بررسی عاملی روش ریخته‌گری سطح شیب‌دار خنک شونده بر ریزساختار و مقادیر سختی آلیاژ آلومینیم ‏A380‎

نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، واحد خمینی‌شهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد خمینی شهر

10.22034/frj.2018.106034.1009

چکیده

آلیاژ آلومینیم 380A با حدود 5/8 درصد سیلیسیم و بازه دمائی مناسب، آلیاژی مطلوب برای تولید قطعات مختلف با استحکام مناسب و وزن کم است. همچنین با توجه به کاربرد وسیع این آلیاژ در صنایع مختلف نظیر صنایع خودروسازی و صنایع هوا فضا، استفاده از روش‌هایی جهت بهبود خواص مکانیکی این آلیاژ، می­تواند به توسعه کاربرد آن کمک شایانی نماید. در فرآیندهای شکل‌دهی نیمه‌جامد، با اعمال تنش برشی به آلیاژ به دلیل شکسته­شدن ریزساختار، این خواص بهبود می‌یابد. هدف اصلی در این تحقیق، بهبود ریزساختار و خواص مکانیکی و تعیین سطوح مطلوب متغیرهای دمای بارریزی و طول سطح شیب‌دار در ریخته‌گری نیمه‌جامد آلیاژ آلومینیم 380A با کمک سطح شیبدار خنک­کننده است. قطر دانه‌ها، سختی و میزان تخلخل در نمونه‌ها به عنوان مشخصه‌های مهم خروجی در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفتند. بررسی ریزساختاری آلیاژ آلومینیم 380A در این پژوهش نشان داده است که از میان سه دمای بارریزی مختلف، دمای C°605 در طول بارریزی 60 سانتیمتر و همراه با عبور مایع خنک‌کننده، مناسب‌ترین حالت ریخته‌گری برای این آلیاژ است. چرا که در این دما ضمن برخورداری از کمترین قطر دانه mµ32، بیشترین افزایش مقدار سختی یعنی HB98 حاصل شد. دلیل آن را می‌توان به تاثیر هم زمان نرخ تنش برشی و مدت زمان اعمال آن مربوط کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Parametric Investigation of Cooling Slope Casting Method on the ‎Microstructure and Hardness Values of Al-A380 Alloy

نویسندگان [English]

  • Nader Raki 1
  • Amin Kolahdooz 2
1 M.Sc. Student, Department of Mechanical Engineering, Khomeinishahr Branch, Islamic Azad University, Khomeinishahr, Isfahan, Iran. ‎
2 Assistant Professor, Young Researchers & Elite Club, Khomeinishahr Branch, Islamic Azad University, Khomeinishahr, Isfahan, Iran.‎
چکیده [English]

A380 Aluminum alloy is suited for producing of different parts with proper strength and low weight because of having 8.5% silica and a suitable temperature range. Also, due to the wide usage of Al-A380 alloy in various industries such as automobile and aerospace industries, the use of some methods to improve the mechanical properties of this alloy can help to develop its applications. In the process of semisolid forming, by applying shear stress on alloy, dendritic structures converted to the globular ones that have better properties than the structure of common casting. The main objective of this study is to improve the microstructure and mechanical properties and determine the desired levels of propagation temperature and slope length in a semi-solid casting of Al-A380 alloy with the aid of a cooling slope method. The grain diameter, hardness and porosity in the samples were considered as important output characteristics in this study. Investigation of the microstructure of Al-A380 alloy in this study showed that the temperature of 605°C on the 600mm length and using the coolant system is the most appropriate casting that can be the best condition for this alloy. It is because of in this temperature the least grain diameter (32µm) is made. The hardness in this condition was obtained around 98HB that can be related to the effect of the shear stress rate.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Semi-Solid Casting
  • Cooling slope plate
  • Al-A380 Alloy
  • Hardness
  • Average Diameter

[1] Fan Z., Semisolid metal processing, International Materials Reviews, 2002, 47, 1-37.

[2] Taghavi F., Ghassemi A., Study on the effects of the length and angle of inclined plate on the thixotropic microstructure of A356 aluminum alloy, Materials and Design, 2009, 30(5) 1762-1767.

[3] Vogel Y., Zhang K., The formation of rosette phase structural evolution during the reheating and semi-solid casting of AlSi7Mg alloy, Journal of materials processing technology, 2003, 137, 195-200.

[4] Hellawel T., Stjohn D.H., Steiberg T., The shear behavior of partially solidified Al-Si-Cu alloys, Materials Science and Engineering A, 2000, 286, 18-29.

[5] Mullis A.M., Growth induced dendritic bending and rosette formation during solidification in a shearing flow, Acta Materialia, 1999, 47, 1783–1789.

[6] Salarfar S., Akhlaghi F., Nili-ahmadabadi M., Influence of pouring conditions in the inclined plate process and reheating on the microstructure of the semisolid A356 aluminum alloy, 8th Int. Conf. on Semisolid Proc. of Alloys and Composites, Cyprus, 2004.

[7] Liu D., Atkinson H.V., Kapranos P., Jirattiticharoean W., Jones,H., Microstructural evolution and tensile mechanical properties of thixoformed high performance aluminium alloys, Material Science Engineering A, 2003, 361, 213-224.

[8] Birol Y., Cooling slope casting and thixoforming of hypereutectic A390 alloy, Journal of Materials Processing Technology, 2008, 20, 200-203.

[9] Sajjadi S.A., Ezatpour H.R., Torabi-Parizi M., Comparison of microstructure and mechanical properties of A356 aluminum alloy/Al2O3 composites fabricated by stir and compo-casting processes, Materials & Design, 2012, 36, 106-111.

[10] Kolahdooz A., Nourouzi S., Bakhshi-Jooybari M., Hosseinipour S.J., Experimental investigation of the effect of temperature in semisolid casting using cooling slope method, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering, 2016, 30(4) 316-325.

[11] Kalpakjian S., Schmid S.R., Manufacturing Processes for Engineering Materials, Fourth Edition, Pearson Education, 2004.

[12] Ahmadabadi N., Pahlevani, M., Babaghorbani, F., Effect of slope plate variable and reheating on the semi-solid structure of ductile cast iron, Tsinghua Science and Technology, 2008, 13(2) 147-151.

[13] Kolahdooz A., Nourouzi S., Bakhshi M., Gorji A., Effective of remelting process Al alloys produced with cooling slope method, 11th National Conference on Manufacturing Engineering, Tabriz University, 2010.

[14] Nourouzi S., Ghavamodini S.M., Baseri H., Kolahdooz A., Botkan M., Microstructure evolution of A356 aluminum alloy produced by cooling slope method, Advanced Materials Research, 2012, 402, 272-276.

[15] Nourouzi S., Baseri H., Kolahdooz A., Ghavamodini S.M., Optimization of semi-solid metal processing of A356 aluminum alloy, Journal of Mechanical Science and Technology, 2013, 27(12) 3869-3874.

[16] Ranjbarpour H., Nourouzi S., Hosseinipour S.J., Effect of Pouring Temperature and Partial Remelting on Microstructure and Wear Properties of A390 Alloy in Slope Cooling Casting, in Persian, Founding Research Journal, 2017, 1(1) 37-46.

]17[ آقاکریمی ح.، غلامی‌پور ر.، شهری ف.، بایگان م.، بررسی اثر پارامترهای ریخته‌گری نیمه­جامد به روش همزدن مکانیکی بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیم 319، دومین همایش بین‌المللی و هفتمین همایش مشترک انجمن مهندسی متالورژی ایران و انجمن ریخته‌گری ایران، سمنان، دانشگاه سمنان، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، 1392.

[18] Botkan M., Nourouzi S., Kolahdooz A., Effect of isothermal stirring parameters on microstructure of Al-A356 alloy, Steel Metal Research, Special Issue of Metal Forming, 2012, 775-778.

[19] Hu Z., Wu G., Xu J., Mo W., Li Y., Liu W., Zhang L., Ding W., Quan J., Chang Y., Dry wear behavior of  rheo-casting Al−16Si−4Cu−0.5Mg alloy, Transaction of Nonferrous Metal Society of China, 2016, 26, 2818-2829.

[20] Kolahdooz A., Nourouzi S., Bakhshi M., Hosseinipour, S.J., Experimental investigation of thixoforging parameters effects on the microstructure and mechanical properties of the helical gearbox cap, Journal of Mechanical Science and Technology, 2014, 28(10) 4257-4265.

[21] Kazemi A., Nourouzi S., Kolahdooz A., Gorji A., Experimental investigation of thixoforging process on microstructure and mechanical properties of the centrifugal pump flange, Journal of Mechanical Science and Technology, 2015, 29(7) 2957-2965.

[22] Zhao Z., Chen Q., Near-liquidus forging, partial remelting and thixoforging of an AZ91D+ Y ‎magnesium alloy, Journal of Alloys and Compounds, 2009, 485(1) 627–636.‎

‎[23] Kolahdooz A., Aminian S., Effects of important parameters in the production of Al-A356 alloy by ‎semi-solid forming process, Journal of Materials Research and Technology, 2018, in press. ‎

‎[24] Damavandi E., Nourouzi S.,  Rabiee S. M., The Effect of Pouring Temperature, Mechanical ‎Vibration and Partial Remelting on Microstructure and Mechanical Properties of Al-A390 Alloy, in Persian, ‎Founding Research Journal, 2018, 2(1) 39-53.‎

‎[25]‎‏ ‏Jiang J., Atkinson  H., Wang V., Microstructure  and mechanical  properties of 7005 aluminum ‎alloy ‎components formed  by thixoforming,  Journal  of Materials Science and Technology, 2017, 33(4) 1-19.‎