 0.017% in 36 min to 0.0146 % in 50 min.
    Keywords: Insoluble build-up, Flux, Ductile iron, Pouring machine
  • Nader Raki, Amin Kolahdooz* Pages 109-121
    A380 Aluminum alloy is suited for producing of different parts with proper strength and low weight because of having 8.5% silica and a suitable temperature range. Also, due to the wide usage of Al-A380 alloy in various industries such as automobile and aerospace industries, the use of some methods to improve the mechanical properties of this alloy can help to develop its applications. In the process of semisolid forming, by applying shear stress on alloy, dendritic structures converted to the globular ones that have better properties than the structure of common casting. The main objective of this study is to improve the microstructure and mechanical properties and determine the desired levels of propagation temperature and slope length in a semi-solid casting of Al-A380 alloy with the aid of a cooling slope method. The grain diameter, hardness and porosity in the samples were considered as important output characteristics in this study. Investigation of the microstructure of Al-A380 alloy in this study showed that the temperature of 605°C on the 600mm length and using the coolant system is the most appropriate casting that can be the best condition for this alloy. It is because of in this temperature the least grain diameter (32µm) is made. The hardness in this condition was obtained around 98HB that can be related to the effect of the shear stress rate.
    Keywords: Semi-Solid Casting, Cooling slope plate, Al-A380 Alloy, Hardness, Average Diameter
  • Gholamreza Ashuri* Pages 123-134
    In the current study, the effects of bismuth and T6-heat treatment on the microstructural and tensile properties of SiC-reinforced Al-Si alloy (LM13) have been investigated. The alloys were subjected to the solution and ageing treatment to investigate its effect on the characteristics of eutectic silicon particles and tensile properties. The microstructures of specimens were examined by using optical and scanning electron microscopy. According to microstructural results, the most improvement in the modification of eutectic silicon phase was achieved by the addition of 1 wt. % bismuth. On the other hand, applying T6-heat treatment spherodize the silicon particles and thus modify the microstructure of the alloys. Adding bismuth and applying heat treatment simultaneously intensify the modification effect of each of them. The tensile testing was employed to measure the quality index (QI) of the alloys for evaluating the modification efficiency of the alloy with different bismuth contents. The reduction in both tensile strength and ductility after addition of higher contents of bismuth was found to be due to the formation of bismuth–rich phases in the microstructure. The results of fractography showed that bismuth in its optimum level changed the fracture mode from brittle to ductile. This is due to the reduction in dimples size.
    Keywords: Bismuth, Ageing, Eutectic silicon, Quality index (QI), Fractography