آلومینیم نقش اساسی در توسعه و رشد صنایع آلومینیم از آغاز قرن 19 داشته است. اولین تولیدات تجاری آلومینیم نظیر وسایل آشپزخانه و قطعات تزئینی از زمانی بود که استخراج و کاربرد فلز جدید معرض گردید. این کاربرد‌های اولیه، با توجه به نیاز‌های وسیع و کاربرد‌های مهندسی به سرعت گستش یافت. گسترش آلیاژ‌ها و کاربرد‌های آن‌ها در دهه‌های بعد نیز ادامه پیدا کرد. روش‌های ریخته‌گری با توجه به گسترش قابلیت، برای کاربرد‌ها و روش‌های تولید گسترش پیدا کرد. فناوری فرایند ذوب فلزات، انجماد و توسعه خواص به پیشرفت ریخته گران برای تولید قطعات با خصوصیات ویژه کمک کرد.
امروزه ریخته گری آلومینیم در صد‌ها ترکیب، در تمام روش‌های ریخته‌گری، شامل؛ ماسه‌تر، ماسه خشک، قالب‌های مخلوط، قالب‌های گچی، ریخته گری دقیق، قالب‌های دائم، قالب‌های کم فشار ثقلی و ریخته گری تحت فشار تولید می‌شود.
روش‌های ریخته گری در اصفهان معمولاً به دو گروه تقسیم می‌شوند. آن‌هایی که در فشار ثقلی ریخته می‌شوند و آن‌هایی که تحت فشار ریخته‌گری می‌شوند. یک تقسیم بندی ریزتر نیز بین آلیاژ‌های مناسب برای قالب‌های دائمی و آلیاژ‌های مناسب برای سایر روش‌های ریخته گری انجام می‌شود. معمولاض متداول‌ترین روش‌های بکار رفته برای آلیاژ‌ها ( آن روشی که برای بیشترین تعداد آلیاژ‌ها مورد مصرف قرار می‌گیرد) آن‌هایی هستند که قالب پس از ذوب ریزی و انجماد متلاشی می‌شود و کمترین روش بکار رفته که نیاز به در نظر گرفتن نکات ویژه دارد قالب‌های پایدار تر و دائمی می‌باشند. کمترین تنوع در روش‌های ریخته گری، ریخته گری تحت فشار میباشد روشی که بیشتر از محاسبات معمول ریخته گری باید در نظر گرفته شود. روشی که سطح بالائی در سیالیت، استحکام گرم، مقاومت به گرم ترک شدن و مقاومت مناسب به جوش خوردن و چسبیدن را باید داشته باشد.
موادی که قبلاً مهندسین طراح را فقط در یک روش محدود می‌کرد، با پیشرفت‌های بعدی با روش‌های جدیدی نیز تولید شدند. به همین ترتیب انتخاب روش تولید امروزه کمتر محدود است، به عنوان مثال؛ بسیاری از آلیاژ‌ها که قبلاً به خاطر خصوصیات ریختگی در قالب‌های دائمی قابل تولید نبود امروزه امکان تولید دارند.
ترکیب شیمیایی
روش نامگذاری ترکیب شیمیائی قطعات ریختگی به صورت بین المللی استاندارد نشده‌اند. در ایالات متحده لیست بند بزرگی به وسیله موسسات دولتی ( فدرال، ارتش و …) و یا موسسات فنی نظیر ASTMو یا SAE انجام شده است. آلیاژ‌های ثبت شده به وسیله انجمن آلومینیم، به طور وسیعی مورد استفاده قرار می‌گیرند. که بصورت فهرستس ریز از ترکیب شیمیائی آلیاژ های ریختگی با تغییرات آن‌ها میباشد.
طراحی به شکل xxx.1 و xxx.2 شامل ترکیب شیمیائی یک آلیاژ، بخصوص در شمش‌های ذوب مجدد برای استفاده در ریخته گری میباشد. طراحی به شکل، در تمام حالات معرف محدودیت در استفاده در ریخته گری میباشد. تفاوت در ناخالصی‌ها به وسیله حروف دیگری در آلیاژ مشخص شده است. بطوری که یکی از متداول‌ترین آلیاژ‌های ثقلی 356 می باشد. که به صورت های A356، B356 و C356 میباشد که همگی از یک آلیاژ اصلی بوده که محدودیت‌های ناخالصی‌های آن مخصوصاً آهن کاهش می‌یابد. محدوده ترکیب شیمیائی معرفی شده توسط انجمن آلومینیم، برای شکل‌های ریخته گری در جدول 1 آورده شده است. جدول 1 شامل آن آلیاژ‌هایی که بصورت شمش برای کار مکانیکی بعدی ریخته شوند، نمی‌شود (صفحه 743)
همچنین فهرست و اسامی برای آلیاژ‌های ریختگی مختلف در آمریکای شمالی استاندارد شده. بسیاری از آلیاژ‌های مهم برای تولیدات ریختگی مهندسی در پهنه جهان به کار می‌روند. برای بیشتر بخش‌ها (و در بسیاری موارد در حوضه اختصاصی) یک فهرست اختصاصی ایجاد شده است. مرجع عالی قابل دسترسی بصورت مرتبط، مراجع جدولی و یا بر اساس ترکیب شیمیایی مهم مورد استفاده بین المللی می‌باشند.
به دلیل اختلاف در قابلیت‌های موجود تمام آلیازها در تمام روش‌ها قابلیت تولید ندارند. آلیاژ‌ها معمولاً به گروه هایی تقسیم بندی می‌شوند که بر اساس مشخصاتی که به عنوان یک خصوصیت یا یک نیاز فرآیند.
جدول 1 ترکیب متداول و مورد استفاده عمومی بر اساس نوع فرایند را نشان می‌دهد.
در روش نامگذاری انجمن آلومینیم کوشش شده است که گروه های آلیاژ‌ها به صورت زیر مشخص شوند.
1xx.x ترکیبات غیر آلیاژی کنترل شده
2xx.x آلیاژ‌ای آلومینیم با مس به عنوان عنصر آلیاژی اصلی
3xx.x آلیاژ‌های آلومینیم سیلیسیم و همچنین دارای منیزیم یا مس
4xx.x آلیاژ‌های دوتایی آلومینیم سیلیسیم
5xx.x آلیاژ‌های آلومینیم و عنصر آلیاژی اصلی منیزیم
6xx.x فعلاً استفاده نمی‌شود
7xx.x آلیاژ‌هایی حوی روی به عنوان عنصر اصلی آلیاژی و معمولاً حاوی افزودنی‌هایی نظیر؛ مس، منیزیم، کرم، منگنز، و یا مجموعه‌ای از این‌ها.
8xx.x آلیاژ‌های آلومینیم و قلع به عنوان عنصر آلیاژی اصلی
9xx.x فعلاً استفاده نمی‌شود
تاثیر عناصر آلیاژی
تاثیر عناصر آلیاژی به شرح زیر است:
آنتیموئن
در غلظت حدود 0.05 % و یا بیشتر آنتیموئن ساختار یوتکتیک لایه ای آلومینیم – سیلیسیم را ظریف می‌کند. تاثیر آنتیموئن در تغییر ساختار یوتکتیک بستگی به عدم حضور فسفر و سرعت سریع انجماد دارد. آنتیموئن همچنین با سدیم و استرانسیم واکنش داده و بین فلزی‌های درشت ایجاد می‌کند. که بر قابلیت ریخته‌گری و ساختار یوتکتیک تأثیر مضر دارد. آنتیموئن در دسته فلزات سنگین با اثرات سمی و الزامات بهداشتی به ویژه به عنوان کمک کننده به تولید گازهای مضر دیگری که از ترکیبات دیگر انتیموئن ایجاد می شود، تقسم بندی می‌شود.
بریلیم
در مقدار بسیار کم چند قسمت در میلیون بر روی کاهش تلفات اکسیداسیون و آخال‌ها در آلیاژ‌های حاوی منیزیم موثر است. مطالعات نشان می‌دهد که با افزایش مقدار منیزیم، مقدار بریلیم نیز به همان نسبت باید افزایش یابد. در غلظت‌های بالا ( 0.4 <) برلیم بر روی شکل و ترکیب آخال‌های آهن تاثیر می‌گذارد، بطوری که استحکام و انعطاف پذیری را بهبود می‌بخشد. علاوه بر آن تغییر سودمند شکل و اندازه (Morphology) فاز‌های حل نشده، برلیم ترکیب شیمیائی آن‌ها را تغییر داده، مجموعه Al-Fe-Si را قبول نکرده و بنابر این به منظور مقاصد سخت شوندگی استفاده کلی دارد.
ترکیبات بریلیم در زمره سرطان زا‌ها قرار داده شده و بنابراین مراقبت‌های ویژه در موقع ذوب، حمل و نقل مذاب، حمل و نقل سرباره‌ها، دورریزی آن‌ها و جوشکاری این آلیاژ‌ها باید به عمل آید. استاندارد‌ها حداکثر مقدار برلیم را در میله‌های جوشکاری و فلز پایه برای جوشکاری به ترتیب 0.008% و 0.010% در نظر می‌گیرند.
دیدگاه خود را ثبت کنید
میخواهید به بحث بپیوندید؟مشارکت رایگان.