0
02126246958

کامپوزیت های زمینه فلزی قسمت دوم(روش تولید)

نویسنده: فاطمه حاجی محمدی

 

-برای مطالعه معرفی،کاربرد و انواع کامپوزیت های زمینه فلزی اینجا کلیک کنید.

 

روش های تولید کامپوزیت های زمینه فلزی:

 

روش های تولید این گروه از کامپوزیت ها شامل دو دسته الف) فرآیند های مایع یا نیمه جامد و ب) فرایندهاي حالت جامد تقسیم می شوند.که دسته دوم به دلیل کمتر بودن دما احتمال انجام واکنش هاي نامطلوب کمتر است.

 

– فرآیند های مایع یا نیمه جامد:

 

-روش های مایع:

 

۱-۱- ریخته گری گردابی یا همان اختلاط مستقیم :

 

در این روش، ذرات سرامیکی درون گردابی از آلیاژ مذاب ریخته میشوند و سپس مخلـوط منجمـد مـی شـود و معمـولاً براي تولید کامپوزیت هاي ذره اي استفاده می شود. فلز مذاب توسط همزن هم زده می‌شود سپس ذرات فاز ثانویه را وارد می کنیم سپس دوغاب به دست آمده را داخل قالب می‌ریزند و دوغاب شکل قالب را به خود می‌گیرد چون در اینجا هم زن داریم ممکن است هوا را به داخل وارد کند و یکسری واکنش های نامطلوب رخ دهد.

 

مشکلات روش ریخته گری گردابی :

 

۱) تر پذیری کم تقویت کننده با ماتریس مذاب می تواند گرایش ذرات را به آگلومره شدن افزایش دهد و موجب شکل‌گیری خوشه‌های ذرات و توزیع غیر یکنواخت  ذرات تقویت کننده شود .بحث شوندگی مهم است زیرا همه سرامیک ها نمی توانند با فلزات حل شود و این عدم ترشوندگی باعث کلوخه یا خوشه شدن یا آگلومره شدن جامد در مذاب می‌شود

۲)کاهش سیالیت دوغاب با افزایش فاز ثانویه: وقتی فلز را ریخته گری می‌کنیم این فلز ابعاد را پر می‌کند اما وقتی دوغاب داشته باشیم و مذاب نباشد سیالیت کاهش می‌یابد و به خاطر افزایش فاز ثانویه که باعث می‌شود کمتر قالب گوشه ها را پر کند.

۳)ناهمگن شدن ساختار به علت تفاوت زیاد در دانسیته فلز و ماده تقویت کننده: یکی از راه های جلوگیری از این عیب تفاوت دانسیته مذاب و دانستیه جامد است که هر چه این اختلاف کمتر شود سرعت ته نشینی یا شناور شدن نیز کمتر می‌شود.

۴) احتمال واکنش های شیمیایی ناخواسته در فصل مشترک: ممکن است واکنش های شیمیایی در فصل مشترک فاز مذاب و فاز تقویت کننده اتفاق بیفتد.

۵) امکان ایجاد تخلخل :که می تواند به دلیل امکان به دام افتادن گاز و هوا در قطعه نهایی ، تشکیل سرباره در مذاب که منجربه تخلخل بالا وعیوب میکرونی میشود. ، سیالیت کمتر دوغاب نسبت به مذاب فلز باشد.

 

مزایای روش ریخته گری گردابی :

 

۱)  سرعت تولید بالا است.

۲) در شکل و اندازه محصول محدودیتی نداریم و می‌توانیم اشکال متنوعی را تولید کنیم.

 ۳)  از همان تجهیزات متداول ریخته گری می توانیم استفاده کنیم و نیاز به تجهیزات زیاد و خاص و پیچیده نیست.

 ۴) این روش ساده و از لحاظ اقتصادی به صرفه است.

 

۱-۲- ریخته گری گریز از مرکز :

 

گاهی برای شکل دادن کامپوزیت ها از روش گریز از مرکز استفاده می‌کنند یک موتور داردکه  باعث می‌شود گوته بچرخدو یک نیروی گریز از مرکز ایجاد شود.

 فاز تقویت کننده وارد می‌شود و در یک اتاقک با اتمسفر کنترل شده که در اینجا قالب چرخان استی و این نیروی گریز از مرکز باعث می‌شود که ما یک توزیع غیریکنواخت داشته باشیم این روش برای ساخت کامپوزیت هایی استفاده می‌شود که نیاز است یک طرف کامپوزیت باشد و طرف دیگر غیر کامپوزیت وقتی نیروی گریز از مرکز داشته باشیم ذرات در گوشه جمع می‌شود و ما در گوشه‌ها کامپوزیت داریم و در وسط مذاب خواهیم داشت.

کامپوزیت های زمینه فلزی یکی از مشکلاتی که دارند این است که ماشین کاری آن ها سخت است اما با استفاده از روش گریز از مرکز با استفاده از چرخاندن قالب توسط نیروی موتور می‌توانیم به یک آرایش بهینه و دلخواه از ذرات در داخل فلز دست پیدا کنیم.

 

۱-۳- ریخته گری کوبشی:

 

 این روش ریخته گری به عنوان آهنگری فلز مایع هم شناخته می شود شامل راندن دوغاب مذاب (حاوي تقویت کننده) به داخل قالب پیشگرم شده و روغنکاري شده و فـرج کـردن فلز در حین انجماد آن است. بار وارده تا پایان انجماد کل قطعه نگهداشته می شود.

مهمترین مزیت این روش سرعت انجماد بالای آن است.

 

مزایای روش ریخته گری کوبشی:

 

۱) حداقل تخلخل گازی و انقباضی را در این روش داریم : به دلیل فشار اعمال شده در کل فرایند و تا انتهای قطعه تخلخل کم می‌شود و در نتیجه خواص مکانیکی بهبود می‌یابد.

۲) خواص مکانیکی خوبی دارد.

۳) احتیاج به حداقل فرایند ماشینکاری است و فرکانس ابعادی مناسب است

 ۴)  سرعت تولید بالاست و امکان اتوماسیون هم وجود دارد

۵)  دمای فوق گذار کمتری نیاز است زیرا قالب در این فرآیند به وسیله فشار پر می‌شود و نیازی نیست برای افزایش سیالیت فوق گداز اضافه کنیم و این موضوع باعث افزایش عمر قالب می شود و ساختار می‌تواند ریزدانه تر شود و مصرف انرژی کمتر شود.

۶) فشار اعمالی باعث بالا رفتن نقطه ذوب می شود و دمای تحت تبرید بیشتر می‌شود که باعث ریزدانه ترشدن میکروساختار میشود.

 ۷)  فاصله هوایی بین قالب و ماده از بین می‌رود و انتقال حرارت تسریع می شود و باعث می‌شود ما انجماد سریع داشته باشیم که این موضوع باعث ریزتر شدن میکروساختار و کاهش جدایش می‌شود.

۸) به دلیل فشار اعمالی تخلخل ها در فصل مشترک فاز ثانویه و زمینه کمتر شده و فصل مشترک قوی تر و بهتری خواهیم داشت چون تخلخل ها کمتر می شود.

 

معایب و مشکلات روش ریخته گری کوبشی:

 

۱) این روش فقط برای آلیاژهای با نقطه ذوب کم استفاده می‌شود زیرا در دماهای بالا قالب دچار مشکل می شود

۲) قیمت و هزینه تجهیزات در این روش بالاست.

 

۱-۴- رسوب نشانی دوغاب کامپوزیتیDeposition Melt Disintegrated  یاDMD

 

روش اسپري دوغاب کامپوزیتی براي تولید کامپوزیت هاي زمینه فلزي ذره اي استفاده مـی شـود.

 بـه وسـیله گـاز خنثی (مثل آرگون) مذاب را به قطرات حاوي ذرات تقویت کننده تبدیل میکنیم که باعث توزیع مناسب تر فـاز ثانویه می شود.

در روش اسپري دوغاب کامپوزیتی یا DMD ،ابتدا ذرات سرامیکی توسط عمل همزدن (مکانیکی یا مغناطیسی) در داخل مذاب فلزي توزیع شده و سپس این دوغاب توسط دستگاه اسپري به قطراتی تبدیل شده و این قطرات کامپوزیتی بر روي سطح یک زیرلایه رسوب می کنند.

تکنیک DMD یک روش حالت مایع است که مزایاي فرایندهاي ریخته گري و شکل دادن به وسیله پاشش را ترکیب می کند. برخلاف فرایند پاشش، تکنیک DMD داراي دماي فوق گداز بالاتر و سرعت جت گاز کمتر می باشد. دوغاب کامپوزیتی حاصل از زیر بوته خارج میشود و سپس به وسیله جت گاز خنثی تجزیه یا از هم پاشیده می شود. از هم پاشیدن دوغاب کامپوزیتی باعث سرعت انجماد بالاترو ساختار ریزدانه ترمی گردد.

 

مزایای روش رسوب نشانی دوغابی:

 

کامپوزیت هاي تولید شده به این روش علاوه بر دارا بودن خواص مربوط به مواد سـریع منجمـد شـده (از قبیـل ریزدانگی، کاهش جدایش، افزایش حلالیت جامد و…)، داراي توزیع کاملاً یکنواختی از ذرات در داخل زمینـه و استحکام مناسب در فصل مشترك ذرات/ زمینه هستند و این دو عامل نقش مهمی در تعیین خواص مکـانیکی نهائی دارند.

با توجه به اینکه اغلب تقویت کننده ها تمایل به ته نشینی در زیربوته دارند این روش می تواند استفاده کامل تري از تقویت کننده ها داشته باشد. این روش موجب حذف مؤثر اکسیدهاي وارد شده به داخل محصول می شود. مقدار کمتري از فلز بـه اکسـید تبدیل شده و سرباره حذف می شود. استفاده از آرگون نیز موجب حذف اکسید از محصول نهایی میگردد.

 

معایب روش رسوب نشانی دوغابی:

 

 مشکل عمده این روش این است که ممکن است یکسری تخلخل ها ایجاد شود زیرا وقتی قطعات حاوی تقویت کننده را روی زیرلایه اسپری می‌کنیم به همین دلیل یک فرآیند ثانویه مثل اکستروژن اعمال می‌کند تا تخلخل ها را از بین ببرند.

 

 

ارسال دیدگاه