فرآيندهاي توليد قطعه از مخلوط مذاب و جامد

1-1-1-      فرآيندهاي توليد قطعه از مخلوط مذاب و جامد

فرآیند تولید نیمه­جامد از مجموع دو فرآیند ریخته­گری و شکل­دادن تشکیل شده است. در مرحله ریخته­گری، آلیاژ مذاب با دامنه انجماد وسیع یا نسبتاً وسیع آماده می­شود و طی سرد شدن درمحدوده دو فازی جامد-مذاب تحت تلاطم قرار می­گیرد. در این حالت، مخلوط یکنواختی از مذاب و جامد حاصل می شود. سپس مخلوط فوق به کمک یکی از روش­های شکل­دادن فلزات مانند اکستروژن یا دایکاست به شکل مورد نظر تبدیل می­شود. از آنجا که این مخلوط در مقایسه با روش­های شکل­دادن فلزات جامد از مقاومت کمتری برخوردار است، از این رو، نیاز به نیروی شکل­دهی کمتری دارد. فرآیند تولید در حالت نیمه­جامد به دو روش مستقیم یا رئوکستینگ[1] یعنی ریخته­گری با مخلوط مذاب و جامد و روش غیرمستقیم یا تیکسوفورمینگ[2] یعنی شکل­دهی با شمش نیمه­جامد تقسیم­بندی می­کنند. فرآيند شکل­دهی با شمش نیمه­جامد نيز خود به دو دسته آهنگری با شمش نیمه­جامد[3] و ریخته­گری با شمش نیمه­جامد[4] تقسيم مي‌شود.

تيكسوفورمينگ اصطلاحی است كه به فرآيند توليد یک قطعه از شمشی كه به صورت جزئي ذوب گرديده و به داخل قالب تزريق مي‌شود، اطلاق می­گردد. از اين فرآيند براي توليد قطعات نزديك به شكل نهايي[5] استفاده مي‌شود. شمش مخصوص كه به صورت نيمه­جامد است (به صورت جزئي ذوب گرديده)، داراي ذرات جامد با ساختار كروي شكل مي‌باشد. در این روش پس از تهیه مذاب و اعمال تنش برشی در ناحیه دو فازی، مخلوط جامد- مذاب را به صورت شمش ریخته­گری می­­کنند. سپس این شمش­ها تا دمای محیط سرد و به اندازه­های دلخواه بریده می­شوند. در عین حال، در این روش قبل از شکل­دهی، شمش­ها را دوباره تا دمای نیمه­جامد گرم و با اعمال فشار (از طریق تزریق در قالب یا آهنگری) شکل می­دهند. اگر فرآيند توليد، شامل تزريق شمش مخصوص نيمه جامدی با کسر جامد پایین باشد به اين فرآيند ریخته­گری با شمش نیمه­جامد مي‌گويند. در مقابل، اگر در فرآيند توليد قطعه از شمشی با کسر جامد بالا استفاده شود، به اين فرآيند آهنگری با شمش نیمه­جامد مي‌گويند. تصویر طرح­وار این تعاریف در شکل ‏1‑3 آورده شده است.

فرآيند شکل­دهی با شمش نیمه­جامد شامل دو مرحله مي‌باشد. مرحله اول که مهمتر است، حرارت دادن يكنواخت و كنترل شده شمش مخصوص مي‌باشد. هدف اين مرحله ذوب نمودن يكنواخت شمش مخصوص و تشكيل مخلوط مذاب و جامد همگن با كسر جامد مطلوب مي‌باشد [7]. مرحله دوم، انتقال شمش به دستگاه تزريق ریخته­گری با شمش نیمه­جامد يا به داخل قالب مي‌باشد. بعد از مرحله انجماد كامل مخلوط مذاب-جامد در قالب و توليد قطعه نهايي، اين قطعه از قالب بيرون مي‌آيد و راهي مراحل بعدي توليد مانند ماشين­كاري مي‌شود [7].

[1] -Rheocasting

[2] -ThixoForming

[3] -ThixoForging

[4] -ThixoCasting

[5] -Near Net Shaping