تیتانیم ( خواص ، کاربرد ، معرفی آلیاژ ها و ... )

عمليات كيفي تهيه مذاب Cu
1-اكسيژن زدايي
2-هيدروژن زدايي
3-كنترل تركيب شيميايي
4- تصفيه

اكسيژن زدايي:
اكسيژن يكي از مهمترين عناصري كه ميل تركيبي زيادي با مس و آلياژ هاي مس دارد كه با افزايش درجه حرارت تا حدود 700 درجه مس با اكسيژن توليد اكسيد مس دو ظرفيتي مي كند . در 1050 تا 1100 درجه اكسيد 2 ظرفيتي مس تبديل به اكسيد يك ظرفيتي مي شود . اگر درجه حرارت از 1100 بيشتر شود مجددا اكسيد مس تجزيه مي شود به مس و اكسيژن محلول كه اين اكسيژن در داخل مذاب حل شده و توليد اكسيد مي كند واكنش ديگري را كه انجام مي دهد با هيدروژن مي باشد كه توليد رطوبت و اكسيد فلزات موجود در مذاب را مي كند بخار مرطوب موجود به مرور از مذاب خارج شده و اكسيد هاي موجود نيز به شكل ناخالصي در مذاب به وجود مي آيد

براي حذف اكسيژن و اكسيد هاي فلزي در آلياژ هاي مس از سه روش استفاده مي شود :

استفاده از فلاكس هاي پوششي:
اين مواد مانع از ورود اكسيژن و هيدوژن به داخل مذاب Cu مي شود . فلاكس هاي مورد استفاده معمولا تركيبات كربني – خورده شيشه – و براكس مي باشد( براكس كه تركيبات سديم و پتاسيم كريوليت مي باشد )و خورده شيشه نيز تركيبات سيليسي بوده كه علاوه بر مانع شدن ورود اكسيژن به مذاب باعث افزايش سياليت مذاب و سرباره گيري آسان مي شود .

استفاده از مواد غير محلول در مذاب جهت حذف اكسيژن :
مواد غير محلول در سطح مذاب قرار داده كه اين مواد در روي سطح شروع به انجام واكنش شيميايي كرده و در ضمن احياء اكسيد هاي مذاب به عنوان مواد پوششي در سطح مذاب از اكسيد شدن مذاب جلوگيري مي كنند كه مهمترين آن ها عبارتند از كاربيد كلسيم CaO2، پرايد منيزيم Mg3O2 فلاكس هاي مايع نظير اسيد بوريك زغال چوب اين مواد ضمن خاصيت احيايي داراي وزن مخصوص پايين مي باشد و روي مذاب قرار مي گيرند.

استفاده از اكسيزن زداهاي محلول در مذاب :
اين نوع اكسيژن زداها در حد فاصل سرباره و مذاب واكنش مي دهند معمولا احياء كننده هاي قوي هستند كه عناصري مانند فسفر روي منگنز سيليسيم ليتيم آلومينيم و در بعضي از مواد سرب شامل اين دسته از اكسيژن زداها مي باشد اين عناصر قابليت انحلال در مذاب مس را دارند و با توجه به قابليت احياء كنندگي قوي اكسيد مس را احياء مي كنند و محصولات واكنش عموما وارد سرباره شده و يا به صورت گاز از مذاب خارج مي شود واكنش هايي كه اين عناصر انجام مي دهند شامل عناصر Al- ليتيم –سيليسيم پس از پايان واكنش محصولات واكنش در آنها باقي مي ماند لذا كمتر استفاده مي شود و بهترين اكسيژن زداي محلول فسفر مي باشد كه پس از واكنش از مذاب خارج مي شود و با كاهش انحلال اكسيژن در مذاب از طرف ديگر انحلال هيدروژن افزايش پيدا مي كند لذا بعد از مرحله اكسيژن زدايي بايد عمليات ريخته گري بلافاصله انجام شود .

هيدروژن زدايي:
اين عنصر ماننداكسيژن از اتمسفر محيط و يا رطوبت موجود در مواد شارژ و محيط قالب وارد مواد شارژ مي شود اگر داخل مذاب ميزان اكسيژن بالا باشد باعث كاهش حلاليت هيدروژن مي شود . هيدروژن در مرحله انجماد تبديل به مولكول هيدروژن مولكولي در داخل حفرات انقباضي قرار گرفته و مانع از تغذيه حفرات انقباضي توسط مذاب مي شود در نتيجه حفرات انقباضي تشديد مي شوند .

نكته : حفرات گازي هستند كه در مقطع برشي آن حفرات به صورت گرد و منظم مي باشد اما حفرات انقباضي حفراتي مي باشند كه در مقطع شكست آن شكل حفرات نامنظم و زبر بوده و حفرات سوزني شكلي نيز در دور آن تشكيل شده است

بخار آب موجود به سه شكل در قطعات توليدي اثر مي گذ ارد :
1- مقدار بخار آب توليدي كمتر از حد بحراني باشد در اين شرايط اگر درجه حرارت ذوب و يا فوق ذوب بالا باشد در زمان انجماد نيز بالا باشد بخار آب فرصت خروج از محيط را پيدا مي كند
2- مقدار بخار آب توليدي حدود حد بحراني باشد در اين شرايط در اثر افزايش دما و كاهش چگالي بخار آب و افزايش حجم بخار و همچنين افزايش فشار بخار سرعت خروج بخار از محيط قالب برابر با سرعت توليد گاز توسط مذاب است در اين شرايط ميزان عيوب گازي به حداقل مي رسد .
3- ميزان بخار آب توليدي بيشتر از حد بحراني باشد تشكيل بخار و عدم خروج بخار از محيط باعث افزايش مك تحلخل حفرات گازي و انقباضي در قطعه مي شود .

روش هاي حذف هيدروژن
استفاده از فلاكس و سرباره هاي اكسيدي :
اين نوع سرباره ها با هيدروژن موجود در مذاب واكنش داده و تشكيل بخار آب مي دهد اين بخار از سرباره خارج شده و لذا عمل هيدروژن زدايي تشكيل مي شود اين روش در صنعت كمتر استفاده مي شود كه به دلايل زير مي با شد
1-واكنش هاي ايجاد شده در سرباره باعث كاهش سرباره مي شود .
2-باعث افزايش تلفات مذاب مي شود
3-ممكن است بخار آب موجود در فصل مشترك مذاب و بخار دوباره تجزيه شود و هيدروژن دوباره به داخل مذاب برگشت زده شود .

دمش گاز خنثي :
با دمش گاز خنثي مثل نيتروژن و آرگون مي توان هيدروژن موجود در مذاب را به شكل فيزيكي و مكانيكي به سطح مذاب هدايت كرد علاوه بر گاز هاي هيدروژن و اكسيژن كه ممكن است در مذاب وجود داشته باشد دي اكسيد كربن CO2 و دي اكسيد گوگرد SO2 نيز در مذاب وجود دارد كه منشا اين عناصر محصولات حاصل از احتراق مي باشد CO2 مي تواند با مذاب واكنش داده و تشكيل سولفيد مس دهد : كه سولفيد مس مي تواند به صورت ناخالصي در حفرات باقي بماند .

كنترل تركيب شيميايي
مواد شارژ حين تهيه مذاب داراي تلفات مي باشد اين نوع تلفات باعث بر هم خوردن تركيب شيميايي مذاب مي شود

منشاء تلفات عناصر آلياژي در مذاب
تلفات مذاب و عناصر آلياژي در سرباره :
به علت قابليت چسبندگي مذاب و عناصر آلياژي با سرباره مقداري از مذاب و عناصر آلياژي همراه با سرباره خارج ميشود .

تمايل تركيب عناصر آلياژي با اكسيژن :
درجه حرارت بالاي مذاب كه باعث تصعيد و تبخير عناصر آلياژي مي شود .

تلاطم مذاب :
باعث افزايش سطح تماس مذاب و سرباره مي شود كه اين امر باعث افزايش تلفات مذاب و عناصر آلياژي مي شود .

روش ذوب :
اگر در روش ذوب تقدم و تاخر اضافه كردن عناصر آلياژي در نظر گرفته نشود باعث افزايش تلفات مذاب و عناصر آلياژي مي شود .

آميژن ها:
دليل استفاده از آميژن ها در آلياژ هاي مس به اين دليل مي باشد كه آلياژ سازي علاوه بر كاهش نقطه ذوب از تبخير عناصر آلياژي و تلفات مذاب جلوگيري مي كند .

انواع هاردنر ها در آلياژ هاي مس:

آميژن مس – سيليسيم
جهت توليد اين آلياژ ساز ابتدا مس را ذوب كرده سپس سيليسيم را به شكل ذرات ريز به مذاب اضافه مي شود معمولا تعداد دفعات اضافه كردن 7 تا 8 مرتبه مي باشد كه بعد از هر دفعه اضافه كردن Si به مذاب Cu درجه حرارتش كاهش پيدا مي كند تا از تلفات Si در Cu جلوگيري شود .

آميژن Al-Cu
روش تهيه اين نوع آميژن به اين صورت مي باشد كه در صورت وجود دو كوره Alو Cu را به طور جداگانه ذوب نموده سپس مس را به شكل باركه مذاب به Al اضافه مي كنند اما روش دوم ساخت آميژن به اين صورت مي باشد كه مس را ذوب كرده سپس Al را به مرور به مذاب اضافه مي كنند كه پس از هر بار اضافه كردن Al درجه حرارت را كاهش داده تا از تلفات Alجلوگيري شود

آميژن سه گانه Cu,Al,Ni
براي تهيه اين هاردنر به علت آنكه اضافه كردن Niبه مس هيچ گونه مشكلي ندارد ابتدا هاردنر Cu.Ni را ايجاد كرده و سپس Al را به مرور به مذاب اضافه مي كنند . پس از آماده سازي مواد شارژ و پيش گرم كردن قراضه ها با توجه به نقطه ذوب فشار بخار و درجه حرارت تصفيه عناصر آلياژي به مذاب اضافه مي شود . بهترين نوع كوره ها در ذوب Cu كوره هاي القايي مي باشد اما از كوره هاي و روبربرگ نيز استفاده مي شود .
معمولا اين نوع آلياژ ها در صنايع الكترونيك و برق استفاده مي شود كه تا حدود 2 درصد شامل ناخالصي مي باشد و جود ناخالصي باعث كاهش هدايت الكتريكي آلياژ مي شود ناخالصي هاي موجود شامل روي آرسنيك كادميم سيليسيم كرم ونقره مي باشد به علت قابليت اكسيداسيون بالا و انجماد خميري و سياليت پايين ريخته گري اين آلياژ مشكل مي باشد .

.مس داراي ساختار FCC بوده و تغيرات آلوتروپيك در آن وجود ندارد .در درجه حرارت 1083 درجه سانتيگراد ذوب شده و دانستيته در حدود 8.9گرم بر سانتي متر مكعب دارد مس داراي پارامتر شبكه 3.6 آنگسترم بوده و داراي قطر اتمي 2.55 آنگسترم مي باشد

همچنين داراي مشخصات ريخته گري به شرح زير مي باشد:
1-داراي نقطه ذوب بالايي نسبت به آلياژ هاي غير آهني مي باشد
2-داراي سياليت كم
3- اكسيداسيون بالا
4- آلياژ مس داراي دامنه انجماد طولاني و انجماد خميري مي باشد به خصوص در آلياژ هاي برنج كه اين دامنه انجماد خيلي طولاني مي شود

مواد شارژي كه براي ساخت آلياژ هاي مس به كار مي رود شبيه آلياژ هاي آلومينيم مي باشد كه شامل :
1- شمش هاي اوليه
2-شمش هاي ثانويه
3-قراضه ها
4- برگشتي ها
5- هاردنر ها

* قابل توجه است كه مس قابليت انحلال اكثر عناصر را دارد بنابراين ساخت آلياژ هاي مس همراه عنصري نظير Ni,Si,Zn امكان پذير مي باشد .

شمش هاي اوليه
در مواد شارژ شمش هاي اوليه مي باشد كه شامل شمش مس قلع سيليسيم روي و سرب مي باشد .

نكته : شمش مس به شكل ورق يا مفتول استفاده مي شود كه با درجه خلوص 99.9 تا 99.5 درصد معمولا داراي ناخالصي هاي نظير قلع نيكل آهن آنيتموان سرب بيسموت مي باشد كه معمولا بيشترين ناخالصي در اين آلياژ آهن و نيكل مي باشد .

شمش قلع
اين شمش عموما براي ساخت برنز هاي قلع دار استفاده مي شود كه داراي نقطه ذوب 232 درجه سانتيگراد مي باشد كه وزن مخصوص آن در حدود 7.3 گرم بر سانتي متر مكعب مي باشد . اين عنصر داراي درجه خلوصي در حدود 99.5 تا 99.9 درصد مي باشد كه داراي ناخالصي هايي نظير مس آهن سرب آلومينيم بيسموت آنتيموان مي باشد و عموما به شكل شمش هاي 25 كيلويي و يا مفتول استفاده مي شود .

شمش سيليسيم
كه عموما در ساخت عنوان برنج ها و برنز ها استفاده مي شود و به شكل آميژن و هاردنر به مذاب مس اضافه مي شود .

شمش روي
اين شمش عموما براي ساخت برنج ها استفاده مي شود كه داراي وزن مخصوص 7.1 گرم بر سانتي متر مكعب مي باشد و نقطه ذوب آن420 درجه سانتي گراد مي باشد د.

شمش سرب
اين شمش داراي نقطه ذوب 327 درجه سانتيگراد و وزن مخصوص 11.3 گرم بر سانتي متر مكعب مي باشد و در صنعت به عنوان سنگين ترين عنصر شناخته مي شود اين عنصر عموما در برنز هاي سرب دار و برنج هاي استفاده مي شود

شمش نيكل
نيكل از لحاظ خواص فيزيكي بسيار شبيه مس بوده و داراي نقطه ذوب 1453 درجه سانتيگراد و دانسيته 8.9 گرم بر سانتيمتر مكعب مي باشد . نيكل عموما در برنج هاي مخصوص استفاده مي شود كه در اصطلاح به اين برنج ها ورشو مي گويند .

شمش هاي ثانويه
اين شمش ها از ذوب مجدد و تصويه آلياژ هاي مس به دست مي آيد كه از نظر كنترل تركيب شيميايي مناسبت تر و مرغوب تر مي باشد همچنين داراي عناصر آلياژي مي باشد معمولا شمش هاي ثانويه داراي 2 تا 7 درصد قلع 4 تا 10 درصد روي و 2 تا 6 درصد سرب مي باشد .

قراضه ها
كه معمولا ضايعات مس بوده كه قبل از استفاده بايد پيش گرم شده و عمليات اسيد شويي و چربي گيري بر روي آن ها انجام مي شود .

خواص مس

مس

مس (Copper) یکی از مواد متداولی بوده که بطور طبیعی در محیط وجود دارد و بشر بطور گسترده ای از آن استفاده می کند. یک فلز مایل به قرمز با ساختار کریستالی FCC می باشد که جزو مهمترین فلزات غیر آهنی است. مس رنگ قرمز و نارنجی را بازتاب می کند و سایر فرکانس های موجود در طیف مرئی را جذب می کند. بعلت ساختار نواری آن به رنگ مایل به قرمز دیده می شود. این فلز چکش خوار، داکتیل و دارای هدایت حرارتی و الکتریکی عالی و همچنین واکنش پذیری شیمیایی پایین می باشد.

خواص اتمی، فیزیکی و شیمیایی مس

مقاومت به خوردگی مس : همه آلیاژ های مس دارای مقاومت به خوردگی در برابر آب و بخار می باشند. در بیشتر اتمسفر های صنعتی و دریایی، آلیاژهای مس دارای مقاومت به خوردگی هستند. مس در محلولهای نمکی، خاک ها، کانی های غیر اکسیدی، اسید های آلی و محلول های سوز آور، مقاوم است. محلول آمونیاک مرطوب، هالوژن ها، سولفید ها، محلولهای حاوی یون های آمونیاک و اسیدهای اکسیدی، مانند اسید نیتریک، به مس حمله خواهند کرد. آلیاژهای مس همچنین دارای مقاومت ضعیفی در برابر اسیدهای غیر آلی هستند. مقاومت به خوردگی آلیاژهای مس به دلیل تشکیل فیلم های به هم چسبیده روی سطح مواد می باشد. این فیلم ها نسبتا غیر قابل نفوذ در مقابل خوردگی هستند بنابراین فلز پایه را از حمله بیشتر محافظت می کنند. آلیاژهای مس-نیکل، برنج های آلومینیوم و آلومینیوم مقاومت عالی در برابر خوردگی در آب نمک از خود نشان می دهند.

روی (Zn)
روی فلز است به رنگ خاکستری روشن که سطح مقطع شکسته آن درشت دانه است . روی شکننده است و در بین فلزات بیشترینقابلیت انبساط حرارتی را دارد. در مقابل خوردگی و در مجاورت هوا به خوبی مقاوم است ولی در مقابل اسیدها و نمک ها مقاومت کمی دارد.
روی نیز در طبیعت به صورت خالص یافت نمی شود بلکه به صورت ترکیباتی از روی با گوگرد و یا اسید کربنیک وجود دارد.

سنگهای معدنی روی:
روی در طبیعت به صورت خالص یافت نمی شود و بیشتر به صورت ترکیباتی از روی و گوگرد یا اسید کربنیک وجود دارد.
مهمترین سنگ معدن روی، سولفور روی (ZnS) و به اسفالریت معروف است. سولفور روی به طورنظری 68 درصد روی دارد و در ساختار متبلور توده ای یا دانه ای یافت می شود. رنگ آن در حالت خلوص سفید و در فرم های ناخالص زرد، قهوه ای ، سبز تا سیاه است.
معادن مهم سولفور روی در کشور های آمریکا ، مکزیک، آراژانتین، استرالیا، ژاپن و آلمان است.

روش تهیه روی:
برای تهیه روی ابتدا سنگ معدنی را با آسیاب خرد کرده و با شناور سازی آن را غلیظ و پرعیار می کنند، سپس بوسیله برشته کردن ، احیا و تقطیر روی خام به دست می آید. روی خام حاصل را در کوره های شعله ای ذوب می کنند تا روی مات با درجه خلوص 99 درصد به دست آید. با تقطیر مجدد روی مات، روی با درجه خلوص 99.99 درصد تهیه می شود.

خواص و موارد استفاده روی:
ویژگی های روی را می توان با آلیاژ کردن آن با فلزات دیگر بهبود بخشید، مثلاً آلومینیم باعث ازدیاد استحکام روی می شود و مس آن را سخت می کند.
از روی در گالوانیزه کاری، آبکاری،ساختن برنج و مفرغ و ریخته گری تحت فشار استفاده می شود.ورق روی در ساختن قوطی، باطری های الکتریکی، پلاک آدرس، گراورعکاسی و آبروها بکار می رود.
روی به عنوان پوشش در ورقهای آجدار و بدون آج،زنجیرها، حصارکشی ها، لوله ها، پیچ ها و مخزن ها مورد استفاده دارد.
اکسید روی در ساختن سمنت دندانسازی، رنگ، کفسازی، کبریت، ظروف سفالین و لوازم لاستیکی مورد استفاده قرار می گیرد.
گرد روی نرم برنگ خاکستری با درجه ی خلوص 97 درصد در آتش بازی ها، تولید رنگها، فولادها و در روئینه کاری جامد استفاده دارد.

آلیاژهای روی:
آلیاژهای روی را به صورت آلیاژهای ریختگی همراه با عناصری مانند آلومینیم و مس به کار می برند. این آلیاژها برای ریخته گری در قالب های ماسه ای و فلزی مناسب و برای ریخته گری تحت فشار مناسب هستند.
استحکام کششی آلیاژهای ریخته شده در قالب های ماسه ای 180 ، درقالب های فلزی 220 تا 200 و در قالب تحت فشار تا 270 می رسد.
از آلیاژهای مهم روی می توان G – Zn A 1 6 Cu1 را نام برد که برای انواع ریخته گری ها مناسب است و از آن برای تهیه یاتاقان ها، چرخدنده های حلزونی که تحت تنش های زیاد قرار ندارند ، استفاده می شود.
از آلیاژ GD – ZnA1 14 Cu 1 در ریخته گری تحت فشار، تهیه قطعات با دقت اندازه زیاد (mm 02.0 ) و سطح صاف استفاده می شود.
نوع دیگر آلیاژ روی با 4 درصد آلومینیم ، مقدار کمی مس (75.0 تا 25.1 درصد) یا بدون مس، مقدار کمی منیزیم (زیر 1 درصد) در ریخته گری تحت فشار برای ساختن قطعات تزئینی و قطعاتی که در معرض نیرو و ضربه کم قرار می گیرند، مورد استفاده دارد.
فرایند ریخته گری تحت فشار با آلیاژهای روی، به دلیل ارزانی ، استحکام مناسب، سهولت تولید اشکال پیچیده در ابعادی دقیق و سطح صاف کاربرد فراوان دارد، مانند ساختن چرخدنده ها ، قطعات موتورهای کوچک، ترازو ها، قطعات اتومبیل(بدنه کاربراتور، دسته و تیغه برف پاک کن، دستگیره و قفل).
لحیم روی در لحیم سخت آلومینیم کاربرد دارد.

سيستم راهگاهي:
ايجاد سيستم راهگاهي و تغذيهگذاري در ريختهگری Al از دير باز به عنوان عامل موثر در ايجاد قطعه سالم شناخته شده است. قابليت اكسيداسيون و جذب گاز در شرايط مختلف، حركت مذاب و تلاطم آن را تشديد ميكند و بخصوص فعل و انفعالات ناشي از مواد قالب در سطح قطعه ريختگی، توليد تخلخل (Porosity) مينمايد و همچنين دخول گازهاي ناشي از تلاطم مذاب باعث پرشدن قالب و ايجاد محفظه های هوا در سطح قطعه می گردد. لذا، ايجاد سيستم راهگاهي مطلوب در حذف تلاطم مذاب و ايجاد حركت آرام و يكنواخت مذاب در پر كردن قالب و نصب سيستم تغذيه گذاري صحيح در جهت حذف انقباضات متمركز و پراكنده در قطعه ريختگی الزامي است .

چنانچه مذاب مستقيماً به دهانه راهگاه ريخته شود، سرعت خطي آن افزايش مي يابد و در نتيجه تلاطم مذاب و حركت گردابي آن تشديد ميگردد و باعث دخول گاز، تخريب و دخول مواد قالب واكسيد های فراوان به قطعه ريختگی خواهد شد، از اين رو ساختن حوضچه بالاي راهگاه به صورتهای مختلف قيفي ويا مكعبي الزاميست. در مورد قطعات ريختگی با كيفيت بسيار خوب، حوضچه بالايي ميتواند همراه با مانع و فيلترهای مشبك بكار رود. در ريختهگری آلياژهای Al ، طويل نمودن حوضچه ويا ساير اجزاء سيستم راهگاهي در جهت حذف تلاطم مذاب در حد امكان، توصيه مي شود.

سيستم تغذيه گذاري:
اصولاً سيستم تغذيهگذاري براي تصحيح انجماد Al و براي حل دو مسئله اساسي بكار ميرود:

الف)جلوگيري از انقباضات بزرگ:
محفظه های انقباضي وكشيدگي تغذيه كه معمولاً در قسمتهاي ضخيم قطعه پديد ميآيد.
ب)جلوگيري از انقباضات ميكروسكوپي و پراكنده: كه بخصوص هسته های مناسبي براي رشد گازهاي مولكولي هستند.

Al و آلياژهای آن، انقباض حجمي زيادي در فاصله انجماد دارند و از اينرو در مقايسه با ساير آلياژها به تعداد تغذيههای بيشتر و بزرگتري نياز دارند و بالطبع راندمان ريختگی قطعات Al پايين تر از ساير آلياژها و برحسب وزن قطعه برابر 45-25 درصد معمولي است. در مورد اندازه منبع تغذيه هنوز مطالعات زيادي در حال انجام است ولي طبيعتاً بايستي اندازه تغذيه به گونهاي باشد كه مذاب درون آن زمان بيشتري را طي كند و همچنين اصول جهت انجماد از قسمت های ديگر به منبع تغذيه كاملاً رعايت شود.

با وجود آنكه به سهولت و با محاسبات ساده، جبران كمبودهای ناشي از انقباض در فاز جامد، در مورد انقباضات متمركز امكانپذير ميباشد، حذف انقباضات پراكنده، به دليل دامنه انجماد طولاني آلياژهای Al و انجماد خميري آنان دشوار و گاه غيرممكن است. تعقيب شيب حرارتي از قسمتهای مختلف قالب و استفاده از مبرد و ايجاد جهت انجماد اكيداً توصيه ميشود ولي حذف كامل اين انقباضات به دليل انجماد خميري و همچنين در اثر وجود گاز های حل شده در مذاب بطور كلي امكانپذير نيست.

در رابطه با انتخاب محل تغذيه، در آلياژهای Al كمتر از تغذيه اتمسفري استفاده میشود و تغذيه های فوقاني كه ماكزيمم نيروهاي متالواستاتيكي را در قسمتهاي تحتاني مذاب ايجاد ميكنند، استفاده زيادي دارند. در اين مواقع به محل اتصال تغذيه توجه ميشود. نكات حائز اهميت در انجماد اتصالات، بايستي مراعات شود؛ چون در غير اين صورت هميشه در سطح فوقاني قطعه ريختگی، انقباضات و شكستگيهای گرم و سرد پديدار میگردد .

بررسي فرايند تصفيه در مذاب Al :
تصفيه فلز مايع به يكي از فرايندهای ضروري در توليد فلزات خالصتر تبديل شده است. اين موضوع خصوصاً در صنعت آلومينيم كه با افزايش تقاضا براي كيفيت بالاي محصولات روبرو است، صادق است. تصفيه آلومينيم به عنوان آخرين تكنيك خالصسازي مورد استفاده قبل از ريختهگري فلز بسيار گسترش يافته است وضرورت تحقيقات بيشتر بر روي اين فرايند احساس میشود. خارج كردن ناخالصيهای جامد سياليت فلز را بهبود ميبخشد و در نتيجه قابليت ريختگی را زياد ميكند. بعلاوه، ساختار بدست آمده منجر به خواص مكانيكي مطلوب میشود، مثلاً استحكام و انعطافپذيري افزايش و قابليت شكلپذيري و ماشينكاري بهبود مييابد، همچنين فلز بدون ناخالصي ساييدگي ابزار را كم ميكند؛ اما فرايند تصفيه، فرايندي ناپايدار است يعني با زمان تغيير ميكند.

اين موضوع به دليل آن است كه ذرات گير افتاده درون فيلتر، خواص فيلتر را تغيير ميدهند و به اصطلاح" پيري فيلتر" رخ ميدهد. پژوهشهای بسياري بر روي پيري فيلتر و همچنين تغييرات بازده تصفيه و افت فشار در هنگام رسوب ذرات درون فيلترهای سراميكي مشبك مورد استفاده در تصفيه مذاب آلومينيم، انجام شده است. در مطالعات گرفته به اين نتيجه رسيدهاند كه از زماني كه ذرات درون فيلتر وارد می شوند، پيري فيلتر آغاز ميشود و ساختار دروني فيلتر در نتيجه تجمع پيوسته ذرات گيرافتاده، تغيير ميكند.
در طي اين فرايند، متغيرهايي چون تخلخل فيلتر، قطر معادل شبكه فيلتر يا سطح مخصوص نيز با زمان تغيير ميكنند. بسته به چگونگي انباشتگي ذرات، تاثير آنها متفاوت است. اگر ذرات بصورت يكنواخت در بافت فيلتر رسوب كنند، باعث افزايش قطر شبكه و اثر منفي بر بازده تصفيه ميشوند؛ اما اگر ذرات بصورت دندريتي و خوشهاي تجمع يابند، اثر مطلوبي بر بازده تصفيه خواهند گذاشت زيرا خوشههای دندريتي بعنوان بافتهای فيلتر جديد با قطري كمتر از قطر شبكه در حالت قبل عمل ميكنند.

ميدانيم كه سه مدل براي رسوب ذرات ناخالصي بر بافت فيلتر وجود دارد:
مدل پوشش صاف، مدل دندريتي و مدل صرفاً تغيير تخلخل. مشاهداتي كه روي فيلترهای مصرف شده در تصفيه آلومينيم صورت گرفته، نشان ميدهد كه ذرات بصورت توده درون فيلتر گيرافتادهاند و بيانگر آن است كه مدل "صرفاً تغيير تخلخل" براي توصيف فرايند هايي كه درون فيلتر حين عمل تصفيه مذاب آلومينيم رخ ميدهد، مناسبتر است. نتايجي كه بر پايه مدل صرفاً تغيير تخلخل بدست ميآيد، بيانگر آن است كه گراديانهای فشار از دهانه ورودي تا خروجي فيلتر تغيير ميكنند و بيشترين گراديان در دهانه ورودي فيلتر وجود دارد. در همه شرايط، گراديان فشار با گذشت زمان و با افزايش غلظت ذرات ورودي، زياد ميشود. نرخ اين تغييرات از ورودي تا خروجي كاهش مييابد؛ البته تغييرات فوق براي دوساعت تصفيه و غلظت ذرات كمتر از 1ppmبسيار ناچيز و اندك است؛ اما هنگامي كه غلظت ذرات به 10ppm ميرسد، اين تغييرات محسوس ميشود.

نكته قابل توجه ديگر در حركت مذاب، عدم تلاطم و جريان آرام سيال، حين پر كردن قالب است. با توجه به آنكه داشتن اطلاعات مربوط به خواص سيلاني مذاب و علي الخصوص افت فشار مذاب در سيستم فيلتر، جهت پيش بيني رفتار مذاب و سرعت خروجي مذاب از سيستم فيلتر مفيد ميباشد،تاثير فيلتر در كاهش نرخ جريان و چگونگي حضور فيلتر در داخل سيستم راهگاهي سوال برانگيز بوده است . در بخشي از تحقيقاتي كه توسط آقاي دكتر حبيبالهزاده و پروفسور جان كمپل انجام شده است، چگونگي سيلان آلياژهای Al_Si در داخل سيستم خاصي از فيلتر، شامل ورودي و خروجي مذاب، تله حبابگير و فيلتر سراميكي- اسفنجي با تخلخل 20ppi و با بكارگيري دستگاه فيلمبرداري با اشعه ايكس مطالعه گرديده است.
عدد رينولدز بدست آمده در اين پژوهش حدوداً صد برابر كمتر از عدد مورد نياز براي حضور جريان آشفته بوده و حاكي از جرياني بسيار آرام و لايهاي در فيلتر ميباشد. در خارج از فيلتر نيز، عدد رينولدز بدست آمده، دلالت بر حضور جرياني نسبتاً لايهاي دارد.

نتايج بدست آمده حاكي از آن است كه:
سيستم فيلتر صحيح ميتواند براحتي شدت جريانهای متلاطم مذاب را تخفيف بخشد، و باعث افت فشار در جريان مذاب بدليل تبريد و اصطكاك فيلتر شود و در نتيجه ميزان عيوب ريختگي را در قطعه كاهش دهد؛ اما بايد به اين نكته نيز توجه كرد كه ميزان افت فشار و كاهش شدت جريان باعث عيب نيامد در قطعه نشود.

تیتانیم ( خواص ، کاربرد ، معرفی آلیاژ ها و ... )

آميژن ها

مشخصات فيزيكي مس

متالورژی مس ( شناخت ، خواص و کاربرد )

روی ( خواص ، کاربرد ، معرفی ، آلیاژ های آن و... )