طرح کسب و کار مشخصات عمومی آلومینیم و آلیاژهای آن (بروز شده)

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 24

مشخصات عمومی آلومینیم و آلیاژهای آن

مشخصات فیزیکی :

آلومینیوم یکی از عناصر گروه سدیم در جدول تناوبی است که با تعداد پروتون 13 و نوترون 14 طبقه بندی الکترونی آن به صورت زیر می باشد

که در نتیجه می توان علاوه بر ظرفیت 3،ظرفیت 1را نیز در بعضی شرایط برای آلومینیوم در نظر گرفت

آلومینیوم از یک نوع ایزوتوپ تشکیل شده است وجرم اتمی آن در اندازه گیرهای فیزیکی 1099/26 در اندازه گیرهای شیمیایی 98/26 تعیین گردیده است . شعاع اتمی این عنصر در c o 25برابر 42885/1 آنگسترم و شعاع یونی آن از طریق روش گلداسمیت برابر A 57/0بدست آمده است که در ساختمان FCC وبدون هیچ گونه تغییر شکل آلوترو پیکی متبلور می شود .

مهمترین آلیاژهای صنعتی و تجارتی آلومینیوم عبارت از آلیاژهای این عنصر و عناصر دوره تناوبی سدیم مانند (منیزیم ، سلیسیم ) و عناصر دوره وابسته تناوب مانند مس ویا آلیاژهای توامی این دو گروه است .

سیلیسیم و منیزیم با اعداد اتمی 14و12 همسایه های اصلی آلومینیوم می باشند و بسیاری از کار بردهای تکنولوژیکی آلومینیوم بر اساس چنین همسایگی استوار است .ثابت کریستالی آلومینیومْ A 0414/4a= و مطابق شرایط فیزیکی قطر اتمی آن فرمول8577/2 dAl = می باشد . بدیهی است حلالیت آلومینیوم به نسبت زیادی به قطر اتمی آن بستگی دارد و مطابق آنچه در مباحث متالورژی فیزیکی بیان می گردد اختلاف قطر اتم های حلال ومحلول نباید از 15%تجاوز نماید،در حالی که شکل ساختمانی و الکترونهای مدار آخر نیزدر این حلالیت بی تاثیر نیستند .

در موردمنیزیم و سیلیسیم فاکتور اندازه اتمی نسبت به آلومینیوم مطابق روابط زیر است

و اختلاف الکترونی مدار آخر نیز به ترتیب( 1+) برای منیزیم و(1ـ)برای سیلیسیم می باشد. در مورد تشابه ساختمانی نیز در حالی که عدد همسایگی آلومینیوم 12است اعداد همسایگی منیزیم وسیلیسیم به ترتیب (6و6) (منشور فشرده )و(4ساختمان الماس)هستند که در مجموع می توان انتظار داشت که حلالیت جامد سیلیسیم در آلومینیوم ناچیز وحلالیت منیزیم از مقدار بیشتری برخودار باشد.

حلالیت نفوذ عناصر در آلومینیوم تابع قطر دهانه نفوذ جانبی

وقطر دهانه نفوذ مرکزی

بنابراین اتم های با قطر کوچک (کربن54/1،ازت40/1،بر 75/1،ئیدروژن 74/0و اکسیژن20/1)را می توان پیش بینی نمود که از طریق بین نشینی ونفوذی در آلومینیوم محلول جامد تشکیل دهند ولی تاثیر انرژی آزاد مناسب در تشکیل ترکیبات بین فلزی غیر فلزی مانع حلالیت عناصر فوق (به جز ئیدروژن)در آلومینیوم میگردد و تشکیل ترکیباتی مانندرا باعث میشوند .

از بحث فوق نتیجه می شود که عناصر با قطر اتمی بیشتر از 17/1 آنگسترم نمی توانند در فلز آلومینیوم به طریق بین نشینی حل شوند و ئیدروژن تنها عنصری است که حلالیت آن در حالت جامد مسلم میباشد.

از آنجا که انرژی آزاد ترکیبات آلومینیوم به سهولت تامین می گردد بسیاری از اتمهای کوچک حتی در حالت مذاب نیز با آلومینیوم ترکیب می شوند که همین امر باعث حضور ترکیبات مختلفی در ذوب و ساختمان ریخته گری آلومینیوم می شود.

از مباحث متالوژی و ترمودینامیکی استنباط می شود که ضریب نفوذ عناصر در آلومینیوم

که در آن

ثابت نفوذی

Q انرژی انتقال بر حسب Cal/mol

R ثابت گازها 987/1 Cal/mol

T درجه حرارت مطلق می باشد

مطالعات تجربی ثابت کرده است که D (ضریب نفوذی) شدیدا تحت تاثیر درجه حرارت قرار دارد و مقدار Q و در مورد عناصری که آلیاژهای صنعتی را تولید می کنند مشخص است که از جداول ترمودینامیکی استخراج می شود.

ثابت کریستالی آلومینیوم در اثر درجه حرارت انبساط می یابد، بطوری که ضریب انبساط خطی این عنصر که در C ْ20 برابر است در درجه حرارت C 200 ، و در C ْ 500 برابر می باشد. از طرف دیگر انبساط ثابت کریستالی این عنصر در مقابل محلولهای جامد در هر حالت از قانون و گارد تبعیت می کند.

نقطه ذوب آلومینیوم C ْ 659 و نقطه جوش آن C ْ 2057 است ولی فشار بخار آلومینیوم C ْ 1000 تقریبا برابر میلیمتر جیوه می باشد که از رابطه کلی زیر استخراج می شود.

به دلیل ایجاد فشار بخار و شدت اکسیداسیون عملا کاربرد آلومینیوم مذاب در حرارتهای بیش از C ْ 1000 غیر ممکن است. گرمای نهان گداز آلومینیوم برابر 2480 کالری بر اتم گرم می باشد و بر طبق روابط فیزیکی آنتروپی گداز آن

مقایسه انتروپی گداز و تغییرات انتروپی از درجه محیط تا نقطه ذوب نمایشگر تغییرات وسیعی است که در انتقال فاز از مایع به جامد وبالعکس در ساختمان کریستالی فلز حاصل می گردد.

نسبت تغیرات مذکور برای چند عنصر در زیر نشان داده شده است

مقاله درباره سوپر آلیاژ

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 52

1) مقدمه ای دربارة سوپر آلیاژهای پایه Ni

سوپر آلیاژ، آلیاژهای پایه Fe-Ni , Co,Ni هستند که عموماً در دمای بیش از c540 مورد استفاده قرار می گیرند. مجموعه های از جنس سوپر آلیاژها می تواند بوسیلة جوشکاری یا لحیم کاری ساخته شوند، اما ترکیبات دارای عناصر آلیاژی زیاد، حاوی مقدار زیادی از فازعهای سخت کننده هستند که این فازها جوشکاری را مشکل میکنند. دانسیتة سوپر آلیاژهای پایه co در حدود 8.3-9.4 gu/cu3 است و این مقدار برای سوپرآلیاژهای پایه Ni در حدود 7.8-8.9 gu/cu3 می باشد. دانسیتة سوپرآلیاژها بوسیلة عناصر آلیاژی تأثیر می پذیرد: Cr , Ti , Al دانسیته را کاهش می دهند، در حالیکه Ta , Rh , W آن را افزایش می دهند. مقاومت به خوردگی سوپر آلیاژها نیز در وهلة اول به عناصر آلیاژی اضافه شونده و محیط مورد آزمایش بستگی دارد. دمای ذوب اولیه و دامنة دمایی ذوب سوپر آلیاژها توابعی از ترکیب و فرآیند اولیه است. سوپر آلیاژهای پایه Ni ممکن است دارای دمای ذوب اولیه ای در حدود c1204 باشند. سوپر آلیاژهای تک کریستال پیشرفتة پایه Ni با مقادیر محدودی عوامل کاهنده تمایل دارند که دمای ذوب اولیه ای برابر با سوپرآلیاژهای پایه co داشته باشند. شبکه های آستینتی fcc سوپرآلیاژها دارای قابلیت انحلال زیادی برای برخی عناصر آلیاژی، داکتیلیتی عالی و ویژگیهای مطلوب برای رسوب فازهای استحکام بخش مؤثر هستند. ساختار نسبتاً پیچیدة سوپر آلیاژهای پایه Ni از زمینه ای آستیتی (r) تشکیل شده که توسط مکانیزم یا مکانیزم هایی نظیر محلول جامد (solid solution) رسوبات هم سیما (cohrent precipitate) با زمینه و انواع مختلف کاربید که در داخل زمیه و در طول مرز دانه ها توزیع شده اند مستحکم شده است. مقاومت به خوردگی، استحکام زیاد و مقاومت خزشی بالا از مشخصات این نوع آلیاژها می باشند که از طریق کنترل ترکیب شیمیایی فاز زینه و فازهای ثانویه، مورفولوژی و میزان پراکندگی فازها و شرایط ریخته گری و عملیات حرارتی بدست می آیند. امروزه بیشتر آلیاژهای پایه Ni توسط مکانیزم سختی رسوبی (precipitation hardening) با فاز رسوبی مقاوم می گردند. فازهایی همچون کاربیدها، بریدها و دیگر فازها (لاوی، و...) که ممکن است در سوپر آلیاژها خواص غیرمطلوب ایجاد کنند (بسته به نوع، اندازه و پراکندگی این نوع فازها) نیز در داخل فاز زمینه و یا در مرز دانه ها می توانند موجود باشند.

سوپرآلیاژها به صورت ریخته گری، نورد، اکسترود، فورج و پودری مورد استفاده قرار گرفته اند. ورق، میله، صفحه، لوله، شفت، ایرفویل، دیسک، مخزنهای فشار و ... اشکار مختلف مورد استفادة سوپر آلیاژی هستند. این فلزات در صنایع هوایی، صنعت، توربینهای گازی دریایی، راکتورهای هسته ای، پوسته های صنایع هوایی، ساختارهای صنایع فضایی، پتروشیمی، پروتزهای داندانپزشکی و ارتوپدیک و کاربردهای محافظت محیطی استفاده می شوند. به همان شکل که برخی از سوپر آلیاژها برای کاربرد در دمای بالا توسعه یافته اند، برخی نیز برای کاربرد در دماهای تبریدی و محیطی گسترش پیدا کرده اند. امروزه این کاربردها با سرعت کمتری نسبت به دهه های گذشته، همچنان در حال پیشرفتند ولی کاربردهای فضایی همچنان به عنوان یک کاربرد غالب باقی مانده اند.

2) تاریخچة سوپرآلیاژهای پایه Ni مورد استفاده در توربینهای گازی

سوپرآلیاژهای پایه Ni، پیچیده ترین و پرمصرف ترین آلیاژهای مورد استفاده در ساخت قطعات داغ توربین و شناخته شده ترین سوپرآلیاژها نزد اغلب متالوژیست ها می باشند. این مواد در بالاترین دمای کاری نسبت به تمامی سیستمهای آلیاژی معمول کار کرده و بیش از 50% وزن موتور هواپیماهای پیشرفتة امروزی را تشکیل می دهند. توسعة آنها در اواخر دهه 1930 در کشورهای فرانسه، آلمان، انگلستان و ایالات متحده آغاز شد. آلیاژهای اولیه که بصورت کار شده تولید می شدند، استحکام خود را با عملیات رسوب سختی بدست می آوردند. از سال 1939 یکسری از آلیاژهای Ni-Cr-Fe توسط شرکت Inconel توسعه یافت که با استفاده از عملیات حرارتی انحلالی و رسوب سختی به حداکثر استحکام دمای بالای خود می رسیدند. این آلیاژها براساس آلیاژ محلول جامد Inconel600 و افزودن Ti , Al به منظور سخت شدن از طریق تشکیل فاز قرار داشتند. افزودن 1% Nb باعث تولید Inconel x-750 شد که استفادة وسیعی در پره های متحرک توربین پیدا کرد.

در اواخر دهة 1940 آلیاژهای M-252 , Waspaloy در آمریکا ساخته شدند که کاربرد وسیعی در ساخت پره های متحرک توربین یافتند. طی سالیان بعد

تحقیق در مورد آلیاژهای سرامیکی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 10 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

آلیاژهای تجارتی و سرامیکها

لازم است که گفته شود بیشتر آلیاژهای تجارتی در قسمتهای ساده تر نمودارهای فازی واقع است. مثلا 99 درصد آلیاژهای برنج در ناحیه تک فازی واقعند.

همچنین برنزهای متداول کمتر از 10% قلع دارند و در سیستم cu -sn(14-9) از نظر تجارتی به ناحیه هایی که ظاهر پیچیده تری دارند توجه چندانی نمی شوند.

در فصل 11 به آلیاژهایی مانند 0 Al- 10mg, 90 mg -10Al,95 Al-5Cu 9 توجه خاصی مبذول می شود زیرا هرکدام از آنها درد های تک فازی هستند ولی در حین سرد شدن از منحنی حد حلالیت می گذرد.

با کنترل کردن سرعتی که فاز دوم جدا می شود می توان استحکام آلیاژ را تا حدود زیادی افزایش داد و این از نظر مهندس بسیار با ارزش است.

سیستم A1-S1 اساس تصفیه نیمه ها و مواد مربوطه را از نظر تجارتی فراهم می سازد. در دو بخش بعد ، الیاژهای ( اهن- کربن ) با جزئیات آنها مورد مطالعه قرار می گیرند. زیرا اولا در هر تمدن صنعتی فولاد بزرگترین آلیاژ است .

و ثانیا فولادها را بعنوان نخستین نمونه برای عملیات حرارتی می توان بکار برد. کنترل ساختمان میکروسکوپی و در نتیجه خواص آلیاژها از طریق عملیات حرارتی با کاربرد نمودارهای فازی میسر است.

در مورد سرامیکها نیز نمودارهای فازی بهمان اندازه مهم است . با وجود این در این کتاب فقط سه نمودار سرامیکی بحث و بررسی خواهد شد.

اولین نمودار مربوط به سرامیکهایی است که اساس آنها خاک رس است . خاکهای رس با کیفیت بهتر بعد از عمل تقریبا شامل 40Al2O3-60SiO2 هستند.

نمودار Fe-O تغییرات بدون نسبت وزنی را برای Fe-O که در فصلهای قبلی بحث شد نشان می دهد.

نمودار Feo-mgo نشان می دهد که محلول جامد Mgo ,FeO پایین تر از دمای حد جامد ، با هر ترکیبی وجود دارد و با سیستمCu-Ni که شامل مواد فلزی است قابل مقایسه می باشند.

- سیستم " آهن – کربن "

فولاد ( STELL) که نخستین آلیاژ آهن و کربن است می تواند اکثر واکنشها و ساختمانهای میکروسکوپی متداول بمنظور تغییر خواص مواد را در برگرفته و توصیف نماید.

همچنین آلیاژهای آهن و کربن بعنوان اساسی ترین مواد مهندسی ساختمان بکار می روند.

قابلیت تغییر فولادها بعنوان مواد مهندسی را از فولادهای متنوع بسیاری که تولید شده اند می توان دریافت. از یک طرف فولادهای بسیار نرم برای کاربردهایی چون سپر اتومبیل و صفحه اجاق وجود دارد و از طرف دیگر فولادهایی سخت و سفت برای تیغه های مولد بکار می روند.

بعضی فولادها باید مقاومت زیادی در برابر خوردگی داشته باشند. برخی فولادها که در مبدلهای الکتریکی بکار می روند باید مشخصات مغناطیسی معینی دارا بوده تا در هر ثانیه چندین بار و با اتلاف کمی انرژی ، مغناطیسی و غیر مغناطیسی بشوند و برخی دیگر کاملا غیر مغناطیسی باشند. تا در مواردی چون ساعتهای مچی بکار آیند.

نمودارهای فازی برای توضیح هریک از خواص فوق می توانند مورد استفاده قرار گیرند.

وضع ساختمانی آهن خالص در دمای محیط آهن یا فریت نامیده می شود. فریت یا خلوص تجارتی کاملا نرم و انعطاف پذیر بوده و دارای استحکام کششی کمتر از 45000 ( 310) می باشد.

فریت در دمای پایین تر از 170 ماده ای آهنربایی است.

ساختمان فریت مکعب مرکز دارا است بهمین دلیل فضاهای بین اتمی اش کوچک بوده و کاملا کروی نیستند و نمی توانند حتی اتم کروی و کوچک کربن را براحتی در خود جای دهند.

اتم کربن کوچک تر از آن است که محلول جامد جانشینی تشکیل دهد و بزرگتر از آن است که به آسانی محلول جامد بین نشینی بوجود آورد.

بنابراین حلالیت کربن در فریت بسیار کم است.

ساختمان مکعب با وجود مرکز دار اهن " آستنیت یا آهن " نامیده می شود و آهن خالص با چنین ساختمانی بین 912 و 394 پایدار است .

مقایسه سیستم خواص مکانیکی آستنیت و فریت آسان نیست زیرا این مقایسه باید در دمای مختلف انجام گیرد.

به طور کلی در دماهایی که آستنیت پایدار است ، نرم و انعطاف پذیر بوده و بنابراین برای عملیات شکل دادن مناسب می باشد.

لذا بیشتر عملیات آهنگری و نورد در 100 یا بالاتر انجام می شود که آهن ساختمان داشته باشد. آشتنیت در هیچ دمایی آهنربایی نیست.

در ساختمان مکعب با وجوه مرکز دار آهن فضاهای بین اتمی بزرگتری نسبت به فریت وجود دارد .

ولی حتی در این حالت نیز حفره های ساختمان به اندازه کافی بزرگ نیستند که تعداد زیادی اتمهای کربن را بین خود جای دهند و بدین طریق وجود کربن تغییر زیادی در ساختمان آهن بوجود می اورد.

در نتیجه تمام حفره ها نمی توانند در یک زمان پر شوند و حداکثر حلالیت فقط 11/2% کربن است.

بنا به تعریف ، فولادها کمتر از 2/1% کربن دارند. و بنابراین تمام این مقدار در دمای بالا در آستنیت حل می شود.

تحقیق درباره ریخته گری و عملیات حرارتی آلیاژهای منیزیم

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 21

ریخته گری و عملیات حرارتی آلیاژهای منیزیم

چکیده

منیزیم فلزی است سبک با قابلیت های ویژه، این فلز معمولاً بصورت آلیاژ در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد و آلیاژهای آن معمولاً در دمای ذوب با هوا واکنش داده و اکسید می شوند. برای جلوگیری از واکنش منیزیم مذاب با اکسیژن هوا باید از کوره های مخصوص ذوب فلزات استفاده کرد که در آنها هوا جریان نداشته باشد و با افزدن ترکیبات خاص به مذاب و مواد قالبگیری حتی الامکان را اکسید شدن مذاب جلوگیری بعمل آید و با طراحی مناسب سیستم راهگاهی نیز می توان تا حد زیادی از مذاب محافظت نمود، بطوری که در جریان پر شدن قالب واکنشی بین مذاب و دیواره قالب صورت نگیرد و از تلاطم مذاب جلوگیری شود. آلیاژهای صنعتی منیزیم معمولاً با دو سیکل T4 و T6 عملیات حرارتی می شوند تا قابلیت و خواص مکانیکی و متالوژیکی آنها به بالاترین حد خود برسد.

مقدمه

در این مقاله سعی بر آن است که با معرفی آلیاژهای منیزیم و با توجه به کاربرد وسیع این آلیاژ در صنایع هوا فضا، یکی از راههای شکل دادن به این فلز که ریخته گیری آلیاژهای آن می باشد را بصورت مختصر مورد بررسی قرار داده و سیکل های عملیات حرارتی که روی این آلیاژها اعمال می شود تا حد امکان معرفی نماییم. ریخته گری آلیاژهای منیزیم از آن حائز اهمیت است که در دمای ذوب شدیداً اکسید شده و میسوزد، که مهار این امر تکنولوژی پیچیده و خاصی را طلب می کند.

آشنایی با خواص منیزیم

منیزیم فلزی است نقره ای رنگ، با ساختمان کریستالی منشور فشرده ، که نقطه ذوب آن 651 درجه سانتیگراد و نقطه جوش آن 1105 درجه سانتیگراد در فشار atm 1 میباشد.

دانسیته منیزیم 1/74gr/cm3 می باشد که تقریباً 3/2 دانسیته آلومینیوم، 3/1 روی و 4/1 فولاد است و در جاهایی از صنعت که کاهش وزن بحرانی است، جذابیت بخصوصی را برای کاربرد آلیاژهایش بوجود می آورد.

منیزیم در بین فلزات سبک یک فلز بسیار نیرومند است، در حقیقت دارای بهترین نرخ استحکام به وزن در بین فلزات ریختگی متداول است.

علاوه بر این منیزیم دارای مزایای بسیار دیگری نظیر، قابلیت جذب ارتعاش خوب، قابلیت خوب ریختگی، قابلیت خوب ماشین کاری و مقاومت به خوردگی بالا می باشد. منیزیم مانند سایر عناصر و بخصوص به دلیل شدت میل ترکیبی و خواص مکانیکی پایین ، کمتر بصورت خالص در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد آلیاژهای مختلف آن با روی و آلومینیم و گاه زیر کونیم در موارد متعدد صنعت و بخصوص در صنایع هواپیمائی بکار می روند.

علاوه بر شدت اکسیداسیون در درجه حرارتهای بالا و فشار بخار زیاد، میل ترکیبی این عنصر با کلروفلوئور، ازت و گوگرد دلیل استفاده آن، بعنوان احیاء کننده و تصفیه کننده در صنایع ریخته گری می باشد، که خواص مذکور ذوب منیزیم و آلیاژهای ریختگی ک از طریق مختلف ریخته گری در ماسه، قالب فلزی و تحت فشار تولید می شوند، تقسیم می گردند.

آلیاژهای مختلف منیزیم به دو دسته آلیاژهای نوردی که در روشهای مختلف ورق کاری، نورد و اکستروژن بکار می روند و آلیاژهای ریختگی که از طرق مختلف ریخته گری در ماسه، قالب فلزی و تحت فشار تولید می شوند، تقسیم می گردند.

آلیاژهای ریختگی منیزیم محدود می باشند و عمدتاً آلیاژهای حاوی آلومینیم و روی بالاترین کاربرد را دارند، بعنوان مثال آلیاژ AZ91 ؛ با 9 درصد آلومینیوم و 1 درصد روی بهترین قابلیت های ریخته گیری را دارا می باشد و در این مقاله نیز با توجه به محدودیتهای موجود بصورت اجمالی به بررسی آلیاژهای منیزیم که حاوی آلومینیم و روی می باشند می پردازیم.

بررسی تأثیر آلومینیم و روی در منیزیم

آلومینیم عنصر اصلی و بسیار مهم در اکثر آلیاژهای منیزیم می باشد که افزایش خواص مکانیکی را در آلیاژ حاصل می نماید. حداکثر حلالیت آلومینیم در منیزیم 1/12% و حداقل حدود 5/1% می باشد. آلومینیم در درجه حرارتهای مختلف در منیزیم فازها و ساختارهای متفاوتی ایجاد می کند، از جمله Al2 Mg3 یا Al3Mg4 و فاز Al12Mg17 که از استحکام خوبی برخوردار است و تمایل شدید به جدایش درمرکز کریستالی را دارا می باشد.

وجود آلومینیم در آلیاژ امکان تشکیل آخالهای مختلف از جمله اسپینل MgO و Al2O3 را که یکی از ناخواسته های سخت و شکننده می باشد تسریع می نماید و مانع از سیالیت و سهولت ریخته گری می شود و همچنین قابلیت جذب گاز هیدروژن و افزایش سطح تخلخل های میکروسکوپی و ماکروسکپی را در آلیاژ القاء می نماید. از طرفی فلز روی که اغلب همراه با آلومینیم و سایر عناصر در ساخت ترکیبی آلیاژهای منیزیم بکار می رود مانند آلومینیم و حتی به میزان کمتر از آن در درجه حرارت محیط درمنیزیم حل می گردد.

تحقیق در مورد فورج آلیاژهای آلومینیم

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 24 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

فورج آلیاژهای آلومینیم

(بخش اول)

مقدمه :

با توجه به اینکه تا به حال مقاله‌ای در مورد فورج فلزات غیر آهنی به چاپ نرسیده است سعی گردیده تا با ترجمه متن فوق کمکی به صنعت کشور در زمینه فورج آلومینیم بشود. این سلسله مقالات شامل قستمهای مختلفی از جمله فورج پذیری آلومینیم، تجهیزات فورج آلومینیوم، تکنولوژی طراحی قالب و آلیاژهای مختلف آلومینیوم می‌باشد. در نخستین بخش در مورد روشهای مختلف شکل دادن آلیاژهای آلومینیوم بحث خواهد شد.

آلیاژهای آلومینیوم در انواع و اشکال مختلف و در طیف وسیعی برای کاربردهای مختلف می‌توانند فورج شوند. فورج آلیاژ آلومینیوم، مخصوصاً در فورج Close-die ، شکل نهایی قطعه فورج تولید شده را صافتر و شفافتر از فورج گرم آلیاژ فولاد می گرداند. آلیاژ آلومینیوم بازتاب های مختلفی در حرارتهای زیاد در خلال فورج از خود نشان می‌دهد. صنعتگرائی که به آلومینیم دسترسی دارند، می توانند از آلیاژهای آلومینیم به جای فولاد اسفتاده کنند چون این دو در خیلی از موارد قابل مقایسه با یکدیگر می‌باشند. برای شکل دادن قطعات آلیاژ آلومینیم، فشار مورد نیاز در فورج می‌تواند مختلف باشد که بستگی به ترکیبات شیمیایی آلیاژ، مراحل فورج به کار رفته، نرخ تغییر قطعه در فورج، نوع قطعه فورج، شرایط روانکاری و حرارت قالب دارد.

نمودار 1 تنشهای جاری در فورج آلیاژهای آلومینیم در 350 تا 270 را مقایسه می‌کند و نرخ تغییرات از 4 تا 10 در فولاد 1025 را با نرخ تغییرات حرارت در آلیاژهای دیگر مشخص می‌کند. تنشهای جاری سبب پایین بودن فشار مورد نیاز رای فورج هستند، اگر چه، فشار حقیقی قطعه فورج معمولاً بیشتر است زیرا مراحل دیگر فاکتورهایی را به چارچوب بالا اضافه می کنند. برای بعضی از آلیاژها آلومینیوم از ضعیف تا متوسط مانند 1100 و 6061، تنشهای مخصوصاً‌ آلیاژهای سری xxx7 مانند 7075، 7010، 7049،7050 ، تنشهای جاری و در نتیجه فشار فورج در مقایسه با فولاد بیشتر است. بالاخره، آلیاژهای دیگر آلومینیوم، مانند 2219 ، تنشهای جاری کاملاً مشابهت با فولاد دارد.

ضمناً باید متذکر شویم که در مقایسه آلیاژ‌های مورد توجه آلومینیم با فولاد، فورج آلیاژهای آلومینیم مشکلتر می باشد. ترکیبات شیمیایی و خواص مکانیکی آلیاژهای آلومینیوم رابه جلد دوم از چاپ نهم METALS HANDBOOK ارجاع می دهیم.

فورج پذیری Forgeability

در مقایسه آلیاژهای نیکل، کبالت و تیتانیوم، آلیاژهای آلومینیم توانایی فورج قابل توجهی دارند، مخصوصاً در مراحل تکنولوژی فورج که قالبها یا کمتر، باید گرم شوند.

نمودار 2 نسبت توانایی فورج 10 آلیاژ آلومینیم که شامل یک حجم مشخص می‌باشد را نشان می‌دهد.

تغییرات دمای فورج بکار برده شده برای آلیاژها توانایی تغییر شکل هر کدام را تغییر می‌دهد. همچنین مطلب قابل توجه در این قسمت این است که تغییر شکلی که در آن ترک ایجاد نگردد مشکل است. آلیاژهای آلومینیم مانند 1100 و 3003 توانایی فورج را با توجه به موارد بالا دارند، اگر چه این آلیاژها کاربرد محدودی در فورج به خاطر نداشتن مقاومت کافی در حرارت دارند.

تأثیر حرارت: همانطور که در نمودار 2 نشان داده شده است، توانایی فورج کلیه آلیاژهای آلومینیوم با افزایش دما زیاد می‌شود، و این تغییرات قابل توجه در اثر دما برای آلیاژها رسم شده است. برای مثال آلیاژ حاوی سیلیکون (4032) بیشترین تاثیر را نشان می‌دهد، در حالیکه آلیاژهای حاوی Cu,Mg,Zn.Al سری XXX7 تاثیر کمی را نشان می‌دهند. نمودار 3 اثر حرارت را بر حسب تنشهای جاری با نرخ تغییر 10 برای آلیاژ 6061 نشان می دهد که توانایی فورج خوبی در آلیاژهای آلومینیم دارد. نزدیک به 5% افزایش در تنشهای جاری بین بیشترین دما (480 یا 900 بیشترین دمای پیشنهادی برای 6061) و ( 370 و 700 کمترین دمای پیشنهادی برای 6061) می‌باشد. برای موارد دیگر مثل آلیاژهای xxx2 و xxx7 مشکلات بیشتری در فورج وجود