دست یابی به شرایط مطلوب و شبیه سازی فرآیند ریخته گری نیمه جامد آلیاژ آلومینیم با سطح شیب دار
چکیده
فرآیندهای شکل دهی نیمه جامد شامل ریخته گری آلیاژ فلزی در حالت نیمه جامد برای تولید قطعه یا تولید شمش مناسب برای آهنگری می باشد. با توجه به مزایای فرآیندهای شکل دهی در حالت نیمه جامد، محققان همواره به دنبال بهینه سازی این فرآیندها بوده اند. شمش های مورد استفاده در فرآیندهای شکل دهی نیمه جامد باید دارای ذرات ریز و کروی فاز اولیه جامد باشند. یکی از روش های تولید این گونه شمش ها روش سطح شیب دار خنک شونده است که روشی نسبتاً ساده، ارزان و با سرعت بالا می باشد. به علت تعدد پارامترهای تاثیرگذار بر ریزساختار در فرآیند شکل دهی نیمه جامد به روش سطح شیب دار از جمله دمای بارریزی، زاویه و طول سطح و نیز اثر متقابل آنها بر روی هم تحلیل این فرآیند مشکل است. از این رو شبیه سازی فرآیند ضروری به نظر می رسد. در این پژوهش فرآیند سطح شیب دار با نرم افزار flow-3d شبیه سازی می شود و با بررسی تاثیر پارامترهای دمای بارریزی، زاویه و طول سطح بر زمان حضور دوغاب روی سطح (tr)، کسر جامد دوغاب خروجی، نرخ برش و انرژی تلاطم نحوه تاثیر پارامترهای مذکور بر ریزساختار تحلیل می شود. مقایسه نتایج حاصل از آزمایشات تجربی با نتایج شبیه سازی نشان می دهد که برای داشتن ریزساختار مناسب، نرخ برش و انرژی تلاطم باید تا حد امکان بالا باشد، در حالی که کسرجامد دوغاب خروجی بین 30 تا 35 درصد می باشد. شبیه سازی نشان می دهد با پله دار کردن سطح شیب دار می توان به ریزساختار با ذرات فاز اولیه ? با قطر متوسط کوچکتر و کرویت بیشتر دست یافت. با انجام شبیه سازی سطح شیب دار پله دار با مقادیر مختلف پارامترهای دمای بارریزی، زاویه و طول سطح مشخص شد که بهترین ریزساختار در زاویه سطح 60 درجه و با دمای بارریزی c °650 یا c °680 و با طول سطح mm500 یا mm600 به دست می آید. بررسی نتایج حاصل از آزمایشات تجربی در این چهار حالت نشان می دهد بهترین ریزساختار با دمای بارریزی c °680 و با طول سطح mm500 به دست می آید. در این حالت اندازه دانه mµ 71 و فاکتور شکل 79/0 می باشد که بهتر از حالت بهینه سطح شیب دار بدون پله است.