مقاله بررسی اكستروژن آلیاژها
تحقیق بررسی اكستروژن آلیاژها;پژوهش بررسی اكستروژن آلیاژها;مقاله بررسی اكستروژن آلیاژها;دانلود تحقیق بررسی اكستروژن آلیاژها;بررسی اكستروژن آلیاژها;اكستروژن; آلیاژ
مقاله بررسی اكستروژن آلیاژها در 12 صفحه ورد قابل ویرایش
مقدمه :
اكستروژن جزء فرآیندهای شكل دهی است كه درمقایسه با دیگر فرآیندهای شكل دهی ماند فورجینگ از عمر كمتری برخوردار است . الكساندر دیك (Alexander Dick) با بكارگیری فولادهای ابزار كه می توانند در دماهای كاری بالا مقاومت خوبی از خود نشان دهند راه را برای اكستروژن آلیاژها باز كرد و اساس اكستروژن مدرن را بنا نهاد . كارهای اولیه در اكستروژن پودر فلزات مربوط به اواخر دهه 1950 است كه به كمك آن توانستند قطعات بریلیمی مورد استفاده در نیروگاههای هسته ای با داكتیلیته كنترل شده تولید نمایند [1] . اكستروژن پودرهای آلیاژسازی مكانیكی شده برای اولین بار توسط بنجامین (Benjamin) گزارش شده است . وی سوپرآلیاژ پایه نیكل تقویت شده با اكسیدیتریم را از این طریق تولید نموده است . در كشور سوئد نیز با استفاده از اكستروژن گرم پودر فولاد زنگ نزن تیوبهای بدون درز تولید گردید [2] . درطول دو دهه اخیر توجه زیادی به توسعه مواد پراكنده سخت شده حاوی اكسید یا كاربید در آلومینیم كه برای استفاده در دمای بالا مناسبند شده است [3] . با پیشرفتهای بدست آمده آلیاژهای آلومینیوم به خصوص Al-Ti جایگزین مناسبی برای آلیاژهای پایه Ni Ti هستند [4 5] .
دو مكانیزم اصلی برای اكستروژن وجود دارد : مستقیم و معكوس شكل1 در اكستروژن مستقیم ، سنبه قطعه كار را فشار می دهد و با عبور قطعه كار از قالب، سطح مقطع آن كاهش می یابد . در اكستروژن معكوس قطعه كار نسبت به مخزن اكستروژن ثابت می ماند و اصطكاكی بین قطعه كار و محفظه اكستروژن وجود ندارد . از هردو روش می توان برای اكستروژن پودر فلزات استفاده كرد . اكستروژن پودر روشی برای تولید مقاطعی است كه از سایر روشها نمی توان بدست آورد . ساخت لوله های بی درز ، سیمها و مقاطع پیچیده با اكستروژن پودر معمول است . اكستروژن پودر یك فرایند پرهزینه است اما همگن بودن محصول و یكسان بودن فرایند برای ساخت محصول در بسیاری موارد آن را یك شیوه مطلوب تولید نموده است . اكستروژن پودر می تواند موجب بهبود خواص مكانیكی آلیاژها در مقایسه با محصولات با تركیب مشابه كه با سایر روشها بدست آمده اند گردد . به عنوان مثال این امر درتولید آلیاژهای Al-Si-X دیده شده است . [6] . البته اكستروژن پودر می تواند بعنوان مرحله اولیه تولید قطعه درنظر گرفته شود و بعد از این مرحله روی قطعات ، دیگر فرآیندهای شكل دهی اعمال گردد . مثلا در یكی از تحقیقات انجام شده كامپیوزیت Al6061 تقویت شده با SiC را با اكستروژن پودر تهیه كردند و بعد به وسیله نورد آن را به شكل موردنظر در آورند و با انجام عملیات حرارتی مختلف خواص محصول را بررسی نمودند [7] .
یكی از آلیاژهایی كه اخیرا به كمك متالوژی پودر تهیه می شوند و به شدت موردتوجه می باشند آلیاژها زمینه آلومینیومی هستند . البته دیگر فلزات مانند فولادهای ابزاری ، سوپر آلیاژها ، تیتانیوم ، مس ، … و آلیاژهای آنها نیز با این روش شكل داده می شوند كه در ابزارسازی و هوا فضا قابل استفاده است .
تغییرشكل برشی همراه با فشار منجر به شكست لایه های اكسیدی وسایر فیلم روی سطح ذرات شده و موجب پیوندهای مناسب بین ذرات خواهد شد . بدین دلیل اكستروژن پودرهای آلومینیوم كه دارای لایه های اكسیدی زیادی است یك كار مفیدی است . تحقیقات روی مواد با خواص بهبود یافته و قابل استفاده در دماهای بالا یكی دیگر از توانایی های اكستروژن پودر محسوب می شود . سیستم های فلزی همراه با فازهای پراكنده غیرفلزی شامل اكسیدها و كاربیدها و نیتریدها و یا فازهای بین فلزی از آن جمله اند . از اكستروژن پودر می توان برای تولید ماكروكامپوزیت ها و میكوركامپوزیت ها استفاده نمود جزء تقویت كننده هم می تواند حین فرآیند و توسط واكنش های متالوژیكی بوجود آید و یا اینكه به عنوان یك جزء جداگانه به مخلوط پودر اضافه شود . كامپوزیت های تقویت شده با ذرات خاص به علت استحكام ، مدول ویژه بالا ، مقاومت به سایش بهتر و پایداری حرارتی انگیزه زیادی برای توسعه و ساخت دارند . آنها را می توان از طریق ریخته گری یا متالوژی پودر تهیه نمود . روش ریخته گری یك روش ساخت نسبتا كم هزینه است اما در عین حال در این روش بین زمینه فلزی و عامل تقویت كننده واكنش دیده می شود كه تا حد زیادی خواص كامپوزیت را تحت تأثیر خود قرار می دهد . استفاده از متالوژی پودر اگر چه پرهزینه تر است ولی بهبود دهنده خواص مكانیكی است [8] . علاوه بر كامپوزیت ها همراه با خواص خوب و كاربردهایشان یكدسته دیگر از موادی كه می توانند تحت اكستروژن پودر قرارگیرند آلیاژهای بین فلزی اند . در گروه آلیاژهای زمینه آلومینیوم مهمترین آنها ، آلیاژ Al-Ti كه به دلیل ویژگیهای خاصی كه دارد به شدت موردتوجه است . درقسمتهای بعدی در این مورد بیشتر صحبت خواهد شد .
مزایای استفاده از قوطی در روش سوم :
– جداسازی ماده اصلی از اتمسفر و مواد روانكار .
– جداسازی موادسمی مثل بریلیم و اورانیوم برای حمل و نقل ایمن .
– كپسوله كردن پودرهای كروی و سایر پودرهایی كه فشرده كردن آنها برای به شكل بیلت در آوردن مشكل است .
– بهبود حركت و سیلان فلز برای عبور از فصل مشترك قالب با انتخاب صحیح ماده قوطی .
– جداسازی مواد اصلی از قالب اكستروژن و ناحیه برشی شدید كه برای مواد با انعطاف پذیری كم حائظ اهمیت است .
در ابتدا فشار بصورت خطی با حركت نسبه افزایش می یابد تا بیلت كاملا مخزن اكستروژن را پر كند . به محض اینكه قطعه كاملا شروع به سیلان از داخل قالب نمود فشار به ماكزیمم خود می رسد كه به عنوان فشار عبور از قالب (break trough) شناخته می شود . در اكستروژن معكوس با جلو رفتن سنبه فشار اكستروژن به یك حالت پایدار می رسد . در اكستروژن مستقیم فشار به طور پیوست كاهش می یابد كه بعلت كاهش اصطحكاك بین بیلت و مخزن اكستروژن بدلیل كاهش سطح تماس بین آنهاست . ثابت بودن فشار در اكستروژن معكوس به این دلیل است كه هیچ حركت نسبی و درنتیجه هیچ اصطحكاكی بین بیلت و مخزن اكستروژن وجود ندارد . افزایش ناگهانی فشار پایانی نیز به علت مقاومت فرآینده سیلان بیلت باقیمانده و شروع مرحله دوم اكستروژن است . این تأثیر ممكن است بوسیله جا ماندن موادمصرفی بین بیلت و سنبه كه تمیز شدن قالب بوسیله بیلت را ناشی می شود ایجاد شود .
فشار اكستروژن تابعی از تنش تسلیم ماده ، دما ، اصطحكاك ، نرخ كرنش و تغییر شكل است .
