علائم اختصاری عملیات حرارتی آلومینیوم

خواص مکانیکی انواع آلیاژ های آلومینیوم :
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 :
 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 .
 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 آلومینیوم :
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 .
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.
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 .
در آلیاژ های آلومینیوم 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.
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.