این فایل دارای فرمت  word  می باشد.

 

 

 

موضوع: گزارش کارآموزی در کارخانه ذوب فلزات ایمن کار ریخته گری

 

 

 

فهرست مطالب

 

 

مقدمه

 

مشخصات فيزيكي                         

 

مشخصات ريخته گري ذوب                

 

تقسيم بندي آلياژها                           

 

آلياژسازها (Hardeners)                      

 

كنترل تركيب                              

 

برگشتي ها و قراضه ها                        

 

گاززدايي Degassing                          

 

اكسيژن زدايي                          

 

احياء كننده ها                     

 

فلاسك هاي گازي                        

 

تصويه : فيلتر كردن                         

 

جوانه زاها Grainrefiners                      

 

آلومينيوم مس                          

 

توليد آلياژ                             

 

آلومينيوم –سيليسيم                       

 

توليد آلياژ                      

 

ماهيچه                              

 

- قسمت ماهيچه سازي                      

 

- قسمت ريخته گري                      

 

-سالن ويبراسيون                      

 

-مراحل سنگ زني و تراشكاري                  

 

-تست عمليات حرارتي                      

 

-كوره aging                            

 

-قسمت كنترل                           

 

-مرحله شستشو                         

 

 

 

 

مشخصات فيزيكي

 

آلومينيم يكي از عناصر گروه سديم در جدول تناوبي است كه با تعداد پروتون 13 و نوترون 14 طبقه بندي الكتروني آن به صورت زير مي باشد :

 

(1S2);(2S2)(2P6);(3S2)(3P1)                                   

 

كه در نتيجه مي توان علاوه بر ظرفيت 3 ، ظرفيت 1 را نيز در بعضي شرايط براي آلومينيم در نظر گرفت .

 

آلومينيم از يك نوع ايزوتوپ تشكيل شده است و جرم اتمي آن در اندازه گيري هاي فيزيكي 9901/26 و در اندازه گيري هاي شيميايي 98/26 تعيين گرديده است . شعاع اتمي اين عنصر در 25 درجه سانتي گراد برابر 42885/1 آنگسترم و شعاع يوني آن از طريق روش گلداسميت برابر A57/0 بدست آمده است كه در ساختمان FCCو بدون هيچ گونه تغيير شكل آلوتروپيكي متبلور مي شود .

 

مهمترين آلياژ هاي صنعتي و تجارتي آلومينيم عبارت از آلياژ هاي اين عنصر و عناصر دوره تناوبي سديم مانند منيزيم ، سيليسيم و عناصر دوره وابسته تناوب مانند مس و يا آلياژ هاي توام اين دو گروه است .

 

(Al-CuMgSi);(Al-CuMg);(Al-SiMg);(Al-Cu);(Al-Si);(Al-Mg)

 

سيليسيم و منيزيم با اعداد اتمي 14 و12 همسايه هاي اصلي آلومينيم         مي باشند و بسياري از كاربرد هاي تكنولوژيكي آلومينيم بر اساس چنين همسايگي استوار است .

 

ثابت كريستالي آلومينيم A0414/4 = a  و مطابق شرايط فيزيكي قطر اتمي آن 8577/2 = dAlمي باشد . بديهي است حلاليت آلومينيم به نسبت زيادي به قطر اتمي بستگي دارد و مطابق آنچه در مباحث متالوژي فيزيكي بيان       مي گردد ، اختلاف قطر اتم هاي حلال و محلول نبايد از 15 % تجاوز نمايد ، در حالي كه شكل ساختماني و الكترون هاي مدار آخر نيز در اين حلاليت بي تاثير نيستند .

 

مشخصات ريخته گري و ذوب

 

آلومينيم و آلياژ هاي آن به دليل نقطه ذوب كم و برخورداري از سياليت بالنسبه خوب و همچنين گسترش خواص مكانيكي و فيزيكي در اثر آلياژ سازي و قبول پديده هاي عمليات حرارتي و عمليات مكانيكي ، در صنايع امروز از اهميت زيادي برخور دارند و روز به روز موارد مصرف اين آلياژ ها توسعه مي يابد . عناصر مختلف مانند سيليسيم ، منيزيم و مس در خواص ريخته گري و مكانيكي اين عنصر شديداً تأثير مي گذارند و يك رشته آلياژ هاي صنعتي پديد مي آورند كه از مقاوت مكانيكي ، مقاوت به خورندگي و قابليت ماشين كاري بسيار مطلوب برخوردارند . قابليت جذب گاز و فعل و انفعالات شيميايي در حالت مذاب از اهم مطالبي است كه در ذوب و ريخته گري آلومينيم مورد بحث قرار مي گيرد .

 

 تقسيم بندي آلياژ ها

 

آلياژ هاي آلومينيم در اولين مرحله به دو دسته تقسيم مي گردند :

 

الف ) آلياژ هاي نوردي (Wrought Alloys)كه قابليت پزيرش انواع و اقسام كارهاي مكانيكي ( نورد ، اكستروژن و فلز گري ) را دارند .

 

ب ) آلياژ هاي ريختگي (Casting   Alloys) كه در شكل ريزي و ريخته گري هاي آلومينيم با گسترش بسيار مورد استفاده اند . آلياژ هاي نوردي كه در مباحث شكل دادن فلزات مورد مطالعه قرار مي گيرند از طريق يكي از روش هاي شمش ريزي (مداوم ، نيمه مداوم ، منفرد ) تهيه             مي گردند و پس از قبول عمليات حرارتي لازم ، تحت تاثير يكي از زوش هاي عمليات مكانيكي به شكل نهايي در مي آيند .

 

آلياژ هاي ريختگي آلومينيم كه مورد بحث اين پروژه نيز مي باشند از طرق مختلف ريخته گري ( ماسه اي ، پوسته اي ، فلزي و تحت فشار )شكل         مي گيرنند و مستقيماً و يا بعد از عمليات حرارتي ( در صورت لزوم )در صنعت استفاده مي شوند .

 

در مورد آلومينيم و ساير آلياژ ها كشور هاي مختلف استاندارد هاي متفاوتي به كار مي برند كه مشخصه درجه خلوص و يا ميزان نا خالصي ها و ساير تركيبات آلياژ مي باشد . استاندارد آلياژ هاي آلومينيم علاوه بر مشخصه هاي ارقامي كه در جداول 1 و 2  درج گرديده است به كمك رنگهاي اصلي نيز آنجام مي گيرد . نمونه چنين رنگهايي در استاندارد انگليسي عبارت است از :

 

آلومينيم خالص              رنگ سفيد

 

آلومينيم ـ مس                  رنگ سبز

 

آلومينيم ـ منيزيم                 رنگ سياه

 

آلومينيم ـ مس ـ نيكل              رنگ قهوه اي

 

آلومينيم ـ روي ـ مس            رنگ آبي

 

آلومينيم ـ سيليسيم (منيزيم )          رنگ زرد

 

آلومينيم ـ سيليسيم ( مس )         رنگ قرمز 

 

در ايران متأسفانه هنوز استانداردي براي صنايع آلومينيم بكار نمي رود و به رابطه كارخانه با كشور هاي مختلف سيستم هاي متفاوت انگليسي ، امريكايي ، بلژيكي و غيره بستگي دارد. مقايسه استاندارد هاي مختلف جهاني تقريباً مشكل و در مورد آلياژ هاي ريختگي نيز با اندك تفاوت چنين مقايسه اي آمكان پذير مي باشد .

 

آلياژ سازها (Hardeners)

 

اين عناصر كه به نام هاي Temper  Alloys وMaster  Alloysنيز ناميده مي شوند به مقدار زيادي در صنايع ريخته گري آلومينيم به كار           مي روند ، زيرا آلومينيم با نقطه ذوب كم اغلب قادر به ذوب و پذيرش مستقيم عناصر با نقطه ذوب بالا نيست (مس 1083 درجه ، منگنز 1244 درجه ، نيكل 1455 درجه ، سيليسيم 1415 درجه ، آهن 1539 درجه و تيتانيم 1660درجه سانتي گراد ) . همچنين عناصر ديگري كه نقطه ذوب بالا ندارند ، داراي فشار بخار وشدت تصعيد و اكسيداسيون مي باشند كه در صورت استفاده مستقيم درصد اتلاف اين عناصر شديدا افزايش مي يابد          ( منيزيم ، روي ) . تركيب شيميايي و نقطه ذوب بعضي از آلياژ ها كه در صنايع آلومينيم به كار مي رود .مشخصات متالوژيكي آلياژ ها در فصل جداگانه اي مورد مطالعه قرار خواهد گرفت . تهيه آلياژ ساز ها معمولا در كار گاههاي ريخته گري نيز انجام مي گيرد در اين مواقع اغلب روش هاي زير مورد استفاده است .

 

معمولا قطعات عنصر دير ذوب را ريز نموده و در فويل هاي الومينيمي پيچيده و يا در شناور هاي گرافيتي قرار داده ودر داخل مذاب الومينيم (800 درجه تا 850 درجه تحت فلاكس )فرو مي برند و سپس آن را به هم ميزنند.

 

در بعضي موارد ودر صورت امكان از دو كوره ذوب استفاده مي نمايند و بعد از ذوب دو عنصر ،آن ها را باهم مخلوت ميكنند. اين عمل در مورد اجسامي كه تا 1100 درجه سانتي گراد نقطه ذوب دارند مقرون به صرفه است ولي در مورد عناصر با نقطه ذوب بالا عملا مشكلاتي را فراهم ميكند.

 

گاز زدايي (Degassing)

 

همانگونه كه در مباحث قبل و كتاب اصول ريخته گري تشريح گرديده است گاز هاي محلول در مايع بعد از انجماد به دليل تنش سطحي مذاب و عدم امكان خروج كامل به صورت حباب هايي با اندازه هاي مختلف در قطعه ريخته شده باقي مي مانند كه خواص مكانيكي و وزن مخصوص قطعه را شديدا كاهش مي دهند . در مورد ذوب آلياژ هاي آلومينيم ، هيدروژن  تنها گازي است كه به صورت محلول در مايع و حباب در جامد ظاهر مي گردد و از اين رو عمليات گاز زدايي (هيدروژن زدايي ) در ذوب آلومينيم و آلياژ هاي آن از اهميت خاص برخوردار است . ميزان حلاليت هيدروژن در مذاب آلومينيم به درجه حرارت و فشار خارج ( نسبت به فشار داخل ) بستگي دارد و همين امر پايه و اساس گاز زدايي آلومينيم را تشكيل مي دهد . لذا كنترل درجه حرارت براي اجتناب از جذب گاز كه بايستي حد اقل ممكن باشد اولين عاملي است كه در جريان ذوب مورد توجه قرار مي گيرد . معمولا درجه حرارت مذاب را 720ـ740 درجه سانتي گراد اختيار مي كنند تا علاوه بر تحديد حلاليت گاز از سياليت نسبتا مناسب و ويسكوزيته كم برخوردار باشد .

 

ـ ذوب در خلاء (فشار كم )

 

ذوب در خلاء به دليل عدم وجود گاز هاي محيطي ، علاوه بر تقليل ميزان هيدروژن از شدت اكسيداسيون و امكان وجود ساير تركيبات غير فلزي نيز مي كاهد . مهمترين اصل در اين روش تقليل فشار خارجي است كه در نتيجه حلاليت هيدروژن را به نسبت زيادي تقليل مي دهد . اين روش در صنايع امروز در حال توسعه است .

 

ـ گاز زدايي با گاز هاي بي اثر

 

افزودن گاز هاي بي اثر مانند ازت و ارگون باعث آن مي گردد كه فشار نسبي داخل مذاب افزايش پيدا كرده و در نتيجه از حلاليت هيدروژن كاسته شود.

 

آزمايشات رانسلي (Ransley)نشان مي دهد كه چنانچه گاز ارگون يا ازت به مقدار cc1 بر دقيقه به داخل مذاب رانده شود فشار داخلي راندمان استخراج هيدروژن برابر 52% است و چناچه گاز بي اثر برابر دقيقه/cc5 به داخل مذاب دميده مي شود :

 

بايستي توجه داشت كه كه در آن aدرصد هيدروژن در مخلوط گازي      مي باشد و از اين رو گاز هاي بي اثر مانند ارگون ، هليم و ازت (در صورت عدم وجود منيزيم )  مي توانند به عنوان مواد دگازر به كار روند .

 

آلومينيم مذاب معمولا توسط آرگون خشك براي تقليل فشار خارجي         ( افزايش فشار داخلي )به نسبت   گاز زدايي مي شود كه در نتيجه مقدار هيدروژن را از 34/0 سانتي متر مكعب بر 100 گرم به 034/0تقليل مي دهد و معمولا اين عمل در كوره هاي بوته اي ثابت توسط كپسول هاي گاز ارگون (مخلوط گازي ) انجام مي شود .

 

تركيب فلوئور مضاعف سديم سيليسيم( Na2SiF6)  نيز كه در درجه حرارت مذاب تجزيه مي شود و گاز {F4Si } را كه نسبت به مذاب آلومينيم بي اثر است ، توليد مي كند نيز با همان نتايج گاز هاي ازت و ارگون روبرو است جز آنكه سديم حاصل نمي تواند در آلياژ هاي منيزيم دار به كار رود .

 

 

 

 

 

اكسيژن زدايي ،خارج كردن مواد غير فلزي Fluxing

 

فلاكس ها ، موادي هستند كه براي افزايش كفيت مذاب و تقليل مواد تركيبي (غير فلزي) بدون تغيير كلي در تركيب آلياژ و يا با اندكي تغيير به كار         مي روند .

 

چگونگي فعل و انفعال فلاكس و مذاب و چگونگي خروج اكسيد ها از آن هنوز مورد ترديد و بحث مي باشد زيرا پايداري اكسيد آلومينيم مانع از آن است كه خروج اين عنصر از مذاب به سهولت خروج اكسيد آهن و اكسيد مس انجام پذيرد .

 

نظرات مختلف تركيبي ( شيميايي ) و مكانيكي هنوز به قوت خود باقي است و مهم تر از همه نظريه وست (West) ميباشد مبني بر اينكه فلاكس ها در فصل مشترك تركيبات و مذاب قرار گرفته و به سهولت آنها را از هم جدا مي نمايند .

 

فلاكس ها و كاربرد آنها بسيار متنوع مي باشد تقسيم بندي هاي مختلفي در مورد آنان انجام گرفته است كه مؤلف تقسيم بندي زير را در مورد آلياژ هاي آلومينيم  مناسب تشخيص مي دهد :

 

1ـ احياء كننده ها (فلزات )

 

2ـ فلاكس هاي گازي

 

3ـ فلاكس هاي جامد محلول و يا نمك ها

 

قبل از تشريح انواع فلاكس ها توضيح اين نكته ضروري است كه اغلب تركيبات فلاكس ها داراي مواد گاز زدا نيز مي باشد و از اين رو فلاكس ها براي منظور هاي مختلف و يا گاز زدايي و خارج كردن مواد غير فلزي و حفاظت مذاب ، تواما به كار ميروند و در صنايع ذوب آلومينيم از اهميت ويژه برخوردار اند .   

 

  احياء كننده ها

 

اكسيد آلومينيم به سهوات توسط عناصر ديگر احياء مي شود و فقط عناصر محدودي مانند كلسيم ، منيزيم، ليتم و برليم قادر به احياء آلومينيم مي باشند . ولي اكسيد هاي كلسيم و منيزيم به سرعت با اكسيد آلومينيم تركيب مي شده و اكسيد هاي مضاعف (اسپينل ) تشكيل مي دهند و از اين رو براي خروج اكسيدهاي آلومينيم اثرات منفي ندارد . در مقابل برليم بريا كليه آلياژ هاي آلومينيم و به خصوص آلومينيم ، منيزيم توصيه شده است .

 

اكسيد برليم علاوه برقابليت احياء اكسيد هاي آلومينيم و منيزيم ، مي تواند اكسيد فيلم غير متخلخل در سطح مذاب تشكيل دهد و مانع از اكسيده شدن بيشتر مذاب شود .

 

با توجه به اين كه فاكتور تخلخل BeOبرابر 4 مي باشد در حالي كه اين فاكتور براي نزديك 2 و براي MgO8/0است ،چگونگي حفاظت سطح مذاب توسط اكسيد فيلم مشخص مي گردد .

 

برليم در شمش ها و قطعات آميژن با 5/1% برليم و يا به صورت تركيب  به مذاب اضافه مي گردد .

 

ليتيم نيز كه به صورت ليتيم فلزي و يا فلوئور ليتيم Fli به مذاب آلومينيم افزوده مي شود ، در تقليل مقدار اكسيد هاي آلومينيم و منيزيم تاثير بسياري دارد . ول مشخصات كلي آن از بلريم نا مطلوب تر است ، زيرا قادر به تشكيل اكسيد غير متخلخل است و محافظت فلز را مانند برليم انجام         نمي دهد و از طرف ديگر به دليل نقطه ذوب پايين ممكن است در مذاب حل شود   

 

در خاتمه اين مبحث لازم به توضيح است كه عناصري قادر به احياء و استفاده در صنايع ذوب آلومينيم هستند كه مشخصات زير را داشته باشند :

 

1ـ نقطه ذوب و تبخير بالا

 

2ـ وزن اتمي كم

 

3ـ وزن مخصوص كم

 

4ـ قطر اتمي كوچك

 

و در بين عناصر ، برليم مشخصات فوق را به طور كامل دارد و از اين رو استفاده از آن در صنايع آلومينيم بيش از عناصر ديگر به عمل مي آيد .

 

فلاكس هاي گازي

 

اكسيد ها و مواد غير فلزي شناور در مذاب مي تواند با فلاكس هاي گازي فعال مانند و يا تركيبات قابل تبخير مانند از مذاب خارج مي شوند . گرچه عناصر فوق براي گاز زدايي به كار مي روند ولي در جريان خروج از مذاب قادرنند بسياري از مواد غير فلزي و آخال ها را به طريق مكانيكي به همراه  خود به سطح مذاب انتقال دهند .بهر صورت عمل دگازين با كلرور ها وتركيبات كار تاثيربسيار زيادي در خارج كردن مواد ناخواسته از آلومينيم مذاب دارند ولي بايستي توجه كرد كه استفاده از اين مواد اغلب با خورندگي بوته و ايجاد گاز سمي روبرو مي باشد . فلاكس هاي حاوي كلر باعث اتلاف شديد منيزيم در مذاب مي گردد و از اين رو در مورد آلياژ هاي آلومينيم –منيزيم بيشتر از كلرور منيزيم استفاده مي كنند وبه صورت مايع عمل فلاكسينگ را انجام مي دهد .

 

گاز هاي بي اثر مانند ازت و آرگون تاثير كمي در تصفيه مذاب از مواد نا خواسته دارند و از اين رو عمل فلاكس هاي كلروره بيشتر در ايجاد تركيب مي باشد كه قادر است در فصل مشترك اكسيدها و مواد مذاب قرار گرفته و همراه خود  ، آنها را استخراج مي سازد .

 

انواع و اقسام كلر ور ها و فلاكس هاي قابل تبخير در ذوب آلومينيم به كار مي روند كه مهمترين آنها عبارتند از :

 

استفاده از فلاكس هاي مختلف بايستي متناسب با تركيب شيميايي آلياژ باشد و در غير اين صورت نا خالصي هاي فلزي در آلياژ افزايش مي يابند :

 

هگزاكلرواتان ، جامد مي باشد ولي در درجه حرارت مذاب تجزيه شده و با آلياژ تركيب مي شود در اين حالت يكي و يا تمام فعل و انفعالات زير امكان پذير مي باشد .

 

تصفيه : فيلتر كردن

 

به دلايل اشكالات متالوژيكي ناشي از مصرف فلاكس ها ، سيستم فيلتر كردن در صنايع الومينيم توسعه روز افزون يافته است و اين امر با استفاده از مواد متخلخل در سيستم هاي راهگاهي و يا در مخازن نگهداري مذاب و يا در سيستم هاي فيلتر مجزا انجام مي گيرد كه هر يك در نوع خود از مزايا و محدوديت هايي بر خوردار است .

 

استفاده از فيبر هاي شيشه اي در قسمت هاي مختلف راهگاه ، از ابتدايي ترين سيستم فيلتر كردن مذاب آلومينيم مي باشد . همچنين 3 روش عمده فيلتر كردن به نام هاي 94AlCoa   و 469AlCoa  ، هر يك داراي مشخصات متفاوتي است كه روش عمده در آنها عبور مذاب از ميان مواد نسوز و بي تاثير مي باشد كه اغلب اين مواد با فلاكس پوشيده شدند و يا آنكه عمل فيلتر ، فلاكس و دگازين تواما در آنها انجام مي گيرد . 

شما هم می توانید در مورد این فایل نظر دهید.