For Better Performance Please Use Chrome or Firefox Web Browser

Mehdi Kooshan- مهدي كوشان


عنوان : توسعه يك روش قطعه ريزي تك مرحله اي جهت توليد مستقيم ريز ساختار غيردندريتي از مذاب

TITLE : Development of An One Step Shape Casting Method for Direct Formation of Non-Dendritic Microstructure from Liquid State


به منظور ساخت قطعات نيمه­جامد فلزي، نياز به دوغابي با ساختار غير دندريتي مي­باشد. اين كار معمولا با اعمال تنش برشي به مذاب در حال انجماد، يا افزايش نرخ جوانه­زني در حين انجماد، انجام مي­شود. همه روش­هاي ارائه شده تاكنون، از عمليات دو مرحله­اي استفاده مي­كنند، به گونه­اي كه ابتدا دوغاب در خارج قالب تهيه شده و سپس به درون قالب وارد مي­گردد. از طرف ديگر ويسكوزيته بالاتر دوغاب­هاي نيمه­جامد نياز به استفاده از قالب­هاي فلزي گران قيمت را ضروري ساخته است. با توجه به اين موضوع، هدف از اين تحقيق توسعه روش جديدي براي توليد ريزساختار غيردندريتي در طي فرآيند ريخته­گري آلياژ آلومينيوم در قالب ماسه­اي، بدون هيچ فرآيند ويژه قبلي مي­باشد. به همين منظور در مرحله اول تحقيق، يك قالب ماسه­اي به همراه سه نوع سيستم راهگاهي متفاوت طراحي شد و با استفاده از نرم افزار شبيه­سازي ProCAST، نحوه پرشدن قالب و انجماد قطعات در حالت­هاي مختلف ريخته­گري مورد بررسي قرار گرفت. بعد از بررسي­ نتايج شبيه­سازي، مرحله دوم كه شامل ريخته­گري آلياژ A356 در سه نوع سيستم راهگاهي در حالت مذاب و تحت شرائط ثقلي و گريز از مركز بود، انجام شد. اين سيستم­هاي راهگاهي شامل سيستم راهگاهي اول( راهگاه بارريز بدون ماهيچه)، سيستم راهگاهي دو( راهگاه بارريز با ماهيچه ماسه­اي) و سيستم راهگاهي سوم( راهگاه بارريز با ماهيچه ماسه­اي مبرددار) بود. نمونه­هاي ريخته شده در اين مرحله از لحاظ خصوصيات ساختاري مورد بررسي و مقايسه قرار گرفتند. در مرحله سوم، ريزساختار و ميزان طول سياليت قطعات ريخته­گري گريز از مركز شده در حالت نيمه­جامد در سه سيستم راهگاهي مورد بررسي قرار گرفت. در ادامه آزمون­هاي اندازه­گيري سختي، تخلخل و خواص كششي براي تعدادي از قطعات توليد شده در هر دو حالت كاملا مذاب و نيمه­جامد بررسي شد. نتايج بررسي­هاي ريزساختاري قطعات ريخته­شده در مرحله دوم، نشان داد كه با استفاده از سيستم راهگاهي نوع سه، كاهش دماي فوق گداز و استفاده از نيروي گريز از مركز، دستيابي به ساختار غيردندريتي امكان پذير شد. نتايج بررسي­هاي ريزساختاري در مرحله سوم نشان داد كه با افزايش كسر جامد، اندازه دانه­ها، اندازه مجموعه دانه­ها و كرويت دانه ­ها افزايش يافته و كرويت مجموعه دانه­ها كاهش مي­يابد. با تغيير سيستم راهگاهي از حالت يك به سه در يك كسر جامد مشخص، اندازه دانه­ها كاهش يافته و كرويت دانه­ها افزوده مي­گردد.   در بررسي­هاي صورت گرفته بر ميزان طول سياليت در اين مرحله، مشاهده شد كه در كسر جامد 15/0 سياليت آلياژ نيمه­جامد A356 در سيستم راهگاهي دو نسبت به سيستم راهگاهي يك و سه بيشتر است. با بررسي سختي نمونه­هاي ريخته شده در حالت كاملا مذاب، مشاهده گرديد كه با به كارگيري نيروي گريز از مركز، كاهش دماي فوق گداز و استفاده از سيستم راهگاهي سه، سختي نمونه­ها افزوده شد. در نمونه­هاي ريخته­شده در حالت نيمه­جامد، با افزايش كسر جامد، سختي نمونه­ها كاهش يافت. با بررسي­ نمونه­هاي كشش،   مشاهده شد كه با تغيير سيستم راهگاهي از حالت يك به سه، استفاده از نيروي گريز از مركز و كاهش دماي فوق گداز، خواص مكانيكي نمونه­هاي ريخته شده افزايش يافت.

كلمات كليدي: ساختار غير دندريتي، آلياژهاي نيمه­جامد، ريخته­گري ثقلي، ريخته­گري گريز از مركز،A356


Production of semisolid metallic components starts with a slurry of suspended non-dendritic solid particles. Such slurries are commonly produced by applying shear stress to a solidifying melt or by encouraging copious nucleation during initial stages of solidification. As yet, all the employed methods use a two steps processing where in the first step the non-dendritic slurry is prepared in a container outside the die and then the slurry is cast into the die. Furthermore, higher viscosity of semisolid metallic slurries have practically made their gravity casting impossible and resulted in a need for some sort of mechanical force to push such viscous slurries into the die cavities. This necessitates the use of expensive high strength metallic dies. Therefore, only mass production of semisolid components has been economically justified so far. The main objective of this work was to develop a single step semisolid part production method and investigate the possibility of achieving non-dendritic microstructure in A356 alloy during sand casting without the need for any expensive metallic die or any special previous processing on the melt. For this purpose, in the first step, a sand mould with three different types of running systems was designed and its mold filling and solidification process were simulated using ProCAST simulation software. Second step involved casting of A356 alloy from fully liquid state in the three types of running systems under gravity and centrifugal casting conditions. The cast microstructures were then studied. In the third step, the alloy was centrifuge cast from semisolid state in the three types of running systems and microstructure and fluidity length of all the castings as well as hardness, porosity content and tensile properties of some of the castings were studied. Microstructural investigations in the second step showed that non-dendritic structures could be produced by using a chill fitted sand core in the sprue of the gating system and reducing the superheat temperature under  ....

تحت نظارت وف بومی