تبلیغات
مهندسی مکانیک - متالوژی پودر (12)

متالوژی پودر (12)

نویسنده :Mohamad Marandi
تاریخ:چهارشنبه 14 بهمن 1388-01:00 ق.ظ

ادامه مقاله در مورد متالوژی پودر:

تف جوشی (زینترینگ)

عبارتست از حرارت دادن پودر دردمای زیر دمای ذوب فلز طوریکه در این دما پودرهای فلزی بتوانند پیوند ایجاد کنند .(70تا 80%نقطه ذوب)یکی از مشخصه های مهم تف جوشی حساسیت شدید پیشرفت آن نسبت به دما است .

نیروی محرکه و مکانیزم تف جوشی دو مقوله متفاوتند . عامل نخستین که معمولاانرژی سطحی است ، نیروی لازم برای انتقال جرم را فراهم می سازد ، انرژی سطحی در واحد حجم با قطر دانه  پودرتناسب معکوس دارد و از این رو ریز شدن دانه ها باعث افزایش نیروی محرکه  فرایند خواهد شد و البته باید توجه داشت که تمام انرژی سطحی بصورت نیروی محرکه ظهور نکرده بلکه مقداری از آن صرف ایجاد مرزدانه ها می گردد که این مرزها نیز دارای انرژی مرزدانه ای می باشند . بنابراین نیروی محرکه موثر ممکن است بسیار کم و نتیجتا آهنگ تف جوشی هم کند باشد.

در عملیات تف جوش قطعه ی خام مرحله ی قبل در یک محیط با جو کنترل شده تا دمایی در حدود 70تا80% دمای ذوب ماده حرارت داده می شود وبه مدت کافی در این دما باقی می ماند وبعد به حالت کنترل شده سرد می گردد,در حالی که در مورد موادی که اختلاف نقطه ی ذوب بالا دارند دمای زینتر کردن می تواند بالای نقطه ذوب یک یا  چند ماده تشکیل دهنده باشد .

خود عمل زینتر کردن از 3 مرحله ی زیر تشکیل می شود:

1-   سوزاندن و پاک کردن مواد روانساز و چسب

2-   افزایش و نگه داشتن دمای بالا برای جوش خوردن بافت

3-   سرد کردن کنترل شده محصول نهایی برای حصول خواص نهایی

 

مراحل تف جوشی(زینترینگ) :

1-   مرحله نخست تف جوشی :

تماس نقطه ای بین دانه های پودرمنجر به رشد گلوگاههایی می شود که آهنگ  گسترش آنها بستگی به مکانیزم انتقال جرم داشته ، و هر چه سرعت رسیدن ماده از مجاری و مسیرها ی مختلف به منطقه تماس تندتر باشد تف جوشی نیز آهنگ بالاتری خواهد داشت .

در مرحله اول در یک محیط احیا کننده (محیطی که تا حدودی بازی است و مانعی برای اکسیداسیون مواد قطعه ی خام) قطعه ی خام حرارت می بیند تا چسب ویا مواد روان ساز از آن تبخیر گردند,در این مرحله ماده ی حاصل متخلخل می شود که خود همین مسئله در ساخت صافی ها و فیلتر ها چاره ساز است (به دلیل خلل و فرج ناشی از تبخیر چسب).

با تغییر اندازه دانه ها می توان مکانیزم  غالب فرایند را نیز تغییر داد ، معمولا تف جوشی  دانه های ریز تر بامکانیزم نفوذ سطحی انجام می شود و آهنگ میانگین تف جوشی نیز تندتر می باشد

بطور کلی ، رشد گلوگاه دانه های پودر ریزتر از آهنگ تند تری برخوردار بوده و با انتخاب زمان تف جوشی کوتاهتر و یا دماها ی کمتر می توان به نتایج مطلوب دست یافت . در مقابل دانه های درشت تر کند تر تف جوش شده و برای دستیابی به نتایج مشابه با مورد پیشین نیاز به زمان تف جوشی طولانی تر یا دمای بالاتری می باشد.

2-   مرحله دوم تف جوشی :

این مرحله از تف جوشی از نظر شکل گیری ویژگیهای قطعه از بیشترین اهمیت برخوردار بوده و مشخصه اصلی آن چگالش همراه با رشد دانه ها است . ساختار منافذ در مرحله میانی صاف شده ولی تا مرحله نهایی بصورت بهم پیوسته باقی می مانند . تغییرات ابعادی ناشی از تف جوشی در بسیاری از موارد مطلوب نبوده ، و در اینگونه موارد بمنظور کاهش میزان چگالش شکل دهی در فشار بالا انجام شده و زمان ودمای تف جوشی کاهش داده می شود . بعکس د رمورد فلزات دیرگداز تاکید بیشتر ، بر چگالش قطعه است. لذاست که مرحله دوم تف جوشی را باید از زوایای متفاوت مورد توجه قرار داد .

در مرحله ی دوم باز هم دما افزایش می یابد(گاهی تا 90%نقطه ذوب مخلوط) تا مواد به خوبی به هم جوش بخورند و بعد تا مدتی دما ثابت می ماند تا موقعیت ساختاری مجموعه ثابت گردد.

در آغاز مرحله دوم جدایش منفذها از مرزدانه ها ناچیز می باشد . ولی با پیشرفت فرایند چگالش ، کمتر بودن تحرک منافذ باضافه کاهش نیروی پیوند دهنده آنها باعث جداشدنشان می گردد . جداشدن منافذ از مرز دانه ها عامل محدود کنده چگالی نهایی ناشی از تف جوشی می باشد .

برای دستیابی به چگالی های تف جوشی بالا ، لازم است دشد دانه در خلال تف جوشی محدود شود ، آهنگ این رشد بهتحرک مرزدانه ، نیروی وارد برآنو نیروهای بازدارنده بستگی دارد .

طولانی بودن زمان تف جوشی برای دستیابی به ویژگیهای مطلوب و چگالش قطعه ضروری است . از طرف دیگر دما برفرایند تف جوشی تاثیری پیچیده دارد و آهنگ نفوذ ، رشد دانه و جابجایی منافذ ، جملگی فرایندهای فعال شونده با گرما می باشند . در بسیاری از مواد این اتفاقات بستگی به مورفولوژی قطعه دارد ، بعلاوه چون ریز ساختار قطعه دائما در حال تغییر می باشد . بیشترین تاثیر دما بر آهنگ نفوذ و رشد دانه می باشد وآهنگ چگالش با افزایش ضریب نفوذ و کاهش اندازه دانه ها  شدت می یابد.

3-   مرحله سوم تف جوشی :

 مرحله پایانی تف جوشی فرایندی کند است که در آن منافذ کروی مجزا ازهم بامکانیزم نفوذ حجمی منقبض می گردد. منفذی که بر روی مرز دانه قرار گرفته است بوسیله نیروی قابل ملاحظه ای که از زاویه دو وجهی کوچک ناشی می شود ، به مرز دانه وصل شده است. پس از گسسته شدن پیوند بین منفذ و مرز دانه ، لازمست منفذ آزاد شده تهیجاها رابه سمت مرزدانه های اطراف هدایت نماید تا انقباض که فرایندی کند نیز هست ، ادامه یابد .

همچنین در اثر طولانی شدن دوره گرمایش ، فرایند درشت شدن منافذ باعث خواهد شد که اندازه میانگین آنها افزایش یافته ولی از تعداد آنها کاسته شود. تفاوت بین انحنا  منافذ منجر به رشد منافذ بزرگتر در قبال از بین رفتن کوچکترها، که ناپایدارند ، خواهد شد.

فشردن پودر باعث کاهش میزان تخلخل آن و در عین حال افزایش تعداد نابجایی درپودرمی شود با توجه به کاهش تخلخل انقباض حاصل از تف جوشی نیز کم شده و زیادتر شدن نابجایی تند شدن آهنگ اولیه فرایند تف جوشی رابه دنبال خواهد داشت . بنابراین فشردن پودردر افزایش استحکام مکانیکی ، چگالی ، ثابت ماندن هندسه قطعه و کنترل ابعادی آن تاثیر مثبت بر جای می گذارد .

دلیل عمده استفاده از فرایند تف جوشی ، تاثیر آن بر ویژگیهای خشته پودراست و هر چه دامنه پیشروی آن بیشتر باشد ، معمولا قطعه از کیفیت های بالاتری برخودار می باشد.

از نقطه نظر تف جوشی کوچک بودن دانه های پودر یک مزیت بحساب می آید و هر چه دانه ها ریز تر باشند آهنگ فرایند تندتر خواهد شد ، البته این ریزی پرس کردن (فشردن) دانه ها رامشکل تر می کند. طولانی کردن زمان هر چند میزان تف جوشی قطعه راافزایش می دهد ولی هزینه رابالا برده و بعلاوه رشد دانه ها رابهمراه دارد.

دمای تف جوشی یکی از متغیرهای بسیار موثر بر تف جوشی است ، و هرچه افزایش یابد آهنگ فرایند نیز تند تر می شود ، لیکن هزینه های طراحی کوره و انرژی مصرفی در اثر بیشتر شدن دما فزونی می یابد.

تف جوشی مخلوط های پودری بامشکلات زیادی مواجه است و برای همگن شدن قطعه و حذف گرادیان ترکیب شیمیایی باید دما و زمان کنترل شود. تف جوشی مخلوط  پودرهای ریز دانه ، بخاطر کوتاه بودن مسیر های نفوذ با سهولت بیشتری انجام می شود واگر ضریب نفوذ دو مولفه پودر با هم اختلاف زیادی داشته باشد ممکن است . در قطعه منفذ ایجاد شود . این مساله ، بخصوص درحالیکه نقطه ذوب عنصر آلیاژی پایین تر باشد ، باعث متورم شدن قطعه می گردد. مثالی از این مورد افزایش آلومینیوم به آهن است ، که  ذوب ّآلومینیوم درخلال تف جوشی باعث تورم قطعه می گردد. عدم کنترل چرخه تف جوشی نیز می تواند به تشکیل فازهای مخرب از قبیل ترکیبات بین فلزی شکننده بیانجامد .

تمام فلزات ، باستثناء چند مورد ، درخلال تف جوشی نیاز به نوعی حفاظت از اکسایش دارند ، زیرا اکسید سطح پودر اتصال دانه ها از طریق نفوذ رابااشکال مواجه ساخته و از گسترش ویژگیهای مکانیکی جلوگیری می کند . اتمسفر تف جوشی همچنین می تواند به زدایش ماده روانساز وملات استفاده شده در فرایند فشردن پودر نیز کمک نماید.

با توجه به اینکه سطح دانه ها همیشه از قشر نازکی از اکسید پوشیده می باشد ، وجود اتمسفر احیاکننده نه تنها از اکسایش بیشتر آنها جلوگیری می کند بلکه هر گونه اکسید قبلی رانیز احیاء می نماید.

تف جوشی اغلب ویژگیهای مهندسی مواد را بهبود می بخشد حرکات اتمی باعث ایجاد پیوند بین ذرات شده و در نتیجه استحکام مکانیکی و دیگر ویژگیهای قطعه ارتقاء می یابد . به منظور تشدید فرایند تف جوشی می توان از فشار خارجی  و یاافزودنیها ی شیمیایی بهره گیری کرد ، اینگونه عملیات می تواند چگالی قطعه را به مقدار نظری آن برساندو از همین رو مورد توجه خاص محققین قرار گرفته است .

متالورژی پودر در انبوه سازی  قطعات از کارایی چشمیگیری برخوردار بوده و می توان از بهره وری ذاتی آن بنحو اتحسن استفاده  کرد . از جمله مزایای انکار ناپذیر این تکنولوژی که تولید اقتصادی بسیاری از فراورده ها  را میسر کرده است ، می توان به کنترل ابعادی وامکان ساخت قطعات دارای اشکال پیچیده  اشاره کرد .




داغ کن - کلوب دات کام
نظرات() 
Why is my Achilles tendon burning?
سه شنبه 28 شهریور 1396 04:02 ق.ظ
Hi! This is my first visit to your blog! We are a collection of volunteers and starting a
new project in a community in the same niche. Your blog provided us useful information to work on.
You have done a wonderful job!
manicure
سه شنبه 22 فروردین 1396 06:26 ب.ظ
Appreciate the recommendation. Let me try it out.
مهندسی جوش کاربردی
سه شنبه 18 فروردین 1394 02:18 ب.ظ
دانلود کتاب مهندسی جوش کاربردی
http://booktolearn.com/?p=2800
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر