در این مقاله تاثیر انواع متغیر های ریخته گری بر روی دانه بندی آلیاژ های آلومینیوم و ورق آلومینیوم مطالعه و بررسی شده است. تحقیقات نشان داده است كه عوامل متعدد و روش های گوناگونی جهت ریز دانگی آلیاژ های آلومینیوم وجود دارد.
ریز دانگی آلیاژ های آلومینیوم به طور عمده به سه روش زیر اتفاق می افتد:
الف- روش های گرمایی شامل: ۱- سرعت سرد كردن، ۲- فوق ذوب و ۳- فشار
ب- روش های شیمیایی شامل: ۱- مواد جوانه زا و ۲- پودر فلزات
ج- روش های دینامیكی شامل: ۱- لرزانش، ۲- حباب های گازی و ۳- پوشش های فرار
در این مقاله عوامل و روش های گوناگون به طور مطلوب بررسی شده و یكی از روش ها كه لرزانش مذاب است، به طور عملی آزمایش گردیده است. به این منظور ۶ نمونه ریخته شده و مورد بررسی های ماكروسكوپی قرار گرفتند. این بررسی ها نشان داد كه در عملیات لرزانش ریز دانگی به صورت بسیار خوبی صورت گرفته است ولی در عین حال سبب افزایش منافذ و برآمدگی شده است.
عموما ساختار های ریز دانه دارای خواص مطلوب تری از ساختار های درشت دانه می باشند. به این منظور همواره ریخته گران به دنبال یافتن روش های برای ریز کردن دانه ها می باشند. اضافه کردن جوانه زا به مذاب متداول ترین روش ریز کردن دانه ها می باشد. علاوه بر این روش، عوامل و روش های دیگری نیز برای دانه بندی آلیاژ های آلومینیوم وجود دارد که در شرایط خاص مورد استفاده قرار می گیرند.
این پژوهش در پی آن است که عوامل و روش های گوناگون مطرح در مقالات منتشر شده را به طور خلاصه بررسی نماید. هم چنین روش لرزانش مذاب در همگام انجماد را بصورت عملی مورد آزمایش قرار دهد.
سرعت سرد شدن به عنوان یک پارامتر مهم در انجماد قطعات ریختگی همواره مورد توجه بوده است. سرعت های انجمادی مختلف باعث تغییر ریز ساختار، اندازه دانه، مورفولوژی سیلیسیم یوتكتیكی، فاصله بین بازو های دندریت و فاز های بین فلزی و به طور كلی خواص مكانیكی آلیاژ های آلومینیم می گردد.
برای بررسی اثر سرعت سرد كردن دو گونه آزمایش انجام شده است. تعدادی با استفاده از نمونه پله ای جهت بررسی اثر ضخامت های مختلف (سرعت های مختلف سرد شدن) بر روی ریز دانگی و تعداد دیگری با استفاده از انواع مختلف قالب (جنس قالب و میزان انتقال حرارت در آن) به بررسی اثر نوع قالب بر روی ریز دانگی پرداخته اند.
پس از بررسی نمونه ها مشاهده گردیده است با افزایش ضخامت از ۵ تا ۳۰ میلی متر اندازه دانه ها زیاد می شود. علت افزایش اندازه دانه در ضخامت های بالا تر افزایش زمان انجماد و كاهش سرعت سرد شدن می باشد كه منجر به ایجاد دانه های درشت تر در انتهای انجماد می گردد. با توجه به نتایج تجربی بدست آمده مقدار افزایش اندازه دانه حدود ۸ درصد می باشد.
دمای فوق گداز کم سبب کاهش اندازه دانه در قطعات آلومینیومی می گردد. در صورتی كه فوق گداز زیاد باعث درشت دانگی می گردد.
با افزایش فشار نقطه ذوب اكثر آلیاژ ها در یك دمای مطلق افزایش یافته بنابراین با افزایش فشار یک مادون انجماد حرارتی به وجود آمده و سرعت جوانه زنی به شدت افزایش می یابد و از طرف دیگر با افزایش فشار فاصله هوایی میان قالب و مذاب از میان رفته سرعت انتقال حرارت افزایش یافته و یك ریز دانگی نسبتا مطلوبی را می توان حاصل می شود.
افزایش برخی عناصر آلیاژی، بدون آن كه تاثیر قابل ملاحظه ای از نظر آلیاژی كردن داشته باشند، باعث ریز شدن دانه ها می شوند. ریز كننده ها ذرات معلق در مذاب هستند كه مانند هسته های غیر یكنواخت در انجماد عمل می كنند و با افزایش مراكز جوانه زنی موجب كوچك و یكنواخت شدن دانه ها می شوند. نقطه ذوب بالا، شباهت ساختمان كریستالی و نزدیكی ابعاد سلولی آن به ساختمان جامد آلومینیوم، قابلیت چسبندگی و آغشته پذیری بالا از مشخصه های عمومی این ذرات است.
بررسی های به عمل آمده بیانگر مزایای فراوان لرزانش مذاب در حین انجماد است. در اثر این عملیات ساختار دانه بندی قطعات ریختگی از حالت ستونی به محوری ظریف تبدیل می گردد. البته اثرات قابل توجه این عملیات بر اصلاح و ظریف سازی ساختار دانه بندی در شرایطی حاصل می گردد كه مذاب در حال انجماد به مدت زمان نسبتا زیاد تحت عملیات لرزانش مكانیكی قرار گیرد.
اثرات قابل ملاحظه لرزانش مذاب بر ساختار میكروسكوپی ناشی از ایجاد جریانات شدید داخلی در مذاب است.
