Skip to main content
SUPERVISOR
Behzad Niroumand
بهزاد نیرومند (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mirtaher Seiyedbeigi
میرطاهر سیدبیگی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Rheocasting of A356 Alloy by SSR Process and Characterization of the Produced Samples
Semi-Solid metal (SSM) processing has been introduced as a rather new near net shape manufacturing method duo to its unique advantages relative to the conventional metal forming processes (casting and forging). Semi-solid processing is typically In this study a cup-shaped SSR processed casting made from A356 alloy was produced in a squeeze casting die and its microstructural characteristics and mechanical properties were studied. After some preliminary experiments to determine the SSR process parameters, the effects of pouring temperature (solid fraction) and applied pressure on the surface quality, casting density, microstructure, internal and external volumetric defects and mechanical properties of the produced components were investigated. Six pouring temperatures of 645 and 700 ° C (in the liquid state) and 595, 590, 585, and 580 ° C (in the semi-solid state) under 10 MPa external pressure and four external pressures of about 10, 30, 50, and 70 MPa at pouring temperature of 590 ° C were employed. Results showed that the surface quality of the castings produced in semi-solid state was rather poor relative to the castings poured from the liquid state. Moreover, with decreasing the pouring temperature (increasing the solid fraction) in semi-solid state, the surface quality of the castings was deteriorated. This problem was diminished with applying a thicker die coating. Densities of the components produced in semi-solid state were more than the components formed in the liquid state and densities of components were increased with increasing the applied pressure. Results indicated that with increase in the solid fraction, roundness and average grain size of primary solid particles increased. It was observed that the solid fraction of the primary particles at the bottom of the castings was more than other points due to the liquid segregation. This phenomenon was studied in various solid fractions and a model was suggested to explain the occurrence of liquid segregation during squeeze casting process. The shrinkage defects observed in fully liquid cast components were eliminated in SSR cast ones. Furthermore, the results showed that the mechanical properties of the castings were influenced by liquid segregation. In conclusion, low solid fraction slurries appeared more suitable for squeeze casting than high solid fraction slurries because of the better surface quality, less liquid segregation and better mechanical properties of the castings. Key words : SSM, SSR, pouring temperature, applied pressure, liquid segregation, A356.
فرایندهای شکل دهی فلزات و آلیاژها در حالت نیمه جامد بدلیل مزایای منحصر بفرد آنها در مقایسه با فرایندهای متداول شکل دهی فلزات (ریخته گری و آهنگری)، به عنوان یکی از روش های نسبتا جدید شکل دهی قطعات نزدیک به شکل نهایی معرفی شده اند. با توجه به کاربرد روز افزون فرایندهای نیمه جامد و آلیاژهای آلومینیوم در صنعت خودروسازی، در این تحقیق شکل ریزی نیمه جامد یک قطعه نزدیک به شکل پیستون از آلیاژ A356 به روش SSR در یک قالب ریخته گری کوبشی بررسی شد. پس از آزمایش های اولیه جهت تعیین پارامترهای دستگاهی فرایند SSR، تاثیر دمای ریخته گری (کسر جامد) و فشار اعمالی بر روی دوغاب نیمه جامد، بر کیفیت سطحی، دانسیته، ساختار، عیوب حجمی ساختاری وخواص مکانیکی نمونه های تولیدی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تحت فشار اعمالی MPa 10 کیفیت سطحی نمونه های ریخته شده در حالت نیمه جامد در مقایسه با نمونه های ریخته شده در حالت کاملا مذاب، نسبتا پایین است و با کاهش دمای ریخته گری در حالت نیمه جامد کاهش می یابد. این عیب با افزایش ضخامت پوشش قالب یا افزایش فشار اعمالی در موقع ریخته گری به مقدار زیادی مرتفع گشت. دانسیته نمونه های ریخته شده در حالت نیمه جامد نسبت به نمونه های ریخته شده در حالت مذاب بالا بوده و با افزایش فشار اعمالی بر روی دوغاب نیمه جامد، کمی افزایش می یابد. اندازه ذرات جامد اولیه و فاکتور شکل آنها با کاهش دمای ریخته گری، افزایش یافته ولی اختلاف آنها در کسر جامدهای بالا زیاد نیست. مشاهده شد که درصد ذرات جامد اولیه در نیمه پایینی نمونه ها بدلیل جدایش مذاب، بیشتر از نیمه بالایی آنها است. این پدیده در کسر جامدهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته و مدلی برای نحوه رخداد این پدیده ارائه شد. همچنین عیوب حجمی ساختاری مشاهده شده در نمونه های ریخته شده در حالت مذاب، در نمونه های نیمه جامد به میزان زیادی کاهش یافت. نتایج نشان داد که سختی و استحکام کششی نمونه های ریخته شده در دماهای مختلف و تحت فشار اعمالی پایین، تحت تاثیر کسر جامد اولیه و جدایش مذاب بوده و با کاهش دما، عموما" کاهش می یابد. استحکام کششی نمونه های ریخته شده در دمای C 590 با افزایش فشار، افزایش یافت بطوریکه بیشترین استحکام کششی در بیشترین فشار اعمالی (MPa 70) بدست آمد. در کل، نتیجه گیری شد که ریخته گری در کسر جامدهای پایین (حدود 25-20 درصد) بدلیل کیفیت سطحی خوب، جدایش مذاب کمتر و خواص مکانیکی بهتر، از ریخته گری در کسر جامدهای بالا مناسب تر است. کلمات کلیدی : نیمه جامد، دمای ریخته گری، فشار اعمالی، جدایش مذاب، خواص مکان

ارتقاء امنیت وب با وف بومی