X
تبلیغات

مُدیتـــــــــــالـــــــــــــورژ(مدیریت و متالورژی)
فنــــــی-علمی- آموزشی-اجتماعی 
خبرنامه بروز رسانی سایت

ایمیل خودرا وارد نمائید:

Delivered by FeedBurner

اخبار ایران و جهان
نظرسنجی
آشنایی با روش های آلیاژ سازی وخصوصیات آلومینیم:

آلومینیم دارای هدایت قابلیت هدایت حرارتی بالایی می باشد که بعد از نقره و مس بهترین هادی حرارتی شناخته می شود و دارای دانسیته ای در حدود2.7 سانتی متر مکعب است . که به همین دلیل جزو آلیاژ های سبک محسوب می شود .
این آلیاژ دارای مقاومت به خوردگی زیاد است که به علت ایجاد لایه پایدار اکسیدی متخلخل می باشد .
دارای نقطه ذوب پایین در حدود 670 درجه سانتیگراد است و قابلیت انجام عملیات حرارتی دارد اما عملیات حرارتی آن اج هاردینگ یا پیر سازی می باشد و دارای قابلیت انجام کار مکانیکی و تغییر فرم سرد و گرم می باشد . و این الیاژ را می توان در قالب های دائمی و یا فورج نیز استفاده کرد .
کاربرد آلومینیم :
این آلیاژ به علت ویژگی های خاصی که دارد در بیشتر صنایع از جمله اتومبیل سازی غذاسازی ساختمان سازی بلوکه های سیلندر خودرو اسکلت سازی صنایع پتروشیمی و صنابع هوایی به کار می رود .
آلیاژ های آلومینیم :
به طور کلی آلیاژ های آلومینیم به دو دسته کلی تقسیم می شود :
1- آلیاژ های نوردی
2- آلیاژ های ریخته گی
نکته : آلومینیم به علت داشتن ساختار
FCC
و تراکم زیاد در ساختار شبکه بلوری اش فرم کاری خوبی در درجه حرارت محیط دارد .
1- آلیاژ های نوردی :
در آلیاژ های نوردی ابتدا آلیاژ به شکل شمش ریخته شده سپس با توجه به شرایط تولید هر یک از فرآیند های کار سرد شامل : نورد ، فورج ، سوراخ کاری برش و .... روی قطعه انجام می شود .
روش های تولید شمش های نوردی :
معمولا دو روش برای تهیه شمش نوردی استفاده می شود :
1-روش مداوم (
countinus
)
2- روش نیمه مداوم و یا تکباری (
non countinus
)
1- روش مداوم :
این روش که از سرعت تولید بالایی برخوردار است که به این صورت می باشد که ذوب ریزی به صورت مداوم ادامه پیدا می کند .
به این صورت که محفظه ای از فولاد گرم که در زیر پاتیل مذاب قرار دارد مذاب را به صورت دائم دریافت می نماید ، مذاب پس از رها شدن از پاتیل وارد محفظه شده و در مرحله اول آب گرد هایی که در قسمت بالای محفظه قرار دارند مذاب را به مرحله خمیری می رساند در مرحله بعد مذاب به مرحله آب فشان رسیده و به طور کامل منجمد می شود و در پایان تیغه ای که در انتهای محفظه قرار دارد فلز را برش زده و بر روی صفحه نقاله می اندازد .
2- روش تکباری :

این روش که در کارخانه ها و به وسیله قالب های ماسه ای انجام می شود به این صورت است که ابتدا کوره را به مقدار معینی شارژ کرده سپس شارژ آماده شده را در قالب های مورد نظر می ریزند .

2- تهیه آلیاژ های ریخته گی ( فرآیند شکل ریزی)
هدف تولید :
تولید شکل نهایی قطعه به صورت مذاب ریزی مستقیم
انواع مواد شارژ جهت ریخته گری آلیاژ های آلومینیم
1- شمش اولیه : این شمش معمولا در کارخانه های ریخته گری تولید می شود و از درصد خلوص بالایی درحدود 99.9% برخوردار است که معمولا به صورت پوکه های مستطیل شکل با وزن 15 الی 20 کیلو گرم تهیه می شوند . که جهت آلیاژ سازی آن ها از شمش های منیزیم ، روی ، سیلیسیم استفاده می شود که معمولا از شمش های منیزیم و سیلیسیم درمواقعی استفاده می شود که بخواهیم درصد کمی منیزیم و سیلیسیم به مذاب اضافه کنیم در غیر این صورت از آلیاژ ساز ها یا هاردنر ها (
hardner) استفاده می کنیم
2- شمش های ثانویه: این شمش ها معمولا از ذوب مجدد قراضه های و برگشتی ها تولیدمی شود و با توجه به اینکه عملیات تصفیه و تمیز کاری روی این شمش ها انجام می شود از لحاظ قیمت گرانتر از شمش های اولیه می باشد اما دارای درصد خلوص و کیفیت بالاتری نسبت به شمش های اولیه می باشد .
3-قراضه ها : که قیمت مناسبی داشته ولی قبل از استفاده باید عملیات تمیز کاری بر روی آن ها انجام شود .
4- برگشتی ها : این شمش ها انواع قطعات معیوب سیستم راهگاهی را شامل می شود که به جهت شارژ مجدد در ریخته گری استفاده می شود .
5-آلیاژ ساز ها و یا هاردنر ها ( آمیژن ها):این گروه از آلیاژ ساز ها هنگامی استفاده می شود که قرار باشد عناصری را با نقطه ذوب بالاتر یا نقطه ذوب پایین تر به مذاب اضافه کنیم به عنوان مثال اضافه کردن مس با نقطه ذوب 1080 درجه سانتیگراد به مذاب آلومینیم که این عمل باید به صورت آمیژن انجام شود . یا اضافه کردن روی با نقطه ذوب 420 درجه سانتیگراد به مذاب آلومینیم که باید به صورت آمیژن انجام شود .
نکته به آمیژن آلومینیم سیلیسیم ( سیلومین)گفته می شود
نکته : آمیژن در این بخش به معنی عنصری است که با آلومینیم آلیاژ سازی شده است . مانند آمیژن مس
نکته : فلزاتی که دارای نقطه ذوب پایین هستند به علت فشار بخار زیاد در ریخته گری آلومینیم اگر به صورت خالص به مذاب اضافه شوند باعث پاشش مذاب می شوند .
انواع روش های تولید هاردنر ها :
روش اول : در این روش ابتدا مذاب آلومینیم را تهیه نموده سپس فلز مورد نظر را به صورت قطعات ریز و کوچک در داخل فویل های آلومینیمی قرار می دهیم و آرام و آرام به مذاب آلومینیم اضافه می کنیم
روش دوم : آلومینیم و فلز مورد نظر را به صورت جداگانه ذوب کرده و سپس فلز با نقطه ذوب بالا را به صورت باریکه مذاب به مذاب آلومینیم اضافه کرده و هم می زنیم . مثال : اگر بخواهیم آلیاژی از آلومینیم بسازیم که دارای ترکیب
5% سیلیسیم
0.4 % منیزیم
1/2 % مس
و بقیه نیز آلومینیم باشد . و مواد مورد استفاده نیز شامل شمش اولیه با خلوص 99/99 درصد
1- آمیژن سیلومین با 13 درصد سیلیسیم
2- آمیژن منیزیم با 10 درصد منیزیم
3- آمیژن مس با 50 درصد مس
جهت تهیه 100 کیلوگرم از مذاب چه مقادیری از این مواد باید مصرف شود .
تلفات استاندارد :
سیلیسم 1%
منیزیم 3%
مس 1%
آلومینیم 1%
جواب سوال
انواع کوره های ذوب آلومینیم :
1- کوره های زمینی
2- کوره های شعله ای و یا روربر
3- کوره الکتریکی که این کوره ها خود به دو دسته کوره های مقاومتی وکوره های القایی تقسیم می شوند
مزیت های کوره های مقاومتی
این کوره های از نظر اقتصادی هزینه سرمایه گذاری کمتری نسبت به کوره القایی می خواهد و باعث ایجاد مذابی یکنواخت می گردد
1- کوره های زمینی :
در کوره های زمینی بوته به شکل ثابت و یا متحرک استفاده می شود و معمولا جنس بوته در این کوره ها از گرافیت و یا کاربید سیلیسیم می باشد
2- کوره های شعله ای :
در این کوره ها شعله به صورت مستقیم با مواد شارژ برخورد می نماید این کوره ها معمولا به شکل اتاقک های مکعب مستطیل می باشد و معمولا در این کوره ها از سوخت های گازوئیل ، مازوت و یا گاز استفاده می شود . راندمان این کوره ها پایین بوده و ذوب فلز به صورت تششع شعله انجام می شود تناژ این کوره ها بسیار بالا می باشد و معمولا ظرفیت شارژ این کوره ها حداکثر تا 20 تن می باشد
این کوره ها معمولا به دو صورت دیده می شود
الف: نوع اول آن که بدون پیش گرم بوده و مواد شارژ به صورت مستقیم و سرد وارد کوره می شود .

ب: نوع دوم آن کوره هایی با پیش گرم شارژ بوده که در این روش مواد شارژ در قسمت بالای کوره قرار می گیرند و تحت تاثیر دمای کوره پیش گرم می شوند در این کوره های معمولا راندمان بیشتر بوده و تلفات حرارتی کمتر می باشد
3- کوره های الکتریکی :
این کوره ها معمولا در دو نوع مقاومتی و القایی می باشد
الف : کوره های مقاومتی :
این کوره ها از المنت های فنری تشکیل شده است که در جداره کوره قرار دارند و که برای گرم کردن جداره کوره استفاده می شود که حداکثر دمای این المنت ها 1200 درجه می باشد که با توجه به دمای ذوب آلومینیم که حداکثر 820 درجه سانتیگراد است لذا عملا نیازی به درجه حرارت های بالا و زیاد در ذوب نیست
ب: کوره های القایی :
معمولا این کوره ها از نظر کیفیت ذوب به علت تماس نداشتن مذاب با عوامل احتراق مناسب می باشند و برای آلیاژ سازی مناسب هستند . در این کوره ها ترکیب شیمیایی مذاب یکنواخت تر بوده و سطح سرباره خوبی در ذوب ریزی ندارند . کنترل درجه حرارت ، کنترل ترکیب شیمیایی مذاب ، یکنواختی ترکیب شیمیایی و انحلال گاز کمتر همگی باعث افزایش کفیت مذاب در این کوره ها شده است .

در بیشتر فرآیندهاى استخراجى الکتریسیته نقش بسزایى دارد، مانند: فرآیند هال- هرول قرن 19 که گام مؤثرى در استفاده از نیروى برق براى تولید فلز مى باشد. در انگلستان همفرى دیوى طى سالهاى 1808- 1813 براى استخراج این فلز(آلومینیم) از ترکیبات آن کوشید ولى تنها آلیاژى از آلومنیوم، آهن به دست آورد. کوششهاى بعدى او در این مورد نیز نتیجه اى نبخشید. دیوى عنصرى راکه سعى مى کرد از اکسیدآلومینیم (که درآن زمان هم آلومینا" نامیده مى شد) به دست آورد آلومینیمAluminium) )(آلومینیم) نامید،و بعد ها آلومینیم Aluminum آلومینم نامید، که این نام اخیر هنوز در آمریکا مصطلح است، ولى در کشورهاى انگلیسى زبان و در اروپا آلومینیم را به کار مى برند. در سال 1825 فیزیکدان دانمارکى هانس کریستین اورستد روش دیگرى براى استخراج را آزمایش کرد، حبه هاى کوچکى از فلز را که احتمالأ حاوى آلومینیم ناخالص بود به دست آورد. اورستد را باید راهگشاى واقعى دستیابى به آلومینیوم محسوب کرد. فریدریش وهلر آلمانى با الهام از روش اورستد و به کارگیرى آن در تحقیقات بیشتر موفق شد تا به سال 1837 آلومینیوم را به صورت ورقه هاى نازک تولید کند. در همان سال او خواص شیمیایى این فلز را براى اولین بار گزارش کرد.وهلر به سال 1835و پس از اصلاح روش خود توانست مقادیر کمى آلومینیم را به صورت ذرات سوزنى شکل تولید کند، که براى
اولین بار از آنها براى تعیین خواص فیزیکى این فلز استفاده کرد. هانرى سن کلردوویل فرانسوى بر اساس نتایجى که وهلر به دست آورده بود موفق به حذف موانع بیشترى شد و روش دیگرى که از نظر فنى براى استخراج آلومینیوم عملى بود به دست آورد. اولین قطعه آلومینیم تولید شده به این روش، خلوصى بین 96 تا 97 درصد داشت و در سال 1855 در نمایشگاه بین المللى پاریس به نمایش گذاشته شد. در آن زمان هنوز آلومینیم
را به عنوان فلزى کمیاب، بسیار گران مى شناختند که نمى توانستند قیمتى براى آن تعیین کنند چون هنوز فقط چند کیلوگرم از آن را در دست داشتند. گفته مى شود که در قصر ناپلئون سوم فقط براى او، ملکه، میهمانان ویژه، اعضاى خاندان سلطنتى از ظروف آلومینیمى استفاده مى شد و براى سایر میهمانان از ظروف طلا استفاده مى کردند. در سال 1886 پل. هرولت فرانسوى، چارلز مارتین هال آمریکایى همزمان، مستقل از هم توانستند از طریق تجزیه الکترولیتى اکسید آلومینیم حل شده در مذاب کریولیت این فلز را تولید کنند. در آن زمان، تهیه انرژى الکتریکى لازم براى الکترولیز دیگر مشکلى نبود، زیرا در سال 1866 ورنرفون زیمنس آلمانى دینام
ژنراتور را اختراع کرده بود. امروزه در کلیه فرآیندهاى تولید آلومینیم در سراسر دنیا همچنان بر اساس اصول کلى کشف شده توسط هرولت و هال عمل مى شود و بنابراین مى توان گفت سال1886، سال آغاز تولید صنعتى آلومینیم است. در آن زمان، قبل از این که بتوان عمل استخراج فلز را در مقیاس بزرگ آغاز کرد یک مشکل دیگر به وضوح به چشم مى خورد و آن تولید ماده اولیه یعنى اکسید آلومینیم از سنگ معدن بوکسیت در مقیاس زیاد بود. بایر اتریشى در سال1893 با حل کردن بوکسیت در سود سوزآور براى تهیه اکسید از بوکسیت فرآیندى مقرون به صرفه به دست آورد. امروزه اغلب                             

1-     کنترل ترکیب شیمیایی
2-
گاز زدایی
3-
اکسیژن زدایی

4-
تصفیه

5-
تلقیح و جوانه زایی مرحله اول کنترل ترکیب شیمیایی : از آن جایی که مواد شارژ در ذوب شامل قراضه ها و برگشتی ها می باشند به همین دلیل پس از تهیه مذاب آلومینیم بایستی درصد عناصر در آلومینیم مشخص شود برای انجام این عملیات ابتدا مذاب را داخل قالب پولکی ریخته و نمونه برداری می کنند سپس توسط دستگاه آنالیز در صد عناصر مشخص می شود پس از مشخص شدن درصد عناصر میزان کمبود و یا ازدیاد عناصر آلیاژی را مشخص می کنند . و درجه حرارت را تصحیح می کنیم . عمده ناخالصی های موجود در مذاب آلومینیم شامل سدیم کلسیم آهن – سیلیسیم – منیزیم و تیتانیم است نکته : منیزیم –سیلیسیم –آهن سه عنصر اصلی با درصد بالا در آلومینیم هستند جهت حذف منیزیم از مذاب آلومینیم از دو روش استفاده می شود
1-
افزایش درجه حرارت مذاب و نگهداری مذاب در درجه حرارت های بالا به جهت آن که منیزیم در این درجه حرارت تبخیر شود . نکته :که این روش امروزه به علت افزایش تلفات آلومینیم در سرباره کمتر استفاده می شود

2-
اضافه کردن ترکیبات کلر مانند نمک و یا دمش گاز کلر که نمک های استفاده شده در این روش شامل Na Cl یا نمک طعام و CaCl2 می باشد نکته : جهت حذف سیلیسیم و آهن از روش الکترولیز استفاده می شود و همچنین جهت حذف عناصری چون کادمیوم ، بیسموت ، سرب نیز با اضافه کردن سدیم و کلیسیم این عناصر وارد سرباره شده و از مذاب حذف می شود مرحله دوم گاز زدایی : آلومینیم دارای قابلیت انحلال گاز هیدروژن می باشد و قابلیت انحلال اکسیژن در آلومینیم نیز وجوددارد و مجموعا این گاز ها موجب افزایش مک و حفرات گازی در قطعات آلومینیم می شوند نکته : درصد انحلال هیدروژن در آلومینیم بیشتراز اکسیژن در آلومینیم می باشند .روش های گاز زدایی

1-
ذوب در خلا :در این روش فشار اتمسفر را در روی سطح مذاب کاهش داده که این امر باعث می شود که گاز های حل شده در مذاب به علت اختلاف فشار بین سطوح بیرونی مذاب و داخلی مذاب از مذاب خارج شوند که در صنعت ریخته گری این روش بهترین روش برای گاززدایی به شمار می رود اما به علت نیاز به تجهیزات گران قیمت کمتر استفاده می شود و عموما بیشتر از دگازور ها و گاززدا ها استفاده می شود
.
2-
استفاده از دگازور: که این مواد شامل ترکیبات کلر بوده که این ترکیبات می توانند هیدروژن را از محیط مذاب خارج کنند که معمولا ترکیبات مانند هگزاکلر متان
C2Cl6
3H2+C2Cl6 ---- 6HCl(gaz)+2C
نکته : تیتانیم معمولا به صورت ناخالصی در آلومینیم وجود دارد
.
Ti+C--- TiC (rosob)
هگزاکلر متان با هیدروژن واکنش ایجاد کرده و ایجاد گاز HCl می نماید که این گاز به علت سبکی خود را به سمت بالامی کشد و از مذاب آلومینیم خارج می شود . با توجه به فرمول بالا کربن باقی مانده با تیتانیم موجود در مذاب ایجاد کاربید تیتانیم TiC می نماید که این ترکیب جهت جوانه زایی مذاب آلومینیم استفاده می شود
.
3-
استفاده از دمش گاز خنثی

در این روش با افزایش فشار در داخل مذاب و ایجاد اختلاف فشار بین مذاب و محیط بیرون موجب خروج گاز های مضر از مذاب می شود .که گاز های خنثی برای مذاب آلومینیم شامل نیتروژن و آرگون می شود . مزیت های روش گاززدایی به صورت گاز خنثی : در این روش گاز نیتروژن پس از دمیده شدن در پایین پاتیل مذاب آلومینیم گاز خود را به سمت بالا کشیده و در حین بالا آمدن گازهایی چون هیدروژن را جذب خود می نماید و همچنین ناخالصی های موجود در مذاب را جذب خود کرده و وارد سرباره می نماید . نکته : به علت انحلال بالای هیدروژن در مذاب آلومینیم این مرحله یک مرحله خاص می باشد و از اهمیت زیادی برخوردار است.مرحله سوم اکسیژن زدایی و حذف ناخالصی های غیر فلزی : در اکسیژن زدایی عموما ازانواع فلاکس ها استفاده می شود . به طور کلی فلاکس ها ترکیباتی هستند که با به وجود آوردن فیلم نازکی بین مذاب و ناخالصی ها ، ناخالصی های مذاب را به سمت سرباره هدایت می کنند . انواع فلاکس ها :
1-
فلاکس های احیا کننده

2-
فلاکس های گازی

3-
فلاکس های جامد

4-
فلاکس های پوششی

1-
فلاکس های احیا کننده : با توجه به میل ترکیبی شدید آلومینیم با اکسیژن ، اکسیژن با آلومینیم وارد واکنش شده و ناخالصی های پایدار اکسید آلومینیم را به وجود می آورد . نکته : سخت ترین مرحله خروج ناخالصی ها از مذاب خروج اکسید آلومینیم است که این امر به دلیل پایداری شدید اکسید آلومینیم می باشد فلاکس های احیا کننده جهت اکسیژن زدایی و احیا Al2O3 به کار می روند این فلاکس ها عبارتند از : کلسیم ، منیزیم ، بلریم ، لیتیم که به عنوان فلاکس های احیا کننده به کار می روند . منیزیم و کلسیم : این دو عنصر با آلومینیم تشکیل کمپلکس های ( MgO-Al2O3) و (3CaO-Al2O3) می دهند که این عناصر در حین احیا آلومینم مقداری از ترکیبات را به وسیله O3 ایجاد می کنند که خود این کمپلکس به عنوان ناخالصی در مذاب به حساب می آید و به عنوان عیب در مذاب محسوب می شود از این رو در صنعت بیشتر از عناصری مانند بلریم و لیتیم استفاده می کنند . بلریم: عنصر بلریم پس از احیا Al2O3 تشکیل یک لایه اکسیدی غیر متخلخل می دهد
.
3BeO+2Al
àAl2O3+3Beکه این عنصر یک اکسید غیر متخلخل می باشد و دارای دانسیته کمتری نسبت به مذاب آلومینیم می باشد لذا پس از احیا Al2O3 به صورت یک لایه پوششی در سطح مذاب قرار می گیرد و مانع اکسید شدن مجدد مذاب می شود . عموما بلریم به شکل هاردنر یا آمیژن با 1.5 % بلریم به مذاب آلومینیم اضافه می شود . و یا به شکل ترکیب BeF2 (فلورید بلریم ) به مذاب اضافه می شود . لیتیم : این عنصر به عنوان یک فلاکس احیایی عمل می کند اما چون اکسید متخلخل به وجود می آورد لذا نقش فلاکس پوششی را ندارد به همین دلیل در صنعت بیشتر از بلریم به عنوان فلاکس احیا کننده استفاده می شود و عموما به صورت فلورید لیتیم (LiF) به مذاب اضافه می شود به طور کلی عناصر و یا فلزاتی به عنوان فلاکس احیا کننده به کار می روند که دارای چهار مشخصه زیر باشند
:
1-
داشتن نقطه ذوب و تبخیر بالا نسبت به مذاب آلومینیم

2-
وزن اتمی کم نسبت به مذاب آلومینیم

3-
وزن مخصوص و دانسیته پایین نسبت به مذاب آلومینیم

4-
قطر اتمی کوچک نسبت به مذاب آلومینیم

2-
فلاکس های گازی : اساس کار فلاکس های گازی خروج مکانیکی ناخالصی ها است . در واقع حباب های گاز هنگامی از قسمت کف پاتیل به سمت بالا حرکت می کنند به علت جریان یک طرفه به سمت بالا ناخالصی ها را به خود جذب کرده و به سمت سرباره می آورند . اصولا این گاز ها شامل ترکیبات کلر می باشند که یا مستقیما در حالت گازی استفاده می شوند مانند :BcL3-Cl2 و یا ترکیباتی هستند که قادر به تبخیر و تبدیل شدن به گاز هستند . که عموما به شکل پودر و گاز به کف پاتیل اضافه می شوند مانند (C2Cl6) هگزا کلورور متان این ترکیبات ابتدا نقش هیدروژن زدا را ایفا می کنند . و تشکیل گاز HCl را می دهند این گاز در حین حرکت به سمت بالا به صورت مکانیکی ناخالصی ها را به سمت سرباره منتقل می کند . ترکیبات گاز زدا و فلاکس های گازی عموما از طریق لوله هایی از کف پاتیل به داخل مذاب دمیده می شوند و یا به شکل قرص در کف مذاب قرار می گیرند و پس از واکنش با مذاب تولید گاز می کنند . این قرص ها عبارتند از هگزاکلورید متان C2Cl6 –کلورید آمونیاک NH3Cl – کلرید آلومینیم AlCl3- کلرید منیزیم MgCl2- کلرید روی ZnCl2 به مذاب آلومینیم اضافه می شوند
.
3-
فلاکس های جامد :ترکیباتی که به شکل فلاکس جامد هستند عموما ترکیبات فلورید می باشند عمده ترین این ترکیبات کریولیت AlF3-3NaF است این ترکیب در مذاب تجزیه شده و تشکیل AlF3 را می دهد و با حرکت به سمت بالا مواد شناور را از مذاب خارج می کند .فلورید سدیم (NaF)موجود نیز با اکسید آلومینیم واکنش می دهد و تولید ترکیبات کمپلکس را می دهد که مانع از چسبندگی ناخالصی ها به مذاب می شود
.
4-
فلاکس های پوششی: این فلاکس ها با مواد شارژ به صورت جامد در پاتیل قرار می گیرند . نکته قابل توجه این می باشد که این فلاکس ها دارای نقطه ذوب پایین تری نسبت به مذاب آلومینیم هستند و زود تر از آلومینیم ذوب می شوند . سپس با تشکیل فیلم ضخیمی در سطح مذاب از ورود گاز و اکسیژن به درون مذاب جلوگیری می کنندو به عنوان فلاکس پوششی مانع اکسید شدن مذاب می شوند . خواص این نوع فلاکس ها عبارتند از
:
1-
از وزن مخصوص پایین ترین نسبت به مذاب برخوردارند

2-
دارای نقطه ذوب پایین تری نسبت به مذاب می باشند

3-
دارای نقطه تبخیر بالا نسبت به مذاب می باشند ترکیباتی که در این روش استفاده می شوند شامل نمک طعام NaC – فلورید سدیم NaF

2-     کلرید پتاسیم KCl – کلرید کلسیم CaCl2 می باشند .            انواع آلیاژ های آلومینیم
1-
آلیاژ آلومینیم - مس Al-Cu
2-
آلیاژ آلومینیمسیلیسیم
Al-Si
3-
آلیاژ آلومینیم-منیزیم
Al-Mg
1-
آلیاژ آلومینیم مس : این آلیاژ در درجه حرارت 548 درجه سانتیگراد ( یوتکتیک ) دارای حد حلالیتی برابر 5.7 % می باشد که در درجه حرارت محیط به 0.5% کاهش پیدا می کند . حد حلالیت بالای آن برابر 94.3% آلومینیم که در درجه حرارت محیط به 99.5 % آلومینیم افزایش می یابد . این آلیاژ دارای قابلیت پیر سازی بوده و بر اثر پیر سازی این آلیاژ فاز تتا (Cu-Al2O3) باعث می شود که نمودار این آلیاژ به نمودار نوع سوم تغییر یابد و با توجه به این که فاز تتا فازی سخت و شکننده می باشد باعث افزایش استحکام قطعه می شود . اغلب آلیاژ های آلومینیم-مس کمتر از 10 درصد مس دارند و عموما آلیاژ های صنعتی آن دارای 5 الی 2 درصد مس می باشند مرغوبترین گروه این آلیاژ ها آلیاژ دورالومین می باشد . که دارای 3.4 تا 4.5 درصد مس و 1 تا 1.5 درصد منیزیم و 0.6 درصد نیز سیلیسیم می باشد این آلیاژ قابلیت انجام عملیات پیر سازی را داشته و برای انجام این عملیات ابتدا نیاز به محلول سازی در درجه حرارت 420 درجه سانتی گراد به مدت 8 ساعت دارد . و پس از انجام عملیات باید به سرعت در آب سرد شود که مدت زمان کوئینچ بین 3 تا 4 ثانیه می باشد . که بعد از سرد کردن این آلیاژ ،آلیاژ محلول سازی شده ی آن به دست می آید که پس از آن عملیات پیر سازی در درجه حرارت 180 درجه سانتی گراد به مدت 5 ساعت انجام می شود که معمولا در کوره و یا هوا به صورت آهسته سرد می شود . نکته قابل توجه در این عملیات این می باشد که اگر مدت عملیات پیر سازی از 5 ساعت بیشتر شود به آن فرآیند فرا پیر سازی اطلاق می شود که این امر باعث کاهش سختی قطعه می شود نکته : معمولا فرآیند پیر سازی برای آن گروه از آلیاژ های آلومینیم مس که بیشتر از 2% مس دارند انجام می شود . ریخته گری آلیاژ های آلومینیم مس : مس به دلیل نقطه ذوب بالا نسبت به آلومینیم (1083) درجه به صورت خالص به آلیاژ آلومینیم اضافه نمی شود . و عمدتا از امیژن های 50-50 یا آمیژن های 33-67 آلومینیممس استفاده می شود .برای ساخت آمیژن ها ابتدا مس را ذوب کرده و به حداقل فوق ذوب آن می رساند سپس قطعات آلومینیم را به دفعات 4 تا 5 مرتبه به مذاب مس اضافه می کنند جهت اضافه کردن آمیژن به مذاب آلومینیم پس از محاسبه مقدار آمیژن مصرفی فوق ذوب الومینیم را تا 30 درجه افزایش داده سپس آمیژن را به نسبت مورد نیاز به مذاب اضافه می کنیم باید توجه داشت که کلیه عملیات کیفی مذاب بعد از افزایش مس انجام می شود و فقط فلاکس های پوششی می توان قبل از افزایش آمیژن مس همراه با مواد شارژ به بوته اضافه کرد
.
2-
آلیاژ آلومینیم – سیلیسیم :این آلیاژ کاربرد وسیعی در صنعت دارد که این امر به علت قیمت مناسب و خواص عالی آن می باشد معروفترین آلیاژ آلومینیم سیلیسیم سولومین می باشد که این آلیاژ در صنعت دارای 13% سیلیسیم می باشد با توجه به حلالیت ناچیز سیلیسیم در آلومینم در درجه حرارت محیط (0.005 % ) باید توجه داشت که سیلیسیم در درجه حرارت یوتکتیک آلومینیم دارای ساختار سوزنی و درشت می باشد . که جهت تصحیح دانه ها و ریز کردن آن ها از سدیم استفاده می شود که به صورت نمک طعام یا NaCl به مذاب اضافه می شود که در واقع این فلاکس کلسیم (Cl) عمل هیدروژن زدایی و فلاکس سدیم Naعمل ریز کردن دانه ها را به عهده دارد که درصد اضافه کردن آن به مذاب 2تا 2.5 درصد وزنی مذاب می باشد اثر سیلیسیم بر مذاب آلومینیم
:
1-
باعث کاهش انحلال گاز هیدروژن در مذاب آلومینیم می شود

2-
باعث افزایش تمایل به انجماد پوسته ای مذاب می شود
3-
سیالیت مذاب را افزایش می دهد که این امر باعث افزایش خواص ریخته گری می شود .آلیاژ آلومینیم سیلیسم معمولا مورد تست های عملیات حرارتی قرار نمی گیرد معمولا سیلیسیم به شکل آمیژن به مذاب آلومینیم اضافه می شود آمیژن های مورد استفاده آمیژن 87-13 % و 78-22% می باشد عمل گاز زدایی قبل از تلقیح مذاب آلومینیم با سیلیسیم انجام می شود . آلیاژ آلومینیم منیزیم : حد حلالیت آلومینیم منیزیم بیشتر از آلومینیم سیلیسیم می باشد که می توان حد حلالیت منیزیم را در درجه حرارت یوتکتیک 450 درجه سانتیگراد در اثر فرآیند پیر سازی فاز بتا که در این آلیاژ فاز سختی می باشد تشکیل می گردد که این فاز باعث افزایش استحکام و مقاومت به سایش آلیاژ می گردد . معمولا آلیاژ های مورد استفاده جهت پیر سازی 3 تا 15 % منیزیم دارند منیزیم نیز باعث ایجاد ترکیبات بین فلزی و غیر فلزی مانند ( MgO-Al2O3 ) ، (MgSi)،(Mg) ،(Mg3N2) ،(MgCl2) می شود که این ترکیبات خواص آلیاژ را به شدت کاهش می دهد همچنین منیزیم قابلیت جذب گاز را افزایش داده و باعث افزایش قابلیت اکسیداسیون می شود بنابراین در طی عملیات ذوب نیاز به محافظت بیشتری در طی فرآیند ذوب دارد . و معمولا ذوب تحت فلاکس های پوششی صورت می گیرد تا تلفات ذوب ریزی کمتر شود . نکته
:
1-
در آلیاژ آلومینیم منیزیم به هیچ عنوان سدیم Na به عنوان ریز کننده استفاده نمی شود و و همچنین از فلاکس ها و گاز هایی که دارای سدیم هستند استفاده نمی شود چون تاثیر سدیم در این آلیاژ منفی می باشد و باعث کاهش خواص مکانیکی آلیاژ می شود

2-
در آلیاژ آلومینیم منیزیم به هیچ عنوان از گاز نیتروژن به عنوان گاز خنثی استفاده نمی شود زیرا این عنصر به شدت با آلومینیم واکنش می دهد
.
3-
نیتروژن در اکثر آلیاژ های آلومینیم به غیر از آلیاژ آلومینیم منیزیم به عنوان بهترین گاز خنثی استفاده می شود
.
4-
در آلیاژ آلومینیم منیزیم اگر منیزیم زیر 3 درصد باشد قابلیت پیر سازی نداشته اما بالای 3 درصد دارای قابلیت پیر سازی می باشد و همچنین منیزیم باعث افزایش قابلیت ماشین کاری قطعه می شود . تولید آالیاژ آلومینیم منیزیم : معمولا آلیاژ آلومینیم منیزیم 2 درصد با افزایش منیزیم خالص به مذاب تولید می شود اما اغلب از آمیژن 90-10 استفاده می شود عموما برای اکسیژن زدایی در این آلیاژ از برلیم استفاده می شود همچنین منیزیم باعث کاهش سیالیت مذاب می شود لذا معمولا سیستم های راهگاهی در این آلیاژ ها ابعاد بزرگتری نسبت به سایر آلیاژ های آلومینیم دارد

      آلیاژ های چند گانه با پایه آلومینیم : به طور کلی طبق استاندارد ASTM می توان از حروف اختصاری برای نام گذاری آلومینیم استفاده کرد :
1-
آلیاژ آلومینیم مس AlCu که با حروف اختصاری C مشخص می شود مثل
: C4A
2-
آلیاژ آلومنینیم سیلیسیم AlSi که با حروف اختصاری S مشخص می شود مثل
: S4B S4A
3-
آلیاژ آلومینیم مس سیلیسیم AlCuSi: که با حروف اختصاری SC مشخص می شود مثل
: SC72A,SC64
4-
آلیاژ آلومینیم منیزیم AlMgکه با کد اختصاری G مشخص می شود : مثل
G4A,G10A
5-
آلیاژ آلومینیم منیزیم سیلیسیم :AlMgSi که با کد اختصاری SG مشخص می شود مثل
:SG70 ,Sg24A
6-
آلومینیم روی: AlZn که با کد اختصاری ‌Z مشخص می شود

7-
آلیاژ آلومینیم مس نیکل AlCuNi و آلیاژ آلومینیم مس قلعAlCuSn که با کد اختصاری Cnمشخص می شود . علائم اختصاری عملیات حرارتی آلومینیم
:
T4 :
عملیات محلول سازی

T6:
عملیات محلول سازی و رسوب سختی

TT :
عملیات آنیل

T5:
عملیات پیر سازی یا رسوب سختی

T7:
عملیات محدود سازی و یا فراپیر سازی

F:
شرایط ریخته گری بدون استفاده از عملیات حرارتی

خواص مکانیکی انواع آلیاژ های آلومینیم
آلیاژ های آلومینیم مس منیزیم تیتانیم این آلیاژ در شرایط ریخته گری دارای خواص مکانیکی بالایی می باشد عمدتا در قالب های ماسه ای و ریخته گری قابلیت ریخته گری داشته و عموما قابلیت ریخته گری تحت فشار را ندارد که این امر به علت سرعت انجماد بالا در ریخته گری تحت فشار می باشد اما بعد از عملیات ریخته گری تحت عملیات حرارتی قرار می گیرد که در درجه حرارت 530 درجه سانتی گراد خواص این آلیاژ افزایش می یابد شرایط ریخته گری این آلیاژ
1-
تمیز بودن مواد شارژ نسبت به اکسید ها و مواد اکسیدی
2-
عدم استفاده بیش از 50 درصد از مواد قراضه در شارژ

3-
جلوگیری از تماس محصولات احتراق با شارژ
4-
درجه حرارت مذاب کمتر از 750 درجه سانتیگراد
5-
استفاده از مواد دگازور و فلاکس های پوششی

6-
جلوگیری از تماس مستقیم ابزار ها و ادوات آهنی با مذاب روش های قالب گیری آلیاژ های آلومینیم :آلیاژ آلومینیم به دو روش موقت و دائم قالب گیری و ریخته گری می شود
.
1-
روش موقت : که شامل روش ماسه ای تر – ماسه ای خشک –CO2 و پوسته ای می شود . الف: ماسه ای خشک چسب مورد استفاده در این روش خاک رس می باشد که به علت دیرگدازی پایین آلومینیم در ریخته گری این آلیاژ استفاده می شود در این مخلوط رطوبت ماسه کمتر از 5 درصد بوده و در معدود مواردی نیز از بنتونیت به عنوان چسب در مخلوط ماسه استفاده می کنند همچنین با استفاده از مواد سلولزی (آرد و حبوبات و خاک اره ) می توان نفوذ پذیری ماسه را افزایش داد که این امر به علت قابلیت جذب گاز آلومینیم از اهمیت بیشتری برخوردار است . ب: روش پوسته ای دراین روش مخلوط مورد نظر را با رزین های حرارتی مخلوط می کنند سپس این ذرات در یک مدل فلزی قرار گرفته ودر معرض حرارت قرار می گیرند .در اثر حرارت مخلوط خودگیر و سفت می شود . و دور تا دور مدل فلزی فرم پوسته قرار می گیرد . سپس فرم پوسته ای را در داخل محفظه قالب گذاشته و با استفاده از ماسه پشت بند آن را ثابت می کنند و عملیات ریخته گری را انجام می دهند
.
2-
روش دائم : که شامل روش های تزریق و رژه می شود الف:تزریق : این روش که خود به دو روش تزریق کم فشار و تزریق پرفشار (دایکست ) تقسیم می شود . نکته : معمولا برای ریخته گری آلومینیم از ماشین های محفظه سرد استفاده می شود ویژگی های آلومینیم و آلیاژ های آلومینیم در ریخته گری : برای طراحی سیستم راهگاهی باید ابتدا ویژگی های ریخته گری آلومینیم را بدانیم که این ویژگی ها را می توان به شش دسته تقسیم بندی کرد
. :
1-
آلومینیم و آلیاژ های آلومینیم تمایل به اکسیداسیون شدید دارند

2-
آلومینیم و آلیاژ های آلومینیم تمایل به تلاطم شدید و انحلال گاز شدید دارند
.
3-
آلومینیم و آلیاژ های آلومینیم خاصیت شدید جذب گاز هیدروژن دارند

4-
این آلیاژ دارای دامنه انجماد طولانی بوده بخصوص در آلیاژ های آلومینیم مس که دامنه انجماد طولانی تری دارند و همچنین آلیاژ های آلومینیم سیلیسیم که کمترین دامنه انجماد را دارند
.
5-
آلومینیم و آلیاژ های آلومینیم دارای انقباض حجمی زیادی می باشند

6-
آلومینیم و آلیاژ های آلومینیم دارای انقباض پراکنده و هدایت حرارتی بالایی می باشند به دلیل ویژگی های فوق سیستم های راهگاهی مورد استفاده در آلیاژ های آلومینیم غیر فشاری منظور می شوند و مهمترین نسبت های سیستم های راهگاهی دراین آلیاژ 1:2:2 و 1:4:4 و 1:6:6 استفاده می شود نکته قابل توجه در این اعداد این می باشد که اولین عدد از سمت چپ نسبت راهگاه باریز دومین عدد از سمت چپ نسبت مجموع کانال های اصلی و سومین عدد از سمت چپ نسبت مجموع کانال های فرعی می باشد که هر چه دامنه انجماد بالاتر باشد اعداد سمت راست نیز بیشتر می شوند .

           سیستم های راهگاهی در آلیاژ های آلومینیم .
1-
حوضچه بارریز

2-
راهگاه بارریز

3-
حوضچه پای راهگاه بارریز

4-
کانال اصلی

5-
کانال های فرعی حوضچه بارریز : .........................................................................................................حوضچه های بارریز در آلیاژ های آلومینیم معمولا به شکل مکعب مستطیل می باشند که مانعی در داخل آن تعبیه می شود که این مانع از ورود ناخالصی ها به داخل راهگاه بارریز جلوگیری می کند که این امر باعث می شود فرآیند فیلترینگ در هنگام مذاب ریزی انجام شود و مذاب به صورت تصفیه شده وارد راهگاه بارریز شود راهگاه بارریز : ............................................................................................................راهگاه بارریز در آلیاژ های آلومینیم معمولا به شکل مخروطی تهیه می شوند تا مانع ورود هوا به داخل قطعه شوند شیب راهگاه های بارریز معمولا دو درصد بوده و نسبت سطح مقطع بالا به پایین 2 به 1 و در بعضی موارد 3 به 1 در نظر گرفته می شود حوضچه پای راهگاه بارریز : ..........................................................................................قطر این حوضچه معمولا 1.2 تا 1.3 قطر راهگاه اصلی می باشد حوضچه پای راهگاه باعث می شود فشار مذاب ورودی از راهگاه باریز کاهش یافته و مذاب با سرعت کمتری وارد کانال ها و راهگاه اصلی شوند و عمق این حوضچه 1.5 تا 2 برابر ارتفاع کانال های اصلی می باشد .کانال یا راهگاه اصلی : ............................................................................................معمولا این راهگاه ها را طویل تر در نظر می گیرند تا مذاب از قسمت های مختلف وارد قطعه شود که این امر به علت خاصیت هدایت حرارتی بالای مذاب می باشد و همچنین باعث جلوگیری از انجماد زود رس مذاب می شود و نیز باعث جلوگیری از تمرکز حرارتی مذاب آلومینیم می شود این نکته قابل توجه است که ایجاد تمرکز حرارتی در یک نقطه باعث ایجاد حفرات و مک های گازی در قطعه می شود . شکل راهگاه اصلی معمولا به شکل نیم استوانه بوده اما از اشکال ذوزنقه ای نیز استفاده می شود باید توجه داشت که سطح مقطع هر راهگاه اصلی بعد از هر راهگاه فرعی کاهش پیدا می کند که این امر به علت آن انجام می شود که دبی جریان مذاب در تمام قسمت های سیستم راهگاهی یکسان باشد و به شکل یکنواخت مذاب وارد راهگاه های فرعی شود همچنین راهگاه اصلی را در درجه بالا و راهگاه فرعی را در درجه پایین ایجاد نمایند . محاسبات ابعاد سیستم راهگاهی
: ....................................................................................
Q:
سرعت مذاب بر حسب

V:
سرعت پر شدن قالب

A:
سطح مقطع کانال
r:
سرعت حرکت سیال

:
ضریب استحکاک
H:
ارتفاع موثر
g:
جاذبه زمین
h:
ارتفاع راهگاه بارریز

p:
ارتفاع کل قطعه
c :
ارتفاع قطعه در درجه بالایی

K:
ضریب تخلیه

AS:
نسبت کل سطح مقطع راهگاه های اصلی

AG
نسبت کل سطح مقطع راهگاههای فرعی در سیستم های راهگاهی در قالب های فلزی و ریژه معمولا سعی می شود از کف قالب گذاشته شود و در قالب های سرامیکی در صورتی که تغذیه استفاده نشود معمولا راهگاه به قسمت های ضخیم قطعه متصل می شود تا خود راهگاه نقش تغذیه را داشته باشد . تغذیه : ................................................................................................................
1-
علت استفاده از تغذیه حذف مک های انقباضی و مک های پراکنده که به علت دامنه انجماد طولانی و انجماد خمیری در بعضی از آلیاژ های آلومینیم می باشد
.
2-
حذف انقباض های متمرکز که به علت انقباض زیاد آلومینیم از حالت فوق ذوب تا درجه حرارت محیط است که درصد این انقباض ها در حدود 6 تا 9 درصد می باشد .با وجود تاثیرگذاری تغذیه در آلومینیم به جهت انقباضات متمرکز اما با این وجود به دلیل فوق ذوب بالا و انجماد خمیری در بعضی از آلیاژ های آلومینیم عموما حذف انقباضات پراکنده دشوار می باشد لذا در این حالت می توان با قرار دادن مبرد وایجاد یک انجماد جهت دار مک های انقباضی وانقباضات پراکنده را به داخل تغذیه هدایت کرد . رابطه کایند برای محاسبه حجم تغذیه
:............................................................................
x:
که نسبت زمان انجماد قطعه به زمان انجماد تغذیه می باشد که آن را می توان از رابطه که در این رابطه tr زمان انجماد تغذیه و tc زمان انجماد قطعه را نشان می دهد

y:
که حجم تغذیه به حجم قطعه می باشد . که از رابطه که در این رابطه vr حجم تغذیه و vc حجم قطعه می باشد . در آلیاژ های آلومینیم معمولا شکل تغذیه به شکل استوانه می باشد که بهترین شرایط شرایطی است که ارتفاع تغذیه ایجاد شده بین 1 تا 1.5 برابر قطر آن باشد که راندمان تغذیه در این شرایط در حدود 50 درصد می باشد و کمترین زمان انجماد برای قطعه محسوب می شود محاسبه راندمان .........................................................................................................که در این فرمول Mc وزن قطعه و Mt وزن سیستم راهگاهی می باشد انواع تغذیه : تغذیه در ریخته گری آلیاژ های آلومینیم به دو روش تغذیه گرم و تغذیه سرد انجام می شود

1-
تغذیه گرم : در این حالت تغذیه بین قطعه و سیتسم راهگاهی قرار دارد و معمولا برای قطعات کوچک از این روش استفاده می شود

2-
تغذیه سرد : در این حالت تغذیه بعد از قطعه و سیستم راهگاهی قرار می گیرد که معمولا این روش برای قطعات بزرگ استفاده می شود    

     
مس و آلیاژ های مس
مشخصات فیزیکی مس :............................................................................................
مس دارای ساختار FCC بوده و تغیرات آلوتروپیک در آن وجود ندارد .در درجه حرارت 1083 درجه سانتیگراد ذوب شده و دانستیته در حدود 8.9 گرم بر سانتی متر مکعب دارد
مس دارای پارامتر شبکه 3.6 آنگسترم بوده و دارای قطر اتمی 2.55 آنگسترم می باشد همچنین دارای مشخصات ریخته گری به شرح زیر می باشد . :
1- دارای نقطه ذوب بالایی نسبت به آلیاژ های غیر آهنی می باشد
2- دارای سیالیت کم
3- اکسیداسیون بالا
4- آلیاژ مس دارای دامنه انجماد طولانی و انجماد خمیری می باشد به خصوص در آلیاژ های برنج که این دامنه انجماد خیلی طولانی می شود
مواد شارژی که برای ساخت آلیاژ های مس به کار می رود شبیه آلیاژ های آلومینیم می باشد که شامل :1- شمش های اولیه 2-شمش های ثانویه 3-قراضه ها 4- برگشتی ها 5- هاردنر ها
قابل توجه است که مس قابلیت انحلال اکثر عناصر را دارد بنابراین ساخت آلیاژ های مس همراه عنصری نظیر Ni,Si,Zn امکان پذیر می باشد .
شمش های اولیه : ....................................................................................................
اولین گزینه در مواد شارژ شمش های اولیه می باشد که شامل شمش مس قلع سیلیسیم روی و سرب می باشد .
نکته : شمش مس به شکل ورق یا مفتول استفاده می شود که با درجه خلوص 99.9 تا 99.5 درصد معمولا دارای ناخالصی های نظیر قلع نیکل آهن آنیتموان سرب بیسموت می باشد که معمولا بیشترین ناخالصی در این آلیاژ آهن و نیکل می باشد
الف:شمش قلع : این شمش عموما برای ساخت برنز های قلع دار استفاده می شود که دارای نقطه ذوب 232 درجه سانتیگراد می باشد که وزن مخصوص آن در حدود 7.3 گرم بر سانتی متر مکعب می باشد . این عنصر دارای درجه خلوصی در حدود 99.5 تا 99.9 درصد می باشد که دارای ناخالصی هایی نظیر مس آهن سرب آلومینیم بیسموت آنتیموان می باشد و عموما به شکل شمش های 25 کیلویی و یا مفتول استفاده می شود
ب: شمش سیلیسیم که عموما در ساخت عنوان برنج ها و برنز ها استفاده می شود و به شکل آمیژن و هاردنر به مذاب مس اضافه می شود .
ج: شمش روی : این شمش عموما برای ساخت برنج ها استفاده می شود که دارای وزن مخصوص 7.1 گرم بر سانتی متر مکعب می باشد و نقطه ذوب آن 420 درجه سانتی گراد می باشد
د: شمش سرب : این شمش دارای نقطه ذوب 327 درجه سانتیگراد و وزن مخصوص 11.3 گرم بر سانتی متر مکعب می باشد و در صنعت به عنوان سنگین ترین عنصر شناخته می شود این عنصر عموما در برنز های سرب دار و برنج های استفاده می شود
هـ : شمش نیکل : نیکل از لحاظ خواص فیزیکی بسیار شبیه مس بوده و دارای نقطه ذوب 1453 درجه سانتیگراد و دانسیته 8.9 گرم بر سانتیمتر مکعب می باشد .
نیکل عموما در برنج های مخصوص استفاده می شود که در اصطلاح به این برنج ها ورشو می گویند .
2- شمش های ثانویه : این شمش ها از ذوب مجدد و تصویه آلیاژ های مس به دست می آید که از نظر کنترل ترکیب شیمیایی مناسبت تر و مرغوب تر می باشد همچنین دارای عناصر آلیاژی می باشد معمولا شمش های ثانویه دارای 2 تا 7 درصد قلع 4 تا 10 درصد روی و 2 تا 6 درصد سرب می باشد .
3- قراضه ها : که معمولا ضایعات مس بوده که قبل از استفاده باید پیش گرم شده و عملیات اسید شویی و چربی گیری بر روی آن ها انجام می شود
4- آمیژن ها : دلیل استفاده از آمیژن ها در آلیاژ های مس به این دلیل می باشد که آلیاژ سازی که علاوه بر کاهش نقطه ذوب از تبخیر عناصر آلیاژی و تلفات مذاب جلوگیری می کند .
انواع هاردنر ها در آلیاژ های مس : ..............................................................................
1- آمیژن مس – سیلیسیم : جهت تولید این آلیاژ ساز ابتدا مس را ذوب کرده سپس سیلیسیم را به شکل ذرات ریز به مذاب اضافه می شود معمولا تعداد دفعات اضافه کردن 7 تا 8 مرتبه می باشد که بعد از هر دفعه اضافه کردن Si به مذاب Cu درجه حرارتش کاهش پیدا می کند تا از تلفات Si در Cu جلوگیری شود .
2- آمیژن Al-Cu : روش تهیه این نوع آمیژن به این صورت می باشد که در صورت وجود دو کوره Alو Cu را به طور جداگانه ذوب نموده سپس مس را به شکل بارکه مذاب به Al اضافه می کنند اما روش دوم ساخت آمیژن به این صورت می باشد که مس را ذوب کرده سپس Al را به مرور به مذاب اضافه می کنند که پس از هر بار اضافه کردن Al درجه حرارت را کاهش داده تا از تلفات Alجلوگیری شود
3- آمیژن سه گانه Cu,Al,Ni: برای تهیه این هاردنر به علت آنکه اضافه کردن Niبه مس هیچ گونه مشکلی ندارد ابتدا هاردنر Cu.Ni را ایجاد کرده و سپس Al را به مرور به مذاب اضافه می کنند .
پس از آماده سازی مواد شارژ و پیش گرم کردن قراضه ها با توجه به نقطه ذوب فشار بخار و درجه حرارت تصفیه عناصر آلیاژی به مذاب اضافه می شود .
بهترین نوع کوره ها در ذوب Cu کوره های القایی می باشد اما از کوره های و روبربرگ نیز استفاده می شود
عملیات کیفی تهیه مذاب Cu: .................................................................................
که شامل مرحل : 1- اکسیژن زدایی 2 هیدروژن زدایی 3 کنترل ترکیب شیمیایی 4- تصفیه
1- اکسیژن زدایی : اکسیژن یکی از مهمترین عناصری که میل ترکیبی زیادی با مس و آلیاژ های مس دارد که با افزایش درجه حرارت تا حدود 700 درجه مس با اکسیژن تولید اکسید مس دو ظرفیتی می کند .
در 1050 تا 1100 درجه اکسید 2 ظرفیتی مس تبدیل به اکسید یک ظرفیتی می شود .
اگر درجه حرارت از 1100 بیشتر شود مجددا اکسید مس تجزیه می شود به مس و اکسیژن محلول که این اکسیژن در داخل مذاب حل شده و تولید اکسید می کند
واکنش دیگری را که انجام می دهد با هیدروژن می باشد که تولید رطوبت و اکسید فلزات موجود در مذاب را می کند بخار مرطوب موجود به مرور از مذاب خارج شده و اکسید های موجود نیز به شکل ناخالصی در مذاب به وجود می آید برای حذف اکسیژن و اکسید های فلزی در آلیاژ های مس از سه روش استفاده می شود :
1- استفاده از فلاکس های پوششی: این مواد مانع از ورود اکسیژن و هیدوژن به داخل مذاب Cu می شود . فلاکس های مورد استفاده معمولا ترکیبات کربنی – خورده شیشه – و براکس می باشد( براکس که ترکیبات سدیم و پتاسیم کریولیت می باشد )و خورده شیشه نیز ترکیبات سیلیسی بوده که علاوه بر مانع شدن ورود اکسیژن به مذاب باعث افزایش سیالیت مذاب و سرباره گیری آسان می شود .
2- استفاده از مواد غیر محلول در مذاب جهت حذف اکسیژن:..............................................................
مواد غیر محلول در سطح مذاب قرار داده که این مواد در روی سطح شروع به انجام واکنش شیمیایی کرده و در ضمن احیاء اکسید های مذاب به عنوان مواد پوششی در سطح مذاب از اکسید شدن مذاب جلوگیری می کنند که مهمترین آن ها عبارتند از کاربید کلسیم CaO2، پراید منیزیم Mg3O2 فلاکس های مایع نظیر اسید بوریک زغال چوب این مواد ضمن خاصیت احیایی دارای وزن مخصوص پایین می باشد و روی مذاب قرار می گیرند بعضی از واکنش هایی که این مواد انجام می دهند شامل:
3 :استفاده از اکسیزن زداهای محلول در مذاب :...................................................................
این نوع اکسیژن زداهای محلول در مذاب :
این نوع اکسیژن زداها در حد فاصل سرباره و مذاب واکنش می دهند معمولا احیاء کننده های قوی هستند که عناصری مانند فسفر روی منگنز سیلیسیم لیتیم آلومینیم و در بعضی از مواد سرب شامل این دسته از اکسیژن زداها می باشد این عناصر قابلیت انحلال در مذاب مس را دارند و با توجه به قابلیت احیاء کنندگی قوی اکسید مس را احیاء می کنند و محصولات واکنش عموما وارد سرباره شده و یا به صورت گاز از مذاب خارج می شود واکنش هایی که این عناصر انجام می دهند شامل :
عناصر Al- لیتیم –سیلیسیم پس از پایان واکنش محصولات واکنش در آنها باقی می ماند لذا کمتر استفاده می شود و بهترین اکسیژن زدای محلول فسفر می باشد که پس از واکنش از مذاب خارج می شود و با کاهش انحلال اکسیژن در مذاب از طرف دیگر انحلال هیدروژن افزایش پیدا می کند لذا بعد از مرحله اکسیژن زدایی باید عملیات ریخته گری بلافاصله انجام شود .
هیدروژن زدایی : ................................................................................................
این عنصر ماننداکسیژن از اتمسفر محیط و یا رطوبت موجود در مواد شارژ و محیط قالب وارد مواد شارژ می شود اگر داخل مذاب میزان اکسیژن بالا باشد باعث کاهش حلالیت هیدروژن می شود .
هیدروژن در مرحله انجماد تبدیل به مولکول هیدروژن مولکولی در داخل حفرات انقباضی قرار گرفته و مانع از تغذیه حفرات انقباضی توسط مذاب می شود در نتیجه حفرات انقباضی تشدید می شوند.
نکته : حفرات گازی هستند که در مقطع برشی آن حفرات به صورت گرد و منظم می باشد اما حفرات انقباضی حفراتی می باشند که در مقطع شکست آن شکل حفرات نامنظم و زبر بوده و حفرات سوزنی شکلی نیز در دور آن تشکیل شده است
بخار آب موجود به سه شکل در قطعات تولیدی اثر می گذ ارد 1- مقدار بخار آب تولیدی کمتر از حد بحرانی باشد در این شرایط اگر درجه حرارت ذوب و یا فوق ذوب بالا باشد در زمان انجماد نیز بالا باشد بخار آب فرصت خروج از محیط را پیدا می کند 2- مقدار بخار آب تولیدی حدود حد بحرانی باشد در این شرایط در اثر افزایش دما و کاهش چگالی بخار آب و افزایش حجم بخار و همچنین افزایش فشار بخار سرعت خروج بخار از محیط قالب برابر با سرعت تولید گاز توسط مذاب است در این شرایط میزان عیوب گازی به حداقل می رسد.
3- میزان بخار آب تولیدی بیشتر از حد بحرانی باشد تشکیل بخار و عدم خروج بخار از محیط باعث افزایش مک تحلخل حفرات گازی و انقباضی در قطعه می شود .
روش های حذف هیدروژن : ..............................................................................
استفاده از فلاکس و سرباره های اکسیدی : این نوع سرباره ها با هیدروژن موجود در مذاب واکنش داده و تشکیل بخار آب می دهد این بخار از سرباره خارج شده و لذا عمل هیدروژن زدایی تشکیل می شود این روش در صنعت کمتر استفاده می شود که به دلایل زیر می با شد
1- واکنش های ایجاد شده در سرباره باعث کاهش سرباره می شود .
2- باعث افزایش تلفات مذاب می شود
3- ممکن است بخار آب موجود در فصل مشترک مذاب و بخار دوباره تجزیه شود و هیدروژن دوباره به داخل مذاب برگشت زده شود
2- دمش گاز خنثی : با دمش گاز خنثی مثل نیتروژن و آرگون می توان هیدروژن موجود در مذاب را به شکل فیزیکی و مکانیکی به سطح مذاب هدایت کرد علاوه بر گاز های هیدروژن و اکسیژن که ممکن است در مذاب وجود داشته باشد دی اکسید کربن CO2 و دی اکسید گوگرد SO2 نیز در مذاب وجود دارد که منشا این عناصر محصولات حاصل از احتراق می باشد CO2 می تواند با مذاب واکنش داده و تشکیل سولفید مس دهد :
فرمول:
که سولفید مس می تواند به صورت ناخالصی در حفرات باقی بماند .

کنترل ترکیب شیمیایی : ..........................................................................................مواد شارژ حین تهیه مذاب دارای تلفات می باشد این نوع تلفات باعث بر هم خوردن ترکیب شیمیایی مذاب می شود منشاء تلفات عناصر آلیاژی در مذاب : .........................................................................تلفات مذاب و عناصر آلیاژی در سرباره : به علت قابلیت چسبندگی مذاب و عناصر آلیاژی با سرباره مقداری از مذاب و عناصر آلیاژی همراه با سرباره خارج میشود تمایل ترکیب عناصر آلیاژی با اکسیژن : درجه حرارت بالای مذاب که باعث تصعید و تبخیر عناصر آلیاژی می شود تلاطم مذاب : باعث افزایش سطح تماس مذاب و سرباره می شود که این امر باعث افزایش تلفات مذاب و عناصر آلیاژی می شود روش ذوب : اگر در روش ذوب تقدم و تاخر اضافه کردن عناصر آلیاژی در نظر گرفته نشود باعث افزایش تلفات مذاب و عناصر آلیاژی می شود تصفیه مذاب : در حین فرآیند اکسیژن زدایی و گاز زدایی یکسری ناخالصی های غیر فلزی از جداره پاتیل کوره و سرباره وارد مذاب شده و در مذاب باقی می ماند لذا مذاب قبل از ریخته گری نیاز به عملیات تصفیه دارد .

       روش های مورد استفاده برای خروج ناخالصی ها : ...........................................................
نگهداری مذاب در درجه حرارت بالا به صورت طولانی این روش در صنعت به ندرت استفاده می شود در این روش ناخالصی ها فرصت رسیدن به سرباره را پیدا می کنند که این روش باعث تشدید تلفات مذاب و اکسیداسیون مذاب می شود .
تزریق گاز خنثی: با تزریق گاز خنثی فشار داخل مذاب افزایش پیدا کرده افزایش فشار باعث خروج گاز های بیش از حد انحلال و نیز ناخالصی های معلق در مذاب و انتقال آن ها به سرباره می شود این روش باعث هیدروژن زدایی نیز می شود که در صنعت این روش متداول تر می باشد .
استفاده از فلاکس : فلاکس ها با تشکیل فیلم نازکی در حد فاصل مذاب و ناخالصی ها به وجود می آورند مانع از چسبندگی ناخالصی ها به مذاب می شود و باعث انتقال ناخالصی ها به سرباره می شود فلاکسهای مورد استفاده در این روش شامل کریولیت پراکس ترکیبات سیلیس و ترکیبات کربنی می باشد که در ریخته گری سنتی معمولا از شیشه خورد شده استفاده می شود .
انواع آلیاژ های مس : این آلیاژ های به دو گروه آلیاژ های نوردی و ریخته گری تقسیم می شوند .
1- آلیاژ های نوردی : که به روش دائمی ریخته شده و کاربرد مستقیم در صنعت ندارد که همراه بعد از عملیات تکمیلی مانند تراشکاری فرز کاری و کار مکانیکی استفاده می شود .
آلیاژ های ریخته گری مس :آلیاژ هایی هستند که پس از مر حله ریخته گری در صنعت کاربرد مستقیم دارند انواع آلیاژ های ریخته گری شامل مس خالص برنج ها آلیاژ های مس و روی و برنز (مس – قلع ) مفرغ ( مس –قلع –روی) ورشو(نقره آلمانی ) ( مس نیکل ) آلیاژ های مس – سرب ( مس لیتیم )
آلیاژ های ریخته گری مس : .....................................................................................
معمولا این نوع آلیاژ ها در صنایع الکترونیک و برق استفاده می شود که تا حدود 2 درصد شامل ناخالصی می باشد و جود ناخالصی باعث کاهش هدایت الکتریکی آلیاژ می شود ناخالصی های موجود شامل روی آرسنیک کادمیم سیلیسیم کرم ونقره می باشد به علت قابلیت اکسیداسیون بالا و انجماد خمیری و سیالیت پایین ریخته گری این آلیاژ مشکل می باشد
برنج آلیاژ مس – روی (برنج ) ...................................................................................
فاز B و B' دارای سختی و مقاومت به سایش بالا می باشد و باعث افزایش استحکام و سختی آلیاژ می شود افزایش بیشتر روی در آلیاژ باعث تشکیل فاز گاما می شود Cu5Zn8 این فاز فوق العاده شکننده بوده و باعث ایجاد ترک و کاهش خواص مکانیکی در آلیاژ می شود وجود ناخالصی ها در برنج ها باعث تشکیل فاز های میانی Cu2ZnAl و Cu2ZnSn,Cu5ZnMg این فاز ها به شکل ناخالصی و آخال باعث کاهش خواص آلیاژ می شود .
نوع آلیاژ رنگ و مشخصات مس
Cu>98 رنگ و مشخصات مس
بین 98 تا 90 طلایی تیره زرد تیره
بین 85تا 80 رنگ سرخ مس
بین 65 تا 70 رنگ زرد – زرد روشن
کمتر از 60 رنگ زرد متمایل به سفید

آلیاژ مس قلع( برنز ).................................................................................................
وجود قلع در مس باعث افزایش استحکام و خواص مکانیکی می شود حد حلالیت قلع در مس در فاز آلفا حدود 13.5 درصد است و در درجه محیط مقادیر بسیار کوچک و صفر می رسد
قلع در مس تشکیل فاز بین فلزی دلتا را می دهد Cu3Sn8 این فاز ، فاز سختی بوده و باعث افزایش سختی آلیاژ می شود عموما آلیاژ های مس قلع زیر 20 درصد قلع دارند و آلیاژ هایی که 5 تا 10 درصد قلع دارند دارای فاصله انجماد بسیار طولانی 200درجه و لذا انجماد خمیری دارند یکی از آلیاژ های برنز آلیاژ زنگ می باشد که دارای 20 تا 23 درصد قلع می باشد و سختی و شکنندگی زیاد دارد وجود سرب باعث افزایش خاصیت ماشین کاری می شود وجود آلومینیم در آلیاژ های مس قلع باعث افزایش سختی و شکنندگی این نوع آلیاژ ها می شود و همچنین وجود آهن در ترکیب شیمیایی این نوع آلیاژ ها به ریز شدن شبکه کریستالی کمک می کند .
آلیاژ های برنز در یاتاقان ها و نقاطی که میزان خوردگی بالا می باشد استفاده می شود مانند اسکله ها و کشتی ها همچنین درجه حرارت ریخته گری برنز 1070 تا 1150 درجه می باشد
آلیاژ های مس نیکل ( ورشو).....................................................................................
ورشو آلیاژی از مس و نیکل بوده این آلیاژ جلای فلزی بالایی دارد و عموما در ساخت صنایع و اشیاء هنری و صنایع غذایی استفاده می شود همچنین این آلیاژ به نقره آلمانی نیز معروف می باشد
آلیاژ مس – قلع روی بوده عموما 10 قلع و 20 درصد روی دارد این نوع آلیاژ مقاومت به خوردگی بالایی در آب دریا داشته لذا در صنایع دریایی از آن استفاده می شود .
آلیاژ مس سرب:....................................................................................................
حلالیت سرب در مس پایین بوده که حلالیت 0.002 درصد می باشد وجود عناصر مانند قلع باعث افزایش حلالیت سرب در مس می شود حلالیت را تا 0.005 افزایش پیدا می کند سرب به دلیل وزن مخصوص بالایی که دارد تمایل به جدایی زیادی در آلیاژ دارد لذا در حین ریخته گری پایین عملیات مخلوط کردن و هم زدن انجام شود سرب در اکثر برنج ها و برنز ها تا حدود 2 درصد وجود دارد که بعلت افزایش قابلیت ماشین کاری و روغن کاری می شود اما د رآلیاژ های یاتاقان میزان سرب تا 50% افزایش پیدا می کند معروف ترین آلیاژ مس سرب آلیاژ 85 % مس 5% روی 5% سرب 5% قلع که آلیاژ معمولا برای ساخت قطعات هیدرولیکی استفاده می شود فوق ذوب در آلیاژ های مس سرب در حدود 150 درجه بوده که برای جلوگیری از رسوب در فاز مذاب می باشد .
مس بریلیم – مس لیتیم : این آلیاژ به علت دامنه انجماد خمیری


مواد قالب گیری در ریخته گری مس : ......................................................................
ریخته گری مس هم در داخل قالب های دائمی و هم قالب های موقت انجام می شود ریخته گری قالب های موقت به روش های ماسه ای تر ماسه ای خشک پوسته ای CO2 انجام می شود که حسب مورد استفاده آن بنتونیت همراه مواد افزودنی می باشد که آرد حبوبات به دلیل افزایش استحکام، خاک اره به جهت افزایش نفوذ گاز می باشد در آلیاژ های مس باید نفوذ گاز ماسه به دلیل انجماد خمیری بالا باشد همچنین گرد زغال باعث افزایش مقاومت به ماسه سوزی ماسه استفاده می شود .
ریخته گری قالب های دائمی : ...................................................................................
به دو روش ریژه وتزریقی انجام می شود که عمر قالب های دائمی در آلیاژ های مس در مقایسه با سایر آلیاژ های غیر آهنی کوتاه تر می باشد که به دلیل درجه حرارت ریخته گری بالای مس ودانسیته بالای مس می باشد
نکته : چگالی و دانسیته مس 8.4 می باشد
جهت افزایش عمر قالب: 1- استفاده از انواع پوشش ها به جهت جلوگیری از شوک حرارتی به محفظه قالب جنس محفظه قالب از چدن یا فولاد می باشد که در آلیاژ های مس در داخل فولاد تمرکز حرارتی شدیدی وجود دارد که به علت انتقال حرارتی کم فولاد می باشد به دلیل انتقال حرارتی شدید مذاب و انتقال حرارتی کم قالب تمرکز حرارتی در قالب های فولادی به وجود می آید .
سیستم های راهگاهی : ..............................................................................................
که با توجه به سیالیت پایین مذاب مس در مقایسه با آلیاژ های غیر آهنی دیگر معمولا ابعاد سیستم راهگاهی در آلیاژ های مس بزرگتر از آلیاژ های دیگر می باشد
سیتسم راهگاهی در این نوع قالب ها به دو دسته تقسیم می شوند :.........................................
قطعات کوچک با ابعاد یکنواخت : در این گونه قطعات سیستم راهگاهی به گونه ای طراحی می شود که کار تغذیه را سیستم راهگاهی انجام می دهد و عملا نیازی به تغذیه گذاری نداریم نسبت به سیستم راهگاهی در این حالت 1-9-3 و 1-8-2 می باشد
برای قطعات بزرگ و یکنواخت : در این روش نیاز به تغذیه گذاری می باشد که نسبت سیستم راهگاهی در این حالت 2-3-2 و 1-8-2 می باشد
تغذیه های به کار گرفته شده دراین سیستم هم به صورت گرم و هم به صورت سرد می باشد
فرمول:
محاسبات سیستم راهگاهی : ..........................................................................................
تغذیه گذاری : .......................................................................................................
تغذیه گذاری در آلیاژ های مس بسته به نوع انجماد دارد
انواع آلیاژ های مس بسته به نوع انجماد


عموما به سه دسته تقسیم می شوند : 1- آلیاژ ها با دامنه انجماد کوتاه و انجماد پوسته ای مانند مس – آلومینیم در این گونه قطعات میزان مک و حفرات گازی پراکنده کمتر و بیشترین انقباض در قسمت وسط یا گرمترین نقطه انجماد در نظر گرفته می شود دارای 4.5 تا 4% انقباض می باشد
2-
آلیاژ ها با دامنه و انجماد خمیری مانند آلیاژ های مسروی ، برنز ها – مس –سرب این نوع آلیاژ ها دارای انجماد شدید خمیری می باشند میزان مک و حفرات انقباضی پراکنده در این گونه آلیاژ ها زیاد می باشد لذا تعیین محل تغذیه مشکل می باشد بنابراین باید با استفاده از مبرد و یا مواد اگزوترم مواد گرما زا انجماد جهت دار در قطعه به وجود آوریم تا حداقل میزان مک و حفرات انفباضی و گازی در قطعه تولید شوند که معمولا در این قطعات از تغذیه گرم استفاده می شود

3-
آلیاژ هایی با دامنه انجاد متوسط می باشد این نوع آلیاژ ها در حدفاصل دو حالت بالا قرار می گیرند معمولا در این نوع قطعات هم انقباضات متمرکز و هم غیر متمرکز دیده می شود که این امر را می توان با اگزوتر و مبرد برطرف کرد مانند مس – بریلیم

 
فصل سوم : ریخته گری فلزات سفید به طول کلی فلزات روی قلع سرب را به عنوان فلزات سفید می نامند ریخته گری روی و آلیاژ های روی : ............................................................................روی یکی از فلزات درشت گونه است که خواص مکانیکی ضعیفی دارد دارای شبکه کریستالی H.C.C بوده و درجه حرارت ذوب آن 419.5 درجه سانتی گراد بوده و دارای دانسیته 7.13 را در درجه حرارت محیط دار و نقطه تبخیری آن 1060 می باشد دارای فشار بخار زیادی می باشد اکسید روی تا 200 درجه می تواند به عنوان لایه پوششی محافظ عمل کند که این دلیل به جهت غیر متخلخل بودن این اکسید تا درجه حرارت 200 می باشد و در برابر اکسیژن و خوردگی در درجه حرارت محیط مقاومت بالایی را نشان می دهد اما با افزایش درجه حرارت این اکسید متخلخل شده و ناپایدار شده و اکسیداسیون و خوردگی به شدت افزایش پیدا می کند مهمترین عناصری که با روی تشکیل آلیاژ می دهند شامل Al-Cu-Mn-Fe- سرب قلع و نیکل و منگنز می باشد معروف ترین آلیاژ روی –آلیاژ روی مس آلومینیم می باشد که به زاماک موسوم می باشد .زاماک دارای خواص مکانیکی بالا نسبت به سایر آلیاژ های روی می باشد نقطه ذوب پایین و سیالیت زیادی دارد این آلیاژ عموما دارای 7%آلومینیم و 3و9% مس و مابقی روی می باشد و روی دارای دو پارامتر شبکه H=2.6 و C=4.9 آنگستروم می باشد عناصر آلیاژی در آلیاژ های روی : ...............................................................................آلومینیم : مقدار آن در آلیاژ های روی 3.5 تا 4.3 می باشد که مقدار بیش از 4.3 باعث کاهش مقاومت آلیاژ و افزایش شکنندگی آلیاژ می شود آلیاژ دارای سیالیت نسبتا بالایی است . اگر مقدار آلومینیم کمتر از 3.5 درصد شود به دلیل کاهش درصد ترکیب یوتکتیکی سیالیت مذاب و قابلیت ریخته گری کاهش پیدا خواهد کرد . مس : مقدار مس مصرفی در آلیاژ های روی عموما 1.25درصد می باشد که تا این مقدار باعث افزایش خواص مکانیکی و استحکام آلیاژ می شود و افزایش درصد مس بیش ازاین مقدار خواص مکانیکی را تضعیف می کند و آلیاژ را نیز ترد و شکننده می کند . منیزیم : معمولا به عنوان اکسیژن زدا در ریخته گری روی استفاده می شود تا حدود 0.03 % در مذاب وجود دارد بیشتر از این موجب کاهش خواص مکانیکی و باعث افزایش مقاومت به خوردگی آلیاژ می شود . آهن : این عنصر تا حدود 0.02% باعث افزایش خواص مکانیکی می شود که اگر بیشتر از این باشد با آلومینیم موجود در مذاب تشکیل فازFeAl3¬ را می دهد مقادیری از این فاز وارد سرباره می شود و مقادیری نیز به صورت ذرات ریز در ضمینه اتمی می ماند و باعث کاهش خواص مکانیکی می شود عنوان ریز کننده هم می تواندمحلی برای جوانه زنی غیر یکنواخت باشد را ما خواص آن کمتر از محدودیت های آن است قلع سرب: این دو عنصر باعث تشدید خورندگی آلیاژ می شود سیالیت ونقطه ذوب آلیاژ را کاهش می دهد نیکل و منگنز و سیلیسیم و کرم : به مقدار جزئی باعث افزایش خواص مکانیکی شده اما بیش از حد حلالیت باعث افزایش تلفات مذاب و کاهش قابلیت ماشینکاری می شود که دلیل این امر ایجاد فاز های غیر فلزی سخت در آلیاژ می باشد میزان مصرف آن Maتا حدود 5% Si3% کرم و 2% نیکل می شود ذوب و ریخته گری آلیاژ های روی:.............................................................................ریخته گری آلیاژ های روی در کوره های روربر کوره های زیمنس و کوره های الکتریکی انجام می شود و بوته ی مورد استفاده عموما بوته چدنی وفولادی می باشد فلز روی مذاب در در درجه حرارت ذوب به سرعت اکسید می شود و باعث افزایش تلفات روی درسرباره می شود با توجه به سیالیت بالا و نقطه ذوب پایین عموما ریخته گری این فلز نسبت به سایر آلیاژ ها آسان تر می باشد عموما از منیزیم و لیتیم جهت اکسیژن زدایی مذاب روی استفاده می شود وجود آلومینیم در مذاب روی باعث تشکیل Al2O3 اکسید آلومینیم می شود که این اکسید غیر متخلخل بوده وبه علت سبک بودن در سطح مذاب قرار گرفته و به عنوان مایه ی پوششی مانع از اکسیداسیون روی می شود . عمل ذوب معمولا تحت فلاکس های پوششی انجام می شود و پس از تهیه مذاب عناصر آلیاژی به صورت خالص یا آمیژن به مذاب اضافه می شوند عموما عملیات گاز زدایی و اکسیژن زدایی در روی از اهمیت کمتری برخرودار است که به علت وجود آلومینم و منیزیم به عنوان عناصر آلیاژی می باشد عموما برای کاهش تلفات روی ابتدا بوته را تا حدود 500 درجه پیش گرم کرده سپس عنصر روی را اضافه می کنند تا سرعت ذوب را بیشتر و تلفات را کمتر کنند روش تهیه آلیاژ ZnAl..........................................................................................جهت تهیه آلیاژ ZnAl ابتدا 30 درصد روی را ذوب کرده سپس درجه حرارت را تا 500 درجه افزایش داده و تکه های کوچک Al را به مرور به مذاب اضافه می کنند پس از شارژ کامل Al مابقی روی به مذاب اضافه می شود پس از تهیه مذاب اکسیژن زدایی توسط منیزیم انجام شده و سرباره گیری اعمال می شود و عمل تزریق که عموما توسط ماشین ها محفظه گرم انجام می شود صورت می گیرد .جهت تهیه آلیاژ زاماک ( روی Cu-Al ) نیز نصف روی مورد نیاز را ذوب کرده سپس از آمیژن 19.2 مس 80 آلومینیم 1 منیزیم این آمیژن آلومینیم منیزیم روی را جهت اکسیژن زدایی را تامین می کند سپس باقی مانده روی به مذاب اضافه می شود و درجه حرارت ریخته گری روی در قالب های ماسه ای 475 و در قالب های فلزی 420 می باشد آلیاژ های روی عموما به علت دانه درشت بودن در قالب های آب گرد چدنی و فولادی ریخته می شوند تا با افزایش سرعت سرعت کردن خواص مکانیکی تا جای ممکن افزایش پیدا کند یکی از مهمترین آلیاژ های روی آلیاژ 85% روی و 5% مس و 5%آلومینیم می باشد که با نام آلیاژ یاتاقان خوانده می شود که کاربرد صنعتی دارد . انواع قالب های ریخته گری آلیاژ های روی : ................................................................در آلیاژ های روی به علت دانه درشت بودن سعی می شود که در قالب های فلزی ریخته گری شوند قالب های چدنی و فولادی که با سیستم های آبگرد انجماد جهت دار ایجاد می شوند تا مک و حفره به تغذیه هدایت شوند در قالب های موقت هم امکان پذیر است که به دو روش پوسته ای و ماسه ای تر و خشک می شود به علت داشتن دامنه ی انجماد کوتاه تمایل به انجماد پوسته ای داشتند لذا ایجادانجماد جهت دار در این گونه آلیاژ ها به سهولت امکان پذیر است در صورت استفاده از قالب های چدنی و فولادی قبل از استفاده بایستی 210-180 درجه پیش گرم شود تا عمر قابل افزایش یابد همچنین در صورت استفاده از مواد پوششی جهت افزایش عمر و تسهیل خروج قطعه از قالب می شود . به علت داشتن سیالیت بالا در آلیاژ های روی مقاطع نازک تری نسبت به سایر آلیاژ های غیر آهنی قابل ریخته گری می باشد

               آلیاژ های سرب: ....................................................................................................سرب فلزی سنگین با ساختار F.C.C و قابلیت فرم پذیری بالا و نقطه ی ذوب پایین 327 و در 1740 تبخیر می شود یکی از سنگین ترین فلزات با وزن مخصوص11.3 محسوب می شود فشار بخار این عنصر در درجه حرارت بالای 1000 بالا است و در 1150 فشار بخار 9 میلیمتر جیوه می رسد تا اینکه در 1740 به 760 میلیمتر جیوه می رسد . پارامتر شبکه 4.5 آنگسترم است و تغییرات آلوتروپیک ندارد خواص فیزیکی الکتریکی و حرارتی آن از مس است و قطر اتمی آن 3.5 آنگسترم است سرب با اکثر عناصر قابلیت انحلال جانشینی را ندارد . سرب در حالت مذاب هم قابلیت انحلال محدود دارد و یکی از مشکلات آن جدایش در حین ریخته گری و تهیه مذاب است سرب مقاومت به خورندگی بالایی دارد که فقط اسید های غلیظ می توانند آن را حل کنند و لذا در قدیم از سرب برای نگهداری اسید های قوی استفاده می شود. در حالت مذاب دارای اکسیداسیون شدید است . در درجه حرارت پایین PbOو در درجه حرارت بالا به Pb2O3 تبدیل می شود که اکسید سرب در مجاورت ناخالصی های موجود در مذاب شامل سیلیکات ها با اکسید آهن ، آرسنیک ، انتیموان تولید کمپلکس هایی می کند که در صورت داشتن زمان لازم از مذاب جدا وبه سرباره می آیند . استفاده عمده از آن در صنایع شیمیایی برای محافظت مواد و در صنایع باتری سازی و اسلحه سازی استفاده می شود همچنین در ساخت محفظه اشعه گاما قابل استفاده است . نکته : عمده ترین استفاده سرب در آلیاژ های یاتاقان و لحیم است چون قابلیت روغنکاری و روان کنندگی قوی دارد و می تواند در یاتاقان سازی استفاده شود در ساخت حروف چاپ نیز از آلیاژ های سرب آنتیموان استفاده کرد معمولا آلیاژ های سرب آنتیموان با درصد پایینی آرسنیک به سرب خشک موسوم است که در مصارف صنعتی استفاده می شوند . انواع آلیاژ های سرب : ...........................................................................................آلیاژ های سرب آنتیموان و سرب قلع: ........................................................................در این گونه از آلیاژ ها در صورت استفاده در یاتاقان مقادیری کلسیم بین 2 تا 3 درصد جهت افزایش استحکام و قابلیت پیرسازی اضافه می شوند کلسیم در سرب ایجاد فاز بتا با ترکیب شیمیایی Pb2Cu کرده که این فاز سخت بوده و سختی یاتاقان را بالا می برد . آلیاژ های یاتاقان سرب : به طور کلی
مشخصات فیزیکی قلع : ...........................................................................................این عنصر دارای ساختار آلوتروپیک می باشد و دارای سه نوع شبکه آلوتروپی می باشد قابلیت تغییر شکل بالایی دارد قلع در درجه حرارت پایین تر از 13 درجه سانتیگراد ساختار F.C.C دارد و پارامتر شبکه آن 6.46 اتمسفر می باشد و دارای دانسیته 5.85 می باشد در 12 تا 161 ساختار بادی سنتر تتراگونال B.C.T می شود که A5.319 آنگسترم اتمسفر و C 3.175 و دانسیته 7.3 می باشد قلع …. در بالاتر از 161 ساختار به F.C.C برگشته و دانسیته آن 6.5 می باشد قلع در دمای 231 درجه ذوب شده و در دمای 2270 تبخیر می شود و در حالت فلزی از سختی مقاومت کم و هدایت الکتریکی و حرارتی زیاد برخوردار است . اکسید قلع SbO2 اکسید غیر متخلخل بوده و باعث محافظت قلع در مقابل اکسیداسیون می شود قلع در ساخت انواع آلیاژ های لحیم و آلیاژ های یاتاقان استفاده می شود عناصر ناخالصی موجود در قلع شامل آهن آرسنیک مس سرب بیسموت آنتیموان می باشد آلیاژ های قلع : ……………………………………………………………………آلیاژ لحیم : آلیاژ های لحیم برای قلع عمدتا شامل عناصری نظیر سرب نقره و آنتیموان می باشد این عناصر باعث کاهش درجه حرارت ذوب آلیاژ لحیم می شود میزان مصرف نقره 4تا5 درصد در داخل آلیاژ می باشد میزان مصرف آنتیموان 5تا 10 درصد می باشد . آلیاژ های یاتاقان : ………………………………………………………………..معروف ترین آلیاژ یاتاقان قلع شامل 8 مس 8 آنتیموان و 6 تا 8 درصد سرب می باشد فاز هایی سختی که در آلیاژ های یاتاقان قلع به وجود می آید فاز های CuSnو SbSnمی باشد و فاز نرم آن نیز محلول جامد مس سرب آنتیموان که در زمینه قلع استفاده می کنند . ریخته گری آلیاژ های قلع : ………………………………………………………….آلیاژ های قلع دارای نقطه ذوب پایین بوده لذا معمولا به روش های قالب دائم و تحت فشار ریخته گری می شود که ماشین ها لازم ماشین های تحت محفظه گرم می باشد اما در روش های گریز از مرکز نیز برای تهیه یاتاقان های قلع استفاده می شود مزیت استفاده از این روش کاهش میزان مک و حفات انقباضی نسبت به سایر روش ها می باشد . از آن جایی که میزان انقباض قلع در حین انجماد پایین 3 درصد می باشد لذا میزان مک و حفرات انقباضی در آلیاژ های قلع پایین می باشد از طرفی به علت ایجاد اکسید قلع محافظ بر روی مذاب لذا در ذوب آلیاژ های قلع از هیچ گونه فلاکسی استفاده نمی شود لذا ریخته گری آلیاژ های قلع مشکلات سایر آلیاژ های غیر آهنی نظیر مس و آلومینیم را ندارد .
آلیاژ های منیزیم : …………………………………………………………………این عنصر یکی از سبک ترین عناصر فلزی می باشد که در صنعت استفاده می شود و دارای دانسیته 1.73 را در درجه حرارت محیط دارد و دارای نقطه ذوب 650 و نقطه تبخیر 1105 می باشد این عنصر دارای شبکه H.C.Pبوده و پارامتر شبکه 3.2 و c=5 می باشد دارای نسبت c به a در حدود 1.58 می باشد هر چه این نسبت بیشتر باشد دارای شکنندگی بیشتری می باشد دارای قابلیت تشکیل محلول جامد با سایر عناصر HCPنظیر روی کادمیم تیتانیوم و زیرکنیم و بلریم را دارد امکان تشکیل محلول جانشینی را دارد منیزیم به علت سبک بودن در صنایع هوایی و موشک سازی استفاده می شود منیزیم قابلیت اکسیداسیون بالایی را دارد از طرفی قابلیت ترکیب با عناصری نظیر کلر – گوگرد فولئور ازت و .. را دارد به همین دلیل ریخته گری آن نسبت به سایر عناصر غیر آلیاژی مشکل تر می باشد . آلیاژ های منیزیم عموما به دو گروه نوردی و ریخته گری و نوردی تقسیم می شوند در ریخته گری آلیاژ های منیزیم مراحل اکسیژن زدایی گاز زدایی – تلقیح و و تصفیه آلیاژ از اهمیت بالایی برخوردار می باشد آلیاژ های ریخته گری منیزیم : ..................................................................................آلیاژ های منیزیم طبق استاندارد ASTM به پنچ گروه تقسیم می شوند : ...............................گروه اول : آلیاژ های منیزیم آلومینیم روی می باشد که با علامت اختصاری AZ نشان داده می شود مانند 92 آلومینیم 2 درصد روی گروه دوم : الیاژ های منیزیم منگنز آلومینیم با علامت اختصاری AM می باشد سوم با آلیاژ های منیزیم منگنز می باشد که با علامت اختصاری M نشان داده می شود چهارم با آلیاژ های منیزیم روی زیرکنیم می باشد که با علامت اختصاری ZK نشان داده می شود و پنجم : آلیاژ های حاوی منیزیم زیرکنیم و فلزات نادر می باشد که با علامت اختصاری EK نشان داده می شود . در این گروه از آلیاژ های گروه اول و دوم قابلیت ریخته گری و در قالب های ماسه ای را دارند آلیاژ های گروه چهارم و پنجم قابلیت ریخته گی در قالب های فلزی را دارند و آلیاژ های گروه سوم هم قابلیت ریخته گری در ماسه و هم در قالب های فلزی را دارند و این آلیاژ ها معمولا دارای دامنه انجماد خمیری می باشند که در آلیاژ های دسته چهارم و پنجم به علت دامنه انجماد طولانی باید در قالب های فلزی ریخته گری و مذاب به صورت تزریقی وارد قالب شود منیزیم آلومینیم : ....................................................................................................آلومینیم باعث افزایش خواص مکانیکی آلیاژ منیزیم می شود میزان حلالیت آلومینیم در منیزیم 1.5 تا 12 % می باشد فاز دلتا در آلیاژ های آلومینیم فاز زمینه می باشد و فاز دلتا ر آلیاژ آلومینم فاز زمینه می باشد و فاز سیلیس فاز بین فلزی می باشد که بر اثر عملیات پیر سازی در ساختار شکل می گیرد که فرمول شیمیایی فاز اپسیلن آلومینیم باعث تشکیل آخال های کمپلکس نظیر Al2O3MgO می شود همچنین آلومینم موجب افزایش جذب هیدروژن در مذاب و افزایش تخلخل و حفرات گازی می شود

  آلیاژ های منیزیم روی.............................................................................................روی عمدتا همراه با عناصری نظیر آلومینم در ساخت آلیاژ های منیزیم استفاده می شود حداکثر حلالیت روی در منیزیم در درجه حرارت یوتکیتیک 366 درجه 8.4% می باشد روی باعث افزایش خواص مکانیکی به علت افزایش فاز های بین فلزی MgZn و MgZn2 می شود همچنین باعث افزایش قابلیت ریخته گری در آلیاژ می شود اما افزایش روی به میزان بیش از 1 % باشد افزایش فاصله ی انجماد کاهش استحکام فلز در درجه حرارت بالا و همچنین کاهش مقاومت در مقابل فشار های انقباضی می شود لذا میزان روی مصرفی کمتر از 3% در آلیاژ می شود و آلیاژ های روی آلومینیم منیزیم دارای فاصله ی انجماد طولانی بوده لذا امکان ریخته گری این گونه قطعات بدون تخلخل و ترک های انقباضی به آسانی امکان پذیر نمی باشد و نیاز به ایجاد انجماد جهت دار جهت تولید قطعه سالم می شود آلیاژ های منیزیم منگنز : ..........................................................................................حد حلالیت منگنز در منیزیم 2.3 درصد می باشد آلیاژ های منگنز قابلیت عملیات حرارتی محلول سازی را دارند آلیاژ های منگنز باعث درشت دانگی آلیاژ های منیزیم می شود مقدار منگنز در این نوع آلیاژ ها کمتر از 75% می باشد و وجود منگنز مقاومت به خوردگی آلیاژ را افزایش می دهد . آلیاژ های منیزیم زیرکنیم : .......................................................................................حد حلالیت 3.8 درصد در منیزیم می باشد زیرکنیم باعث تشکیل هسته های غیر همگن می شود که این عامل باعث ریز دانگی آلیاژ منیزیم می شود لذا زیر کنیم در اکثر آلیاژ های منیزیم به عنوان ریز کننده استفاده می شود سایر فلزات نادر نظیر منگنز سریم و لانتانیم تاثیر چندانی در ریز کنندگی آلیاژ منیزیم دارند و این فلزات تنها باعث افزایش محدود مقاومت مکانیکی می شود این عناصر معمولا همراه با زیرکنیم در آلیاژ های منیزیم استفاده می شود تاثیر عناصر جزئی بر خواص آلیاژ های منیزیم :..............................................................منگنز حدود 1.5 تا 5% در آلیاژ های منیزیم استفاده می شود باعث افزایش مقاومت به خوردگی آلیاژ می شود و باعث افزایش محدود خواص مکانیکی می شود که به علت تشکیل فاز محلول جامد و رسوبات سخت در این زمینه محلول جامد می باشد . زیرکنیم : باعث ریز شدن دامنه های آلیاژ منیزیم می شود باعث افزایش مقاومت آلیاژ و خواص استحکامی آلیاژ می شود . برلیم : باعث تشکیل اکسید غیر متخلخل BeO می شود که این اکسید از اکسید و سوختن مذاب جلوگیری می کند که میزان 0.01% مصرف می شود و در بعضی از موارد از کلسیم نیز برای کاهش اکسیداسیون Mg استفاده می شود .
Si :
معمولا به صورت عنصر آلیاژی به مذاب Mg اضافه نمی شود وعموما به شکل ناخالصی در داخل مذاب وجود دارد در مواردی که افزایش سیالیت در آلیاژ Al-Mg مورد نظر باشد عموما Si حذف نمی شود

Al :
باعث می شود که عملیات حرارتی پیر سازی بر روی آلیاژ های Mg انجام شود باعث افزایش خواص مکانیکی وریز کردن دانه ها می شود اما به علت افزایش جذب گاز به خصوص Hباعث افزایش تخلخل در قطعات می شود روی Zn: روی باعث افزایش ریز کنندگی در آلیاژ می شود و امکان عملیات حرارتی را در آلیاژ فراهم می کند اما باعث افزایش شکنندگی آلیاژ می شود که این مشکل را با اضافه کردن زیرکنیم رفع می کنند لذا عموما آلیاژ روی همراه با زیرکنیم به منیزیم اضافه می شود روی نیز به علت افزایش جذب گاز میزان تخلخل را افزایش می دهد سایر عناصر مانند آهن نیکل مس سدیم پتاسیم باریم و هیدروژن جز عناصر نامطلوب می باشند و باعث کاهش خواص مکانیکی و افزایش شکنندگی می شوند . مواد شارژ جهت ریخته گری منیزیم : مواد شارژ مورد استفاده در آلیاژ های منیزیم عموما به شکل شمش های اولیه و هاردنر استفاده می شود همراه با این مواد موادی نظیر کلرور های نمکی جهت محافظت مذاب استفاده می شود علاوه بر شمش های اولیه شمش های ثانویه نیز در تهیه مذاب استفاده می شود در ذوب منیزیم کمتر از قراضه به عنوان ماده شارژ استفاده می شود و در صورت استفاده نیاز به کنترل شدید ترکیب شیمایی و آلودگی می باشد . روش ذوب : عموما عناصری نظیر Cu-Zn-Al-Si به صورت شمش های خالص به مذاب اضافه می شود در حالی که عناصری نظیر زیرکنیم برلیم و منزیم عموما به شکل آمیژن به مذاب اضافه می شود انواع آمیژن های : آمیژن های منگنز : به صورت آمیژن های Mg-Mn-Al و یا آمیژن Mg-Mn و در بعضی از موارد به شکل کلرور منگنز MnCk2 به مذاب اضافه می شود برای تهیه آمیژن Mg-Mn-Al ابتدا آلومینیم را در بوته فولادی همراه با فلاکس های پوششی نظیر فرمول ذوب می کنند و سپس منیزیم را همراه با مواد فلاکس شارژ می کنند و پس از رسیدن به فوق ذوب 850تا 900 درجه سانتیگراد منگنز را به شکل قطعات بسیار ریز و کوچک به مذاب اضافه می کنند برای کاهش میزان اکسیداسیون مذاب سطح مذاب را با گرد گوگرد پوشش می دهند که پس از حدود 30 آلیاژ را به آرامی به مخلوط می شود و در قالب های شمش ریخته گری می شود برلیم : وزن مخصوص 1.8 آنگستروم دارد و نقه ذوب 1284 درجه دارد این عنصر به شکل آمیژن آلومینم برلیم و Mg-Be-Al و یا کلرید مضاعف BeNa2¬F4 به مذاب منیزیم اضافه می شود برای تهیه آمیژن برلیم آلومینیم ابتدا آلومینیم را در یک بوته گرافیتی ذوب می کنند سپس همراه با فلاکس پوششی با ترکیب 65% BeCl2و 35 BeF2 روی مذاب ریخته و سپس برلیم به شکل ذرات ریز به مذاب اضافه می شود زیرکنیم : نیز به شکل آمیژن MgZr و در بعضی موارد به شکل فلوئور زیرکنیم به مذاب اضافه می شود انواع کوره های مورد استفاده در ذوب منیزیم مشابه کوره های ذوب آلومینیم و مس می باشد بعضی کوره های الکتریکی مقاومت – القایی و کوره های بوته ای تنها تفاوت این کوره ها با کوره های آلومینم مس در نسوز استفاده شده در آن ها می باشد .                                                                                                                                                                                                                        



 
[ جمعه 24 خرداد‌ماه سال 1387 ] [ 20:20 ] [ رضا ]
.: Weblog Themes By Iran Skin :.

درباره وبلاگ

یک ایرانی
جستجو درسایت
Google

در این وبلاگ
در کل اینترنت
آمار سایت
تعداد بازدید ها: 162951