بهینه سازی تغییرات ریزساختاری و خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیم A360 تولید شده به روش ریخته گری نیمه جامد

Subject Areas : Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering

امین کلاه دوز ¹ ( استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد خمینی شهر )
محسن لوح موسوی ² ( استادیار، دانشکده مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی شهر )

Received: 2015-12-28 Accepted : 2015-12-28 Published : 2015-02-01

Keywords: الگوریتم ژنتیک, شبکه عصبی, بهینه سازی, ریخته گری, آلیاژ Al-A360,

Abstract :

ریخته­گری نیمه­جامدها، فرآیندی نوین می­باشد که می­تواند قطعاتی با ساختار یکنواخت کروی و با خواص مکانیکی بهبود یافته را تولید نمود. در این مقاله از روش مذاب­ریزی بر روی سطح شیب­دار برای تولید آلیاژ آلومینیم A360 استفاده شده است. با جریان یافتن مذاب بر روی این سطح و اعمال تنش، فاز اولیه شاخه­ای در این آلیاژ به یک فاز غیرشاخه­ای تبدیل می­گردد. در این تحقیق تاثیر پارامترهایی از قبیل طول و زاویه سطح، دمای قالب و دمای بارریزی به عنوان متغیرهای فرآیند در نظر گرفته شده و مقادیر سختی و استحکام آلیاژ بر اساس تغییرات در پارامتر اندازه دانه مورد محاسبه قرار می­گیرد. در مرحله بعد، رابطه بین ورودی و خروجی­های فرآیند با استفاده از شبکه عصبی به دست می­آید. در نهایت رابطه به دست آمده با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهینه می­شود. نتایج نشان می­دهد که با تغییر در دمای بارریزی و دمای قالب، سختی نمونه­ها نیز تغییر می­کند. به طوریکه با تغییر دمای بارریزی میزان 12% افزایش و با تغییر دمای قالب به میزان 5%، سختی افزایش می­یابد. همچنین طول و زاویه سطح شیب­دار نیز به ترتیب تاثیر 12% و 9% در مقدار افزایش سختی و 13% و 6% در میزان افزایش استحکام دارد.

References:

[1] Chou H.N., Govender G., Ivanchev L., “Opportunities and challenges for use of SSM forming in the aerospace industry”, TTP, solid state phenomena, Vol. 116-117, 2006, pp. 92-95.

[2] Jaffari M.R., Zebarjad S.M., Kolahan F., “Simulation of A356 Aluminium Alloy Using finite element method”, Matertials science engineering A, 2007, pp. 454-455.

[3] Motegi T., Tanabe F., sugiura E., “Continuous casting of semisolid aluminium alloys”, Material Science Forum, vol. 1, 2002, pp. 203–208.

[4] Shiomi M., Takano D., Osakada K., Otsu M., “Forming of aluminum alloy at temperatures just below melting point”, International Journal Machine Tool Manufacture, 2003, pp. 229–235.

[5] Giordano P., Chiarmetta G., “Thixo and rheo casting: comparison on a high production volume component”, Proceedings of the 7th international conference on semisolid processing of alloys and composites, Japan, June, 2002, p. 665–70.

[6] Fan Z., “Method and apparatus for producing semisolid metal slurries and shaped components”, Revision Modify Physics, vol. 52, 1980, pp. 1–58.

[7] Fan Z., Ji S., Liv G., Zhang E., “Development of the Rheo Die Casting Process for Mg Alloys and Their components”, BCAST, Brunel Uneversity, Oxbridge, Middlesex, UB. 3PH, VK, 2005.

[8] Birol Y., “A357 thixoforming feedstock produced by cooling slope casting”, Journal of Materials Processing Technology, vol. 186, 2007, pp. 94-101.

[9] مرادیان م.، اکبری غ.ح.، بررسی تاثیر پارامترهای ریختگری بر ریزساختار Al-A357 تولید شده در حالت نیمه جامد به روش تیکسوکستینگ، چهارمین کنفرانس شکل­دهی فلزات و مواد ایران، سال 1387.

[10] Haga T., Kapranos p., “Billetless simple thixoforming process”, Journal of matrial processing Technology, vol. 130-131, 2002, pp. 581-586.

[11] Garat M., Blais S., Pluchion C., Loue W.R., “Aluminum semi-solid processing from the billet to the finished part”, 5th  international conference on semi-solid processing of alloys and composites, Colorado, 1998.

[12] Kjung H., Kang C.G., Jung K.D., “Control liquid segration of semi-solid aluminum alloys during intelligent compression test”, Intelligent processing and manufacturing of materials, 1999, pp. 609-703.

[13] Li H.J., Qi L.H., Han H.M. , Guo L.J.,  “Neural  network modeling  and  optimization  of  semi-solid extrusion for  aluminum  matrix composites”, Journal of Materials Processing Technology, Vol 151, 2004, pp. 126–132.

[14] Jiang H., Nguyen T.H., Prud’homme M., “Optimal control of induction  heating  for  semi-solid  aluminum  alloy  forming”, Journal  of  Materials  Processing  Technology, vol. 189, 2007, pp. 182-191.

]15[ نیلی احمد آبادی م.، مهرآرا ح.، آشوری ص.، غیاثی­نژاد ج.، “فرآوری نیمه­جامد آلیاژ آلومینیم 356 Aبه روش سطح شیبدار؛ بررسی تاثیر دمای سطح و دمای بارریزی به کمک آلیاژ 356 A"، مجله ریخته­گری، سال بیست و هفتم، شماره 88، پاییز 1386.

[16] Park J.H., Choi J.C., Kim Y.H., Yoon J.M.,  “A  study  of the  optimum  reheating  process  for  A356  Alloy  in  semi-solid forging”, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 20, no. 4, 2002, pp. 277-283.

[17] Nourouzi S., Ghavamodini S.M., Baseri H., Kolahdooz A., Botkan M., “Microstructure evolution of A356 aluminum alloy produced by cooling slope method”, Advanced Materials Research, Vol. 402, 2012, pp. 272-276.

[18] Hosseini S.S., Nourouzi S., Hosseinipour S.J., Kolahdooz A., “Effect of slope plate variable and pouring temperature on semi-solid microstructure of A356 aluminum alloy”, steel metal Research, 2012, pp. 779-782.