مقاله آهنگری

مقاله آهنگری

آهنگری (تغییر فرم آزاد )

تغییر فرم آزاد همان تغییر شکل تحت فشار می باشد با اختلاف اینکه فقط گاهی اوقات افزار مورد مصرف ملزوم را داراست در اینجا فقط بوسیله حرکت نسبی افزار و کار تولید می شود در آغاز مقطعهای بزرگ مانند دستگاه نورد بوسیله حرارت و یا بدون حرارت کوچک می شوند .

روشهای مختلفی که نرم هستند عبارتند از :

-    دراز کردن 

-    پهن کردن 

-    پخ کردن 

-    فشردن 

-    پخ کردن به صورت پله ای 

مراحل آهنگری فولاد 

فولادی که برای اهنگری استفاده می شود اکثراً از قطعه خام و یا قطعات ریخته شده و یا از میله های مختلف تشکیل شده است . کریستالهای فولاد خام معمولاً بزرگ و نا منظم می باشند که در نتیجه مقدار تغییر شکل را محدود می سازند . از این رو فولاد خام را بایستی با ضربات ملایم آهنگری کرد تا بلورهای کوچک و منظیمی پیدا کند . البته مقاومت آن در برابر تغییر شکل نیز افزایش می یابد .

                                           موضوع: مقاله آهنگری

این فایل با فرمت ورد و آماده چاپ می باشد.

فهرست مطالب

آهنگری (تغییر فرم آزاد ) ۴

مراحل آهنگری فولاد ۴

آهنگری میله ۶

پهن کردن الکتریکی ۸

سوراخ کردن ۹

مثالهایی از اهنگری فولادهای بزرگ ۱۰

محور گردنده توربین ۱۰

آهنگری لوله ۱۱

آهنگری میل لنگ ۱۲

تغییر شکل دادن اجسام با کمک قالب گرم ۱۵

تکنیک قالب تغییر شکل دهنده ۱۵

ابزار مخصوص قالب تغییر شکل دهنده ۱۶

دستگاه و لوازمات آهنگری ۱۷

۱-کوره های اهنگری ۱۷

شکل دادن فلزات ۱۷

۲-دستگاهها و ابزار آلات تغییر شکل دادن آزاد آهنگری ۱۸

۳-ماشینهای تغییر شکل دهنده بوسیله قالب ۲۰

چکشهای قالب دار آهنگری ۲۰

برای اینکه خواص فولاد را بهتر کنیم باید آن را تا درجه خاصی دراز کنیم و یا آهنگری کنیم به طوری که اثر آهنگری به عمق کامل فولاد اثر کرده باشد . برای قطعه های آلیاژی درجه دراز کردن 4 و برای بقیه فولادها 3 تا می باشد .

اکثراً بوسیله چکش آهنگری طول قطعه را زیاد و سطح مقطع آن را کم می کنند که این نیز مراحل مختلفی از لحاظ کمی و کیفی کار دارد .وقتی که قطعه چهار گوشی را از دو پهلو آهنگری کنیم کریستالهای آنها فشرده تر می شوند و عرض زیاد شده و دوباره کم می گردد از این طریق طول قطعه با کم شدن سطح مقطع آن زیاد می شود . هر چه چکش و سندان باریکتر  باشند می توانند طول فولاد را زیاد تر کنند و عرض فولاد فقط تا حدودی زیاد می شود . اگر بلوکهای آهنگری شونده بزرگ باشند سطح چکش و سندان بهتر است که صاف باشد  .

در ضمن برای فولادهای بزرگ باید عرض چکش هم زیاد باشد تا عمل چکش کاری هم خوب انجام شود البته بلوک باید به طور یکنواخت چرخانده شود .

اگر از سندان زاویه دار استفاده شود اتلاف دستگاه کاهش می یابد . معمولاً فولادهای سنگین را نمی توان بوسیله سندان زاویه دار به طور عمیق آهنگری کرد . زیرا که نیروی چکش روی سندان بوسیله دو نقطه تحمیل می شود یعنی نیرو نصف می شود .

پهن کردن قطعه همان پخ کردن است با فرق اینکه طول آن به مقدار خیلی کم زیاد    می شوند ولی عرض آن پهن تر می گردد . برای این کار بهتر است که از چکش گرد استفاده نمود .

باریک کردن قطعه فولاد در یک محل را باریک سازی (نشست) می گویند .

و معمولاً قطعه بوسیله دست روی سندان آهنگری می شود . ولی وقتی که بخواهیم بوسیله پتک هیدرولیکی فولاد را اهنگری کنیم ابزار مختلفی لازم داریم .

میل لنگ را نیز از همین طریق می سازند زیرا که از ایجاد تنش فراوان در آن جلوگیری می شود .

آهنگری میله 

وقتی که قطر یک محور و یا لوله را بوسیله چکش کاری کم کنیم نشست قطر         می گویند . برای اینکار ابزار لازم به طور متوالی روی تمام یا قسمتی از محور یا لوله را می پوشاند. این ابزار با هم و در جهت شعاع به محور ضربه می زنند و نسبت به محور نیز می چرخند .

دانلود کامل مقاله آهنگری

چدن ریختگی

چدن ریختگی

 عنوان چدن ریختگی مشخص کننده دسته بزرگی از فلزات است . فلزاتی که در این دسته قرار دارند از نظر خواص با یکدیگر  تفاوتهای فاحش دارند . عنوان چدن ریختگی ، همانند  عنوان  فولاد  که  مشخص کننده دسته دیگری از فلزات است ، یک عبارت کلی است  .  فولادها  و چدنها در اصل آلیاژ آهن هستند که با کربن  ساخته  شده اند  اما  فولاد همواره کمتر از دو درصد کربن داشته و معمولاً درصد کربن آنها  از  یک درصد بیشتر نمی شود . درحالیکه چدنها بیش از دو درصد کربن  دارند. چدنها ی  ریختگی گذشته از کربن باید دارای  مقادیر  قابل  توجهی  از سیلیسیم باشند که عموماً میزان آن از یک تا سه درصد متغیر است .              

         تفاوتهای مذکور اختیاری  و  دلخواه  نیست  اما همین امر ریشه متالورژیکی  و  عامل  موثری  است  که  سبب میشود خواص مفید و متفاوتی در این دو دسته از گروه فلزات آهنی پدید آید .

         امید است این پروژه سهمی در پیشبرد صنعت وتکنولوژی ریخته گری چدن در ایران داشته باشد و مورد  استفاده  دیگر دانشجویان  نیز قرار گیرد .   

                                موضوع: چدن ریختگی

این فایل با فرمت ورد و آماده چاپ می باشد.

فهرست مطالب

مقدمه ۵

تقسیم بندی انواع چدنها ۶

۱)چدن سـفید ۶

۲) چدن چکشخوار ‌‌ ( مالیبل Malleable ) 6

3) چدن خاکستری ۷

۴) چدن نشکن ـ داکتیل ( چدن با گرافیت کروی ) ۸

۵) چدن با گرافیت فشرده ۹

۶) چدن پر آلیاژ ( چدن آلیاژی ) ۱۰

مشخصات عمومی آلومینیوم و آلیاژهای آن ۱۰

مشخصات فیزیکی ۱۰

مشخصات ریخته گری و ذوب ۱۲

تقسیم بندی آلیاژها ۱۲

مواد شارژ و آماده کردن آنها ۱۴

شمشهای اولیه ۱۵

روی ( zn ) 15

منیزیم ( mg ) 16

سیلیسیم ( si ) 16

شمشهای دوباره ذوب ( ثانویه ) و قراضه ۱۷

آلیاژ سازها ( Hardeners ) 17

فرآیند تولید قطعات در کارخانه ۱۸

قالبگیری ۱۹

پوشانهای آماده ۲۲

دگسترین ۲۲

پوشش قالبگیری قطعات چدنی ۲۳

نکات ایمنی اپراتوری کوره ۲۴

دستور العمل راه اندازی وشارژ کوره ۲۴

تئوری ریخته گری فولاد ها ۲۶

عناصر تشکیل دهنده فولاد کربنی ۲۷

فولاد های کم کربن ۲۸

۱ـ ذوب فلز توسط کوره های قوس اسیدی ۲۸

۲ـ ماهیچه سازی در کارگاه ریخته گری راه آهن که عناصر اصلی ماهیچه عبارتند از ۳۱

۳ـ تهیه قالب های ریخته گری ۳۱

۴ـ تهیه مدل ۳۲

۵ ـ تمیز کاری ۳۳

تقسیم بندی انواع چدنها :

چدن سـفید  :

         در چدنهای سفید کربن به شکل کاربید آهن یا  سمانتیت  ظاهر می شود  . کاربید آهن ترکیب شیمیایی کربن  موجود در مذاب  همراه با آهن می باشد بصورت مجموعه ای از اجزاء سخت  و  شکننده می باشند که به آنها سمانتیت نیز گفته میشود ، کاربید آهن  یا  سمانتیت تعیین کننده خواص نهایی ریز  ساختار می باشد .  به  همین  دلیل چدن سفید اساساً آلیاژی سخت و شکننده است . سطح مقطع شکست این  چدن  به  رنگ سفید بوده و استحکام فشاری زیادی خواهد داشت .

         از خواص دیگر این آلیاژها  مقاومت عالی در  برابر سایش و نیز سختی زیاد را می توان نام برد  . در این چدنها سرعت سرد شدن مذاب بسیار زیاد است که برای این  منظور معمولاً ریخته گری  این  نوع چدن در قالب مبرد دار  انجام می شود .  مبرد  مورد  استفاده  در  انجماد  این آلیاژها معمولاً از جنس گرافیت یا آهن می باشد در قسمتهای نازک و یا گوشه های تیز از  یک  قطعه  با این جنس یا پره های نازکی که  از این جنس استفاده می شود . معمولاًو به طور حتم چدن سفیدتشکیل خواهد   شد .   

چدن چکشخوار ‌‌ ( مالیبل Malleable   )  :

         در این چدنها کربن بشکل گرافیت در نقاط مختلف  تجمع  نموده و شکلهای نا منظمی شبیه به کلوخه را ایجاد  می کنند  این  چدن از نظر ترکیب شیمیایی شبیه به چدن سفید بوده و قطعات چدن چکش خوار را در ابتدا  می توان از چدن سفید تهیه  نمود بدین  صورت  که  ابتد ا چدن سفید ریخته گری شده و سپس  با انجام یک عملیات  حرارتی  کربن را به صورت گرافیت کروی در زمینه  راسب ( رسوب ) می کنند  .  ضخامت قطعه های چدن  چکش خوار  معمولاً  محدود  و  ضخامت  کمی  دارند مزیت این  چدنها  قابلیت چکش خواری ،  نرمی و  قابلیت  تراشکاری مناسب می باشد . 

چدن خاکستری  : 

         در این چدنها ، کربن به شکل گرافیت می باشد ،  این چدنها  در صنعت بیشترین کاربرد را به خود اختصاص می دهند  و  به  آنها  چدن ریختگی می گویند که البته برای این نوع چدن عنوان نا مناسبی می باشد سطح مقطع چدن خاکستری به رنگ خاکستری بوده که این  رنگ ناشی ازرسوب ( ورقه های ) نازک گرافیتی در آن می باشد . 

         از نظر خواص مکانیکی ، سختی بالایی دارند و مقاومت  فشاری زیاد و نیز قابلیت تراشکاری خوبی از خود نشان می دهند .  از خواص دیگر این چدنها قابلیت جذب ارتعاش می باشد . ورقه های گرافیت در این چدنها می توانند به شکلها و فرمهای مختلفی ظاهر شوند . هر یک از انواع گرافیت تمایل به افزایش خواص معینی از این چدنها دارند .

دانلود کامل چدن ریختگی

مقاله پوشش نسوز

مقاله پوشش نسوز

اپراتورها بر روی برخی از دستگاهها با این گونه مواد در عملیات کاملاً رضایت بخش و مطلوب می باشد. اما دیگران که سعی در آنها داشته اند در دستیابی به موفقیت های اقتصادی با شکست موجه شده اند،مواد قابل ریخته گری با آلومینیوم بالا (بسیار زیاد) به طور عادی با روکش های الومینیومی بالا مورد استفاده قرار گرفته اند و مواد قابل ریختگی سیلیس با پوشش سیلس مورد استفاده قرار گرفته اند . از آنجائیکه آن غالباً قسمت میانی و مرکزی یک پوشش می باشد که ابتدا در معرض فرسایش و تحلیل رفتن قرار می گیرد . 

کشش و جاذبه واضح و آشکاری در قادر بودن در تعمیر یک ناحیه بوسیله کوبیدن وجود داشته است . و همچنین در آوردن پوشش عقب در سرویس و اجازه دادن به استفاده کامل از بقیه موادنسوز باقی مانده در ان نسبت فرسایش و تحلیل سرعت کمتری داشته است وجود داشته است .

در کوره های قوسی با ظرفیت 25 تن ، نمونه ای از آجرهای پوششی آلومینیومی تا بیش از 200ریختگی وجود دارد . برای کوره های بزرگ از ظرفیت 150 تن مدت زمان از 110 یک امر بسیار خوب مد نظر قرار می گیرد . و دستگاههای زیادی وجود دارد که عمر پوشش تا حد جزئی بیشتر از 60 می باشد .

                                موضوع:مقاله پوشش نسوز

این فایل با فرمت ورد و آماده چاپ می باشد.

مقدمه ۴

پوشش نسوز ۶

Taphol 12

آتشدان ۱۳

با مواد نسوز پوشاندن آتشدان ۱۶

الکترودها ۱۹

۳-۱- مقدمه ۲۱

۳-۲- شرح دستگاه ۲۳

۳-۲-۱- ذرات سوخت ۲۳

۳-۲-۲- سیستم تزریق ذرات ۲۴

۳-۲-۳- قسمت اندازه‌گیری غلظت ذرات ۲۵

۳-۲-۴- سیستم جرقه ۲۶

۳-۲-۵- سیستم تهویه ۲۶

۳-۳- روش انجام آزمایش ۲۷

۳-۴- نحوه کالیبراسیون ۲۸

۳-۵- نتایج آزمایش ۳۰ 

پوشش نسوز :

مواد نسوزی که درپوشش های نسوز کوره های قوسی الکتریکی اصلی مورد استفاده قرار می گیرند ممکن است که از مواد مغناطیسی و یا مغناطیسی کروم و یا dolomite باشد. آجرها ممکن است بعد از اینکه به شکل آجر گرفتند پخته شوند و یا نا پخته باقی بمانند.dolomite  های قیر اندود شده ممکن است در قطعات و بلوک های کوبیده شده بزرگ مورد استفاده قرار بگیرند و آجرها ممکن است در قطعات و بلوک های کوبیده بزرگ مورد استفاده قرار بگیرند و آجرها  ممکن است در کنار هم گذاشته شوند تا قطعات تکمیلی پوشش نسوز شکل بگیرند به صورتیکه مجرا ممکن است به وسیله گذاشتن در یک تعدادی از قطعات و بلوک های بسیار بزرگ به جای ساختن پوشش نسوز با آجرها به تنهایی در تراز همدیگر قرار بگیرند .

چندین سال قبل پوشش نسوز در کوره های قوسی به دو قسمت تقسیم شده بود : یک پوشش نسوز عقبی که نسبتاً نازک بود و یک میزان شخصی از مواد عایق را فراهم می اورد و در نزدیکی پوسته بود و یک پوشش نسوز کار که در معرض نعویض منظم بود در کوره های مدرن عالباً این عمل برای استفاده از یک پوشش نسوز به تنهایی می باشد که به طور کامل در هر زمان که کوره مجدداً پوشش داده شودبرداشته می شود و در نزدیکی پوسته فولادی قرار دارد . عقیده براین می باشد که برای عمر پوشش نسوز برای داشتن گرمای هدایت شده از طریق پوسته بوسیله این روش مفید می باشد که در مقایسه با عایق سازی که در موقعیکه یک پوشش نسوز عقبی جداگانه مورد استفاده قرار می گرفت اثر می گذارد ارجهیت دارد.

پوشش نسوز مجرا ممکن است در میزان ضخامت از 18 اینچ تا 12 اینچ متفاوت باشد. یک تعدادی از کوره ها از پوشش نسوز 18 اینچ استفاده می کنند اما حالا تعداد زیادی وجود دارند که از پوشش های نسوز 5/13 اینچ از آجرهای جداگانه استفاده می کنند. به منظور ارائه یک عمر بهتر به خوبی یک پوشش نسوز ضخیم تر مطالبه می شود و علاوه بر این ظرفیت و گنجایش برای ضایعات را افزایش می دهد که باعث توسعه و بهبود سرعت و میزان خروج و تقلیل منطقی و حاصله در تحلیل مواد نسوز در هر تن از ساخت فولاد می شود. تولید افزایش یافته برای تحلیل نیروی افزایش یافته موازنه هایی را ارئه می کند که از استفاده از یک پوشش نسوز نازکتر انتظار می رود.

در بیشتر کشورها پوشش نسوز از آجرهای مغناطیسی –کروم و یا مغناطیسی ساخته می شود که یا پخته شده هستند و یا ناپخته هستند و با ورقه های فولادی شل و نرم (آزاد) در اتصالات ساخته می شوند (در قاره اروپا) بهر حال در قاره اروپا و تا حدی در UK . برخی از اپراتورها از بلوک ها و قطعات dolomite قیر اندود شده  بزرگ استفاده می کنند.

هزینه اصلی و اولیه بطور قابل توجهی نسبت به یک پوشش نسوز مغناطیسی ارزان تر می باشد اما بقیه یک طول عمر طولانی تر دارند . بواسطه هزینه های نسبی مواد ، هزینه در تن از تولید مشابه با دو نوع از پوشش های نسوز می باشد . تهیه و تدارک قطعات و بلوک های dolomite قیر اندود شده فشرده از بهترین نوع کیفیت می باشند. در زمان پوشش دهی مجدد با عمر پوشش نسوز کوتاهتر می تواند دارای اثراتی بر روی هزینه بطور قابل توجه داشته باشد . قطعات و بلوک های dolomite ممکن است دارای آهن های قراشه و شکسته شده باشد که پوشش نسوز را قادر می سازد تا به سرعت به طرف پائین کشیده شود . و حال آنکه آجرهای اصلی که ورقه های فلزی در بین آنها گذاشته شده اند از نظر چسبندگی بسیار قوی به یکدیگر قابل اعتماد و اطمینان باشند و بدین صورت کار برداشتن را طولانی تر می کند. بنابراین بهم پوشش نسوز dolomite می تواند برداشته شودو بسیار سریع تعویض شود حتی یک زمان کوتاهتری نیز آن را ارائه نتایج اقتصادی در رابطه با آنهائیکه از استفاده از آجرهای مغناطیسی - کروم و مغناطیسی پخته و نپخته بدست می آید متوقف نمی سازد. علیرغم این بسیاری از اپراتورها یک طول عمر طولانی تر و پوشش دهی مجدد کمتری را ترجیح می دهد. چون این تهیه و تدارک فولاد را برای دور زدن جدول برنامه ساعات آسانتر می سازد برای بسیاری از عملیات های ساخت فولاد آجرهای مغناطیسی تقویت شده با پانر فیلتر وپخته تا حد بیشتری رضایت بخش تر می باشند.

دانلود کامل مقاله پوشش نسوز

تحقیق ریخته گری فولاد

تحقیق ریخته گری فولاد

مقدمه

طراحان نیاز فراوانی به مواد مستحکم‌تر و مقاوم‌تر در برابر خوردگی دارند. فولادهای زنگ نزن توسعه داده شده و به کار رفته در دهه‌های دوم و سوم قرن بیستم میلادی، نقطه شروعی برای برآورده شدن خواسته‌های مهندسی در دماهای بالا بودند. بعداً معلوم شد که این مواد تحت این شرایط دارای استحکام محدودی هستند. جامعه متالوژی با توجه به نیازهای روز افزون بوجود آمده، با ساخت جایگزین فولاد زنگ نزن که سوپر آلیاژ نامیده شد به این تقاضا پاسخ داد. البته قبل از سوپر آلیاژها مواد اصلاح شده پایه آهن به وجود آمدند، که بعدها نام سوپر آلیاژ به خود گرفتند.

با شروع و ادامه جنگ جهانی دوم توربین‌های گازی تبدیل به یک محرک قوی برای اختراع و کاربرد آلیاژها شدند. در سال 1920 افزودن آلومینیوم و تیتانیوم به آلیاژهای از نوع نیکروم به عنوان اختراع به ثبت رسید، ولی صنعت سوپر آلیاژها با پذیرش آلیاژ کبالت (ویتالیوم) برای برآورده کردن نیاز به استحکام در دمای بالا در موتورهای هواپیما پدیدار شدند. بعضی آلیاژهای نیکل- کروم (اینکونل و نیمونیک) مانند سیم نسوز کم و بیش وجود داشتند و کار دستیابی به فلز قوی‌تر در دمای بالاتر برای رفع عطش سیری ناپذیر طراحان ادامه یافت و هنوز هم ادامه دارد.

موضوع: تحقیق ریخته گری فولاد-ذوب فلزات

این فایل با فرمت ورد و آماده چاپ می باشد.

فهرست مطالب

مقدمه ۹

۱-۱- معرفی و به کار گیری سوپر آلیاژها ۹

۱-۲- مروری کوتاه بر فلزات با استحکام در دمای بالا ۱۰

۱-۳- اصول متالورژی سوپر آلیاژها ۱۱

۱-۴- بعضی از ویژگیها و خواص سوپر آلیاژها ۱۳

۱-۵- کاربردها ۱۵

۲-۱- کلیات ۱۸

۲-۲- شکل سوپر آلیاژها ۱۸

۲-۳- دمای کاری سوپرآلیاژها ۱۹

۲-۴- مقایسه سوپر آلیاژهای ریخته و کار شده ۲۰

۲-۴-۱- سوپر آلیاژهای کار شده ۲۰

۲-۴-۲- سوپر آلیاژهای ریخته ۲۱

۲-۵- خواص سوپرآلیاژها ۲۲

۲-۵-۱- کلیات ۲۲

۲-۵-۲- سوپر آلیاژهای پیشرفته ۲۳

۲-۵-۳- خواص مکانیکی و کاربرد سوپرآلیاژها ۲۴

۲-۶- انتخاب سوپرآلیاژها ۲۶

۲-۶-۱- کاربردهای آلیاژهای کار شده در دمای متوسط ۲۶

۲-۶-۲- کاربردهای آلیاژهای ریخته در دمای بالا ۲۷

۳-۱- گروه‌ها، ساختارهای بلوری و فازها ۳۱

۳-۱-۱- گروه‌های سوپرآلیاژها ۳۱

۳-۱-۲- ساختار بلوری ۳۱

۳-۱-۳- فاز در سوپرآلیاژها ۳۲

۳-۲- مقدمه‌ای بر گروه‌های آلیاژی ۳۳

۳-۲-۱- سوپر آلیاژهای پایه آهن- نیکل ۳۳

۳-۲-۲- سوپرآلیاژهای پایه نیکل ۳۴

۳-۲-۳- سوپرآلیاژهای پایه کبالت ۳۵

۳-۳- عناصر آلیاژی و اثرات آنها بر ریزساختار سوپرآلیاژها ۳۶

۳-۳-۲- عناصر اصلی در سوپرآلیاژها ۳۶

۳-۳-۳- عناصر جزئی مفید در سوپرآلیاژها ۳۷

۳-۳-۴- عناصر تشکیل دهنده فازهای ترد ۳۷

۳-۳-۵- عناصر ناخواسته و مضر در سوپرآلیاژها ۳۸

۳-۳-۶- عناصر ایجاد کننده مقاومت خوردگی و اکسیداسیون ۳۸

۳-۴- استحکام دهی سوپرآلیاژها ۳۹

۳-۴-۱- رسوب‌ها و استحکام ۳۹

۳-۴-۲- فاز ۴۰

۳-۴-۳- فاز ۴۱

۳-۴-۴- کاربیدها ۴۱

۳-۴-۵- کاربیدهای M7C3 44

3-4-6- بوریدها و عناصر جزئی مفید دیگر (به جز کربن) ۴۴

۳-۵- تاثیر فرآیند بر بهبود ریز ساختار ۴۵

ذوب و تبدیل ۴۶

۴-۱- فرآیند EAF/AOD 47

4-1-1- تشریح فرآیند EAF/AOD 47

4-2- عملیات کوره قوس الکتریکی/ کربن زدایی با اکسیژن و آرگن (EAF/AOD) 50

4-2-1- ترکیب شیمیایی آلیاژ و آماده کردن شارژ ۵۰

۴-۲-۲- بارگذاری EAF 52

4-2-3- کوره قوس الکتریک ۵۲

۴-۲-۴- تانک AOD 55

4-2-5- پاتیل ریخته‌گری ۵۷

۴-۳- مروری بر ذوب القایی در خلاء (VIM) 58

4-3-2- تشریح فرآیند VIM 59

4-4- عملیات ذوب القایی در خلاء ۶۱

۴-۴-۱- عملیات ذوب القایی در خلاء ۶۱

۴-۴-۲- کوره القائی تحت خلاء ۶۳

۴-۴-۳- سیستم‌های ریخته‌گری ۶۵

۴-۴-۴- عملیات ذوب القایی در خلاء ۶۷

۴-۵- مروری بر ذوب مجدد ۷۱

۴-۵-۲- تشریح فرآیند ذوب مجدد در خلاؤء با قوس الکتریکی (VAR) 72

4-5-3- تشریح فرآیند مجدد با سرباره الکتریکی (ESR) 73

4-6- عملیات ذوب مجدد در خلاء با قوس الکتریکی ۷۴

۴-۶-۱- کوره VAR 74

4-6-2- عملیات ذوب مجدد در خلاء با قوس الکتریکی ۷۶

۴-۶-۳- کنترل ذوب مجدد در خلاء با قوس الکتریکی ۷۶

۴-۷- عملیات ذوب مجدد با سربار الکتریکی (ESR) 79

4-7-1- کوره ESR 79

4-7-2- عملیات کوره ذوب مجدد با سرباره الکتریکی ۸۰

۴-۷-۳- کنترل ذوب مجدد با سرباره الکتریکی ۸۱

۴- انتخاب سرباره ۸۳

۴-۸- محصولات ذوب سه مرحله‌ای ۸۴

۴-۸-۲- ‏فرآیند ذوب سه مرحله‌ای شمش ۸۵

۴-۹- تبدیل شمش و محصولات نورد ۸۶

۴-۹-۲- همگن‌سازی توزیع عنصر محلول در شمش‌ها ۸۸

۴-۹-۳- آهنگری محصول نیمه تمام ۸۹

۴-۹-۴- آهنگری محصول نیمه تمام آلیاژ IN-718 91

4-9-5- اکستروژن ۹۲

۴-۹-۶- نورد ۹۳

۴-۹-۷- دسترسی به محصولات نورد ۹۴

1-1- معرفی و به کار گیری سوپر آلیاژها 

سوپر آلیاژها؛ آلیاژهای پایه نیکل، پایه آهن- نیکل و پایه کبالت هستند که عموماً در دماهای بالاتر از oC540 استفاده می‌شوند. سوپر آلیاژهای پایه آهن- نیکل مانند آلیاژ IN-718 از فن‌آوری فولادهای زنگ نزن توسعه یافته و معمولاً به صورت کار شده می‌باشند. سوپر آلیاژهای پایه نیکل و پایه کبالت بسته به نوع کاربرد و ترکیب شیمیایی می‌توانند به صورت ریخته یا کار شده باشند.

در شکل 1-1 رفتار تنش- گسیختگی سه گروه آلیاژی با یکدیگر مقایسه شده‌اند (سوپر آلیاژهای پایه آهن- نیکل، پایه نیکل و پایه کبالت). در جدولهای 1-1 و 1-2 فهرستی از سوپر آلیاژها و ترکیب شیمیایی آنها آورده شده است.

سوپر آلیاژهای دارای ترکیب شیمیایی مناسب را می‌توان با آهنگری و نورد به اشکال گوناگون در آورد. ترکیب‌های شیمیایی پر آلیاژتر معمولاً به صورت ریخته‌گری می‌باشند. ساختارهای سرهم بندی شده را می‌توان با جوشکاری یا لحیم‌کاری بدست آورد، اما ترکیب‌های شیمیایی که دارای مقادیر زیادی از فازهای سخت کننده هستند، به سختی جوشکاری می‌شوند. خواص سوپر آلیاژها را با تنظیم ترکیب شیمیایی و فرآیند (شامل عملیات حرارتی) می‌توان کنترل کرد و استحکام مکانیکی بسیار عالی درمحصول تمام شده بدست آورد.

1-2- مروری کوتاه بر فلزات با استحکام در دمای بالا 

استحکام اکثر فلزات در دماهای معمولی به صورت خواص مکانیکی کوتاه مدت مانند استحکام تسلیم یا نهایی اندازه‌گیری و گزارش می‌شود. با افزایش دما به ویژه در دماهای بالاتر از 50 درصد دمای نقطه ذوب (بر حسب دمای مطلق) استحکام باید بر حسب زمان انجام اندازه‌گیری بیان شود. اگر در دماهای بالا باری به فلز اعمال شود که به طور قابل ملاحظه‌ای کمتر از بار منجر به تسلیم در دمای اتاق باشد، دیده خواهد شد که فلز به تدریج با گذشت زمان ازدیاد طول پیدا می‌کند. این ازدیاد طول وابسته به زمان خزش نامیده می‌شود و اگر به اندازه کافی ادامه یابد به شکست (گسیختگی) قطعه منجر خواهد شد. استحکام خزش یا استحکام گسیختگی (در اصطلاح فنی استحکام گسیختگی خزش یا استحکام گسیختگی تنشی نامیده می‌شود) همانند استحکام‌های تسلیم و نهایی در دمای اتاق یکی از مولفه‌های مورد نیاز برای فهم رفتار مکانیکی ماده است. در دماهای بالا استحکام خستگی فلز نیز کاهش پیدا می‌کند. بنابراین برای ارزیابی توانایی فلز با در نظر گرفتن دمای کار و بار اعمال شده لازم است، استحکام‌های تسلیم و نهایی، استحکام خزش، استحکام گسیختگی و استحکام خستگی معلوم باشند. ممکن است به خواص مکانیکی مرتبط دیگری مانند مدول دینامیکی، نرخ رشد ترک و چقرمگی شکست نیز نیاز باشد. خواص فیزیکی ماده مانند ضریب انبساط حرارتی، جرم حجمی و غیره فهرست خواص را تکمیل می‌کنند.

1-3- اصول متالورژی سوپر آلیاژها 

سوپر آلیاژهای پایه آهن، نیکل و کبالت معمولاً دارای ساختار بلوری با شکل مکعبی با سطوح مرکزدار (FCC) هستند. آهن و کبالت در دمای محیط دارای ساختار FCC نیستند. هر دو فلز در دماهای بالا یا در حضور عناصر آلیاژی دیگر دگرگونی یافته و شبکه واحد آنها به FCC تبدیل می‌شود. در مقابل، ساختمان بلوری نیکل در همه دماها به شکل FCC است. حد بالایی این عناصر در سوپر آلیاژها توسط دگرگونی فازها و پیدایش فازهای آلوتروپیک تعیین نمی‌شود بلکه توسط دمای ذوب موضعی آلیاژها و انحلال فازهای استحکام یافته تعیین می‌گردد. در ذوب موضعی بخشی از آلیاژ که پس از انجماد ترکیب شیمیایی تعادلی نداشته است در دمایی کمتر از مناطق مجاور خود ذوب می‌شود. همه آلیاژها دارای یک محدوده دمایی ذوب شدن هستند و عمل ذوب شدن در دمای ویژه‌ای صورت نمی‌گیرد، حتی اگر جدایش غیر تعادلی عناصر آلیاژی وجود نداشته باشد. استحکام سوپر آلیاژها نه تنها بوسیله شبکه FCC و ترکیب شیمیایی آن، بلکه با حضور فازهای استحکام دهنده ویژه‌ای مانند رسوب‌ها افزایش می‌یابد. کار انجام شده بر روی سوپر آلیاژ (مانند تغییر شکل سرد) نیز استحکام را افزایش می‌دهد، اما این استحکام به هنگام قرارگیری فلز در دماهای بالا حذف می‌شود.

تمایل به دگرگونی از فاز FCC به فاز پایدارتری در دمای پایین وجود دارد که گاهی در سوپر آلیاژهای کبالت اتفاق می‌افتد. شبکه FCC سوپر آلیاژ قابلیت انحلال وسیعی برای بعضی عناصر آلیاژی دارد و رسوب فازهای استحکام دهنده (در سوپر آلیاژهای پایه آهن- نیکل و پایه نیکل) انعطاف‌پذیری بسیار عالی آلیاژ را به همراه دارد. چگالی آهن خالص gr/cm3 87/7 و چگالی نیکل و کبالت تقریباً gr/cm3  9/8 می‌باشد. چگالی سوپر آلیاژهای پایه آهن- نیکل تقریباً gr/cm3 3/8-9/7 پایه کبالت gr/cm3 4/9-3/8 و پایه نیکل gr/cm3 9/8-8/7 است.

چگالی سوپر آلیاژها به مقدار عناصر آلیاژی افزوده شده بستگی دارد. عناصر آلیاژی Cr, Ti و Al چگالی را کاهش و Re, W و Ta آنرا افزایش می‌دهند. مقاومت به خوردگی سوپر آلیاژها نیز به عناصر آلیاژی افزوده شده به ویژه Cr, Al و محیط بستگی دارد.

دمای ذوب عناصر خالص نیکل، کبالت و آهن به ترتیب 1453 و 1495 و 1537 درجه سانتی‌گراد است. دمای ذوب حداقل (دمای ذوب موضعی) و دامنه ذوب سوپر آلیاژها، تابعی از ترکیب شیمیایی و فرآیند اولیه است. به طور کلی دمای ذوب موضعی سوپر آلیاژهای پایه کبالت نسبت به سوپر آلیاژهای پایه نیکل بیشتر است. سوپر آلیاژهای پایه نیکل ممکن است در دمای oC1204 از خود ذوب موضعی نشان دهند. انواع پیشرفته سوپر آلیاژهای پایه نیکل تک بلور دارای مقادیر محدودی از عناصر کاهش دهنده دمای ذوب هستند و به همین لحاظ، دارای دمای ذوب موضعی برابر یا کمی بیشتر از سوپر آلیاژهای پایه کبالت هستند.

دانلود کامل تحقیق ریخته گری فولاد