
ریخته گری فوم فولادی برای استحکام سبک وزن

مقدمه
ورقه ای و شــمش های فــولادی به عنوان محصــولات كارپذير چندين دهه اســت كه به دليل توليد آســان و قيمت پايين كاربردهای متنوعی دارند. اما شــركت فولادريزی “Maynard” در ميل واكی آمريکا يک ابتکاری را در فرآيند ريخته گری صفحات و شمشال فولادی ايجاد نموده كه میتواند انحصار فولادهای كارپذير را شکسته و فرصت و بازاری جديد برای صنايع ریخته گری فولاد فراهم نمايد كه قبلا قابل دسترس نبوده است.طراحان نياز شــديدی برای قطعات سبک فولادی در خودروهای نظامی، سازه های دريايی، خودروسازی و سازه های شهری دارند.
هر چند كه در دسترس بودن چنين موادی در ابعاد صنعتی برای چندين دهه هنوز مبهم است، اما اخيرا شركت فولادريزی Maynard با اســتفاده از فرآيند ريخته گری در ماسه توليد فولاد سبک با وزن مخصوص متغير را توسعه داد كه به نظر میرسد با نگاه به آخرين تحولات در تحقيق بتواند اين پازل را كامل نمايد.
اين فولادهای سبک به صورت پنل و شمش های فولاد كم آلياژ با سختی در محدوده 100 تا 400 برينل توليد شده و قطعاتی كه از اين مواد توليد شده اند در خودروهای نظامی (زره پوش)، كشــتی های جنگی و پنل های محافظ برای كاربردهای معماری بوده است. اين مواد همچنين دارای قابليت به كارگيری در صنايع خودرو به صورت پيستون های سبک وزن را نيز دارد.
فوم های فلزی موادی هســتند كه در آنها عمدا حفرات و مک هايی ايجاد میشــود كه اين حفــرات موجب كاهش وزن مخصــوص و افزايش ضخامت ظاهــری میگردد. طراحی قطعات با فوم های فلزی باعث اســتحکام بيشــتر صفحات در مقابل خمش همراه با پايين تر آمدن وزن آنها خواهد شد.
تاكنونفوم هايی براســاس مواد پايه مانند پلیمرها، ســراميکها و برخی فلزات مانند آلومينيم و تيتانيم ســاخته شــده و فوم های آلومينيم و تيتانيم امروزه در صنايع هوا و فضا خودروســازی شناخته شده هستند. اما فولاد كه گسترده ترين كاربرد مهندســی در بين مواد را برای طراحان دارد، هنوز به صورت تجاری به صورت فــوم به كار نرفته و كاربردهای فوم فولادی در ســازهای شــهری هنوز ارايه نشده اســت.
به همين لحاظ اين فرصت برای فوم های فولادی با خصوصيات برتر از فولاد كارپذير در كاربردهای منتخب فراهم آمده و شــركت فولادريزی Maynard بــا فوم فــولادی با قيمتی مناســب میتواند مــوادی را با وزن مخصوصهــای دلخواه و با خصوصيات قابل پيشبينی و ســختی در محدوده 100 تا 400 برينل توليد نمايد.
اين خصوصيات نه تنها برای كاربرد در رزه های صنايع نظامی بلکه برای سازه های شــهری مانند ساختمان ها و پل ها میتواند جالب توجه باشد. اين شركت همچنين اميدوار است اين نوآوری، زمينه جديدی از تحقيــق را برای محققين مواد فراهم نمايد تا بتواننــد به موادی با هر وزن مخصوص دلخواه و خصوصياتی با سختی 100 تا 400 برينل دست يابند.
البته قبل از اينكه شــركت فولاريزی Maynard آزمايشــات بيشــتری برای تعيين قابليتهای فرآيند انجام دهد در جســتوجوی يافتن شريکی برای مشاركت بوده زيرا تاكنون محصول برای عرضه در بازار آماده نگرديده است.
تولید فوم فولاد سبک با وزن مخصوصهای متنوع
در شركت فولادريزی Maynard فوم فولادی با استفاده از ماسه و چسب خودگير و ماهيچه های توليدی با طرح ثبت شــده به وســيله پرينت سه بعدی جهت ايجاد ساختار متخلخل دلخواه، توليد شده است. مراحل كار شامل ساخت ماهيچه با چسب خودگير فوران به روش پرينت سه بعدی، قرار دادن ماهيچه ها در قالب ماســه ای با چسب خودگير و سخت كننده استر، پيشبينی يک سيستم راهگاهی مناسب برای ورود مذاب به داخل قالب، تخليه قالب و ماهيچه ها پس از ريخته گری و انجام عمليات حرارتی لازم پس از جداسازی سيستم راهگاهی، بوده است.
توليد صفحات فوم فــولادی و قطعات با وزن مخصوصه ای دلخواه و خصوصيات پيشبينی شــده در ابعاد صنعتی يک روش ارزان قيمت معمولی ماســه ای بسيار استثنايی است. اين شــركت پيشبينی مینمايد اين فرآيند جديد بتواند طراحی های آتی سازه های فولادی را تغيير دهد و يک آزادی در مــورد پديده مهــم وزن مخصوص متغير برای طراحــان ايجاد كند اين ريخته گری به طور موفقيت آميزی صفحات فولادی و شمشال هايی از فولاد ســاده كربنی و فولادهای كم آلياژ توليد نموده و فرآيند توليد برای دستيابی به تخلخلی دلخواه و يکنواخت اســتاندارد شــده اســت.
ترتيب قرار گرفتن ماهيچه ها در قالب به نحوی تنظيم گرديده كه بتوان به صفحات فولادی با وزن مخصوص متغير در يک طرف و در طرف ديگر ســطح بدون تخلخل و صاف دست يافت.
تحقیق در خصوص قابلیت اجرا
تحقيق بر روی مواد تمركز بر تحقيقی بنيادی برای دســتيابی به راهبردی ماندگار و با گسترشی قوی در مواد سازهای، بالستيک و علوم توليد، فرآيندی و پايداری تمركز يافته است. مواد سازهای با تمركز بر مواد بالستيک برای توسعه عملکرد و بهره وری سلاح های نظامی و سيستم های حفاظتی شامل مواد سبک وزن با عملکرد بالا و جاذب انرژی مورد مطالعه قرار گرفته اند.
علم توليد، فرآيند و پايداری بر كشــف، ابتکار و به بلوغ رساندن نوآوری های توليدی و آگاهی از خصوصيات مواد و مکانيزم ها فرســودگی میپردازد تا دوام سيستم های نظامی در محيطه ای سخت ارتقا يابد.فلزات متخلخل ســاخته شــده از آلومينيم و تيتانيم به دليل ســختی و در عين حال ســبکی وزن به طور روز افزونی برای اســتفاده در قطعات ســازهای خــودرو و هواپيما مورد توجه قرار گرفته اند.
البته كاربردهای مهندســی نيازمند موادی قوی تر و اقتصادیتر نســبت به فوم های آلومينيم يا تيتانيم است. فولاد ســاختمانی تجاری به عنوان يک ماده مهندسی اثبات شده و خوصوصيات اين فولاد در طول قرن گذشته بدون جايگزين باقیمانده است.
اما در تحقيقات انجام شــده برای حدود 10 تا 15 ســال اخير نشــان داده شــده كه اين امکان وجود دارد تا فوم های فولادی در ابعاد آزمايشگاهی تهيه شــود و به دليل قابليت دارا بودن خواص مکانيکی دلخــواه به كار روند.
اما با وجود مزايای اساسی فوم های فولادی از نظر علم مواد، دسترس به محصولات تجاری از اين ماده ميســر نگرديده و در نتيجه طراحان ســازه ها هنوز كشف و اســتفاده از مزايای بالقوه فوم های فولادی را در كاربردهای سازه های شهری آغاز نکردهاند.
شايد به دليل فقدان دسترسی های تجاری به فوم فولادی، تاكنون هيچ كابردی به طور گســترده توســعه نيافته، ليکن در چند ســال اخير توجه به فوم هــای فلزی به خصوص فوم های فولادی بــه طور قابل توجهی افزايش يافته اســت و علت اين امر كاربرد وســيع چنين پنل های ســبک وزن برای جذب انرژی در تصادفــات، كاهش دهنده صدای اگزوز، كنترل كننده ارتعاش و صــدا در صنعت خودرو و به عنوان فيلتــر، مبدل حرارتی، پنل های ديواری با اســتحکام بالا برای عايق كردن صدا و همچنين بيو اينپلنت های پزشکی اســت.
فوم های فولادی هنگامی كه تحت بار قرار میگيرند نسبت سفتی به وزن فوق العاده از خود نشــان میدهند، خصوصا پنل های ساخته شده از فوم فولادی نســبت به ورقه ای جامد فولادی با وزن معادل، مقاومت بالاتری را به خمش دارند.
علت اصلی فرآيند توســعه فومهای فولادی تلفيق خصوصيات مکانيکی و فيزيکی اســت كه از فومهــای فلزی مانند ســفتی و چقرمگی بالا، وزن مخصــوص پايين، قابليت بالای عبور گاز، هدايت حرارتی پايين، خصوصيات غير معمول آكوستيک، جذب ضربه بالا و خصوصيات بالای عايق الکتريکی انتظار میرود.
کاربردهای بالقوه سازهای
فوم هــای فــولادی كاربردهای بالقــوه زيادی دارنــد. در قطعات خودروهای نظامی میتوانند برای جذب انرژی در سپرها، ضربه گيرهای جانبــی درب، نردهای ايمنی برای تصادف، محافظ چرخ ها، محافظ های انفجاری برای كاميون های نظامی و محافظت در ماشين های مسابقه ای بــه كار روند.
در صنايع ريلــی نيز میتوانند به عنــوان قطعات محافظ در تصادم و پنل های ســازهای استفاده شــوند. پالتهای سبک وزن و كانتينرها، درب های محافظ در مقابل آتش، پارتيشنها و كفهای كاذب، باراندازهــا، كف بارگيری برای محموله ها دريايــی از كاربردهای بالقوه فوم های فولادی هستند.
ســاير كاربردها میتواند شامل فوم های فولادی به صورت ميلگرد و مفتــول، كف پاركينگ، ديوار كارگاه ها، ديوارهای ســبک و جاذب ضربه برای گارد ريل ها، ديوارهای آكوستيک و كفه ای جاذب صدا، محافظت خودرو و ســاختمان ها در مقابل موج انفجار و جاذب ضربه برای خودروها باشد.
منابع:
منبع خارجی: Modern Casting Jan.2017
منبع فارسی: فروردین و اردیبهشت 1396 – مجله صنعت ریخته گری
ترجمه : انجمن صنفی کارفرمایان صنعت ریخته گری ایران
مقالات و اخبار
ارزیابی خواص مکانیکی چدن خاکستری بااستفاده از اندازه گیری مقاومت ویژه الکتریکی
در مقاله حاضر تلاش گردیده تا ارتباط بین مقاومت ویژه الکتریکی با اســتحکام کششــی و ســختی چدن با کربن معادل در محدوده 3/93 تا 4/48 درصد تعیین گردد. آزمایشــات بر روی 12 ذوب متفاوت چدن خاکســتری با ترکیبات شیمیایی متفاوت انجام و از هر ذوب 6 نمونه بارریزی گردید.
آزمایش موادکربن ده به کاررفته درتولیدچدن به وسیله اندازه گیری مقاومت الکتریکی
در این تحقیق نتایج آزمایش مواد کربنده انتخاب شده برای تولید چدن از نظر مقاومت الکتریکی ارایه شده است، در این آزمون به عنوان مواد کربنده، گرافیت مصنوعی و کک نفتی (پترول کک) با ترکیبات شیمیایی مختلف مقایسه گردیدند و ارتباط بین کیفیت مواد کربنده و مقاومت الکتریکی تعیین شد. براساس نتایج مواد کربنده گرافیتی هدایت حرارتی بسیار بهتری نسبت انواع پترول کک دارند.
ریزساختار فولاد ریختگی پرمنگنز حاوی تیتانیم
فولاد ریختگی هدفیلد که به طور گســترده در صنایع نیروگاهی و معدنی به کار میرود مقاوم به فرســایش است اما فقــط هنگامی کــه در جریان کارکرد در مقابل بارهای ضربه ای قرار گیرد. قطعات ساخته شــده از این آلیاژ که تحت اثر ســایش در شرایط بدون اعمال بار قرار گیرند دچار فرســایش زودهنگام و سریع خواهند شد.
پیش بینی آینده ریخته گری درآمریکا دومین تولیدکنندگان جهانی قطعات ریختگی درسال2015
پس از ركود ســنگين در پايان 2008 و ادامه آن تا اوايل 2010 فروش كل قطعات ريختگی در آمريکای شمالی از 21/6 ميليارد دلار در 2009، در 2010 به 25/46 و در 2012 به 31/19 ميليارد دلار افزايش يافت. البته در دو سال اخير فروش رشــد نداشته ليکن پيشبينی میشود در سال 2017 فروش كل ريختگی به بيش از 31 ميليارد دلار برسد.
تاثیر سرعت پلانجر و اعمال فشار بر خواص مکانیکی آلیاژریختگی آلومینیم دایکستی
تحقیقات اخیر در فرآیند دایکست آلیاژهای آلومینیم که امروزه به طور عمده وابسته به رشد سریع صنایع خودرو، کشتی سازی و حمل ونقل هوایی است، افزایش خصوصیات کارآمد کیفی دایکست را به منظور دستیابی به خواص مکانیکی بالا و مقرون به صرفه هدف قرار داده است.
درک و آگاهی از توانایی و محدودیت های دانش در ریخته گری
ریخته گری فرآیند پیچیدهای اســت که اغلب در آن باید با انواع تخلخل، حفره ها و آخال های ناشناخته و کنترلنشده مواجه شد. گسستگی ها در قطعات ریختگی بر خصوصیات متناوب و یکنواخت مکانیکی موثر است و انواع این گسستگی ها، که اغلب در قطعات ریختگی منحصربه فرد هستند و یا در قطعات آهنگری شده و کارپذیر وجود ندارند، موجب شده تا گرایشی برضد استفاده از قطعات ریختگی به وجود آید.
تولید کننده قطعات ریخته گری چدن
امروزه تولید کننده های قطعات ریخته گری چدن نقش حیاتی در تأمین نیازهای صنعتی دارند. از آنجایی که قطعات چدنی در بخشهای مختلف صنعتی استفاده میشوند، انتخاب یک تولیدکننده معتبر و باکیفیت، میتواند به بهبود عملکرد تجهیزات و افزایش طول عمر آنها کمک کند. در این مقاله، نگاهی دقیق به فرآیند تولید قطعات چدنی، ویژگیهای یک تولید کننده قطعات چدنی حرفهای و نقش سهند آذرین در این صنعت خواهیم داشت.
تولید کننده قطعات آب و فاضلاب
صنعت آب و فاضلاب یکی از زیرساختهای حیاتی هر کشور است که نیاز به تجهیزات و قطعات مقاوم، بادوام و استاندارد دارد. سهند آذرین، به عنوان یکی از برترین تولیدکنندگان قطعات آب و فاضلاب، با بیش از ۲۰ سال تجربه در صنعت ریختهگری، انواع قطعات مورد نیاز این حوزه را تولید و عرضه میکند.
کنترل اثرپوستی در قطعات چدن با گرافیت فشرده
درک چگونگــی تشــکیل اثرپوســتی در صورت نیــاز به کاهش و یا حذف آن ضروری و لازم اســت. در قســمت دوم تحقیق حاضر به بررســی مکانیزم های تشــکیل اثرپوستی بر اساس یافته های ارایه شــده در قســمت اول مقاله پرداخته خواهد شد.
مکانیزم ترک خوردن فولادریختگی فریتی – آستنیتی
در فولادهــای ضدزنــگ دوفــازی (فریتی- آســتنیتی) پرآلیاژ خطر زیادی بــرای بروز تــرک عمدتا گرم در اثــر فرآیند جدایش میکروســکوپی و تغییر مکانیزم تبلور در مرحله نهایی آن وجود دارد. مقاله حاضر ادامه مشکلات مطرح شده در تحقیقات قبلی اســت.
ریخته گری فوم فولادی برای استحکام سبک وزن
ورقه ای و شــمش های فــولادی به عنوان محصــولات كارپذير چندين دهه اســت كه به دليل توليد آســان و قيمت پايين كاربردهای متنوعی دارند. اما شــركت فولادريزی “Maynard” در ميل واكی آمريکا يک ابتکاری را در فرآيند ريخته گری صفحات و شمشال فولادی ايجاد نموده كه میتواند انحصار فولادهای كارپذير را شکسته و فرصت و بازاری جديد برای صنايع ريخته گری فولاد فراهم نمايد كه قبلا قابل دسترس نبوده است.
افت خصوصیات بوته و اثر آن بر مصرف انرژی در جریان کارکرد
در سایه افزایش قیمت جهانی انرژی این تحقیق به منظور تشخیص تاثیرکاهش خصوصیات بوته های ریختهگری در مصرف انرژی در مدت زمان کارکرد بوته انجام شــده است.