پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مکانیک و ریخته گری با عنوان تولید چدن با گرافیت فشرده با استفاده روش افزودن گوگرد به مذاب عملیات شده با منیزیم
چكیده:
چدن با گرافیت فشرده دسته‌‌ای از چدنها می‌باشد كه دارای خواص مكانیكی و فیزیكی مابین چدن خاكستری و چدن داكتیل می‌باشد. گرافیتها به صورت ذرات كرمی شكل می باشند و در مقایسه با گرافیت ورقه‌‌ای، كوتاه‌تر، ضخیم‌تر و دارای گوشه‌های گرد می‌باشند. روشهای مختلفی برای تولید این نوع چدن وجود دارد از قبیل افزودن منیزیم به همراه عناصر نادر خاكی، عملیات مذاب توسط آلیاژ فروسیلیكومنیزیم حاوی عناصر تیتانیوم و آلومینیم و یا افزودن گوگرد به مذاب عملیات شده با منیزیم.در این تحقیق از روش افزودن گوگرد به مذاب عملیات شده با منیزیم برای تولید چدن با گرافیت فشرده استفاده شد. گوگرد به صورت پودر پریت با دانه بندی زیر 100 مش جهت عملیات فشرده‌سازی گرافیت استفاده شد.
برای عملیات كروی كردن گرافیتها از آلیاژ فروسیلیكومنیزیم با دانه‌بندی 1-4 میلیمتر استفاده شد. محدوده منیزیم از 035/0 درصد تا 088/0 درصد و محدوده گوگرد نیز از 014/0 تا 085/0 درصد انتخاب شد. اثر تغییرات نسبت Mg/S بر استحكام كششی، استحكام تسلیم، درصد ازدیاد طول، انرژی ضربه و قابلیت ماشینكاری نمونه‌ها مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تاثیر تغییرات نسبت Mg/S بر فاكتور شكل گرافیت، تشكیل كاربید و تغییرات درصد پرلیت و فریت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش‌ها نشان داد كه با افزایش نسبت Mg/S استحكام كششی، استحكام تسلیم، انرژی ضربه و درصد ازدیاد طول افزایش می‌یابد و قابلیت ماشینكاری بهبود می‌یابد. همچنین افزایش نسبت Mg/S منجر به كاهش فاكتور شكل گرافیت و افزایش احتمال تشكیل كاربید بخصوص در مقاطع نازكتر می‌گردد.با كاهش ضخامت نمونه ها از 51 میلیمتر به 3 میلیمتر اندازه ذرات گرافیت از حدود 90 میكرومتر به حدود 45 میكرومتر كاهش یافت و نسبت CG:SG از 5:95 به 100:0 تغییر پیدا كرد.
کلمات کلیدی:
چدن با گرافیت فشرده
مکانیزم تشکیل گرافیت فشرده
ریز ساختاری و مورفولوژی چدن
روش افزودن گوگرد و حلالیت آن در مذاب
مقدمه
چدن با گرافیت فشرده دسته ای از چدنها هستند كه اخیراً به خانواده چدنها اضافه شده است. چدن با گرافیت فشرده چدنی است كه در آن گرافیتها بصورت كوتاه با گوشه های گرد كرمی شكل در ساختار ظاهر می شود. این نوع گرافیت دارای شكلی مابین ورقه های بزرگ چدن خاكستری نوع A و گرافیتهای كروی چدن داكتیل است [1]. تا اوایل دهه 1950 تولید قطعات چدن از جنس چدن با گرافیت فشرده به صورت تصادفی بود و بنابراین قطعات تولید شده از نظر كیفیت چندان مطلوب نبودند [2].تا دهه 1970 تمایل نسبتاً كمی به استفاده از مواد مهندسی در صنایع اتومبیل وجود داشت. چدنها بدلیل ارزان قیمت بودن و دارا بودن وی‍‍ژگیهای خاص از قبیل خواص مكانیكی و قابلیت ریخته‌گری خوب، معمولاً در اكثر كاربردها ترجیح داده می‌شد.
اخیراً تلاشهای فزاینده بمنظور كاهش وزن قطعات و بهبود كارایی، طراحان اتومبیل را وادار به جایگزینی موادی نظیر سرامیكها، آلیاژهای سبك و پلاستیكها نموده است. در راستای تحقیقات انجام گرفته توسط بیش از 30 شركت اتومبیل بهترین جایگزین ماده‌ای از خانواده چدنها، یعنی چدن با گرافیت فشرده تشخیص داده شده است [3].چدنهای با گرافیت فشرده گستره‌ای از چدنها هستند كه دارای خواص فیزیكی و مكانیكی مابین چدن داكتیل و خاكستری است و تولید آن نیز نسبت به دو نوع دیگر چدن مشكلتر است. این نوع چدن به دلیل دارا بودن همزمان استحكام، هدایت حرارتی، مقاومت خستگی حرارتی و مكانیكی و دیگر خواص از جمله مواد مهندسی است كه اخیراً توجه زیادی به آن شده است [4]. لذا انتخابی مناسب برای تولید بدنه موتور، سرسیلندر و دیگر قطعاتی بود كه همزمان استحكام و هدایت حرارتی را نیاز داشتند [1].
چدن با گرافیت فشرده بدلیل دارا بودن ساختاری مابین چدن خاكستری و داكتیل انتظار می رود كه دارای خواص مكانیكی بین چدن داكتیل و خاكستری باشد. استحكام، داكتیلیته و چقرمگی چدن با گرافیت فشرده بالاتر از چدن خاكستری و در حد چدن داكتیل است و هدایت حرارتی و ظرفیت جذبی آن بالاتر از چدن داكتیل است. قابلیت ماشینكاری آن بالاتر از چدن داكتیل است و كمتر از آن تولید سرباره می كند و كمتر مستعد حفرات انقباضی و تشكیل كاربید است. به دلیل دارا بودن این خواص چدن با گرافیت فشرده در تولید قالبهای شمش، كفشك ترمز، سرسیلندرها، شیرها و بدنه موتورها كاربرد پیدا كرده است [5 و 6].
دانلود پایان نامه رشته نقاشی