بررسی پارامترهای حاکم و بهینه‌سازی سختی مذاب در حال انجماد آلیاژ آلومینیوم A380 تولید شده به روش ارتعاش مکانیکی

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

سعید  احترامیان حقیقی ¹ (Islamic Azad Univesrity, Khomeinishahr Branch)
امین  کلاه دوز ² (استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد خمینی شهر)
مجید  کریمیان ³ (Islamic Azad University, khomeinishahr Branch)

Received: 2016-02-03 Accepted : 2016-06-25 Published : 2016-10-22

Keywords: بهینه‌سازی, ریخته‌گری نیمه‌جامد, آلیاژ A380, ویبراتور مکانیکی, سختی برینل,

Abstract :

استفاده از آلیاژهای آلومینیم در صنایع مختلف به ویژه اتومبیل‏سازی برای داشتن سازه­ای با وزن کمتر رو به افزایش است. استفاده از فرآیند شکل‏­دهی نیمه جامد که علاوه بر تغییر در ریزساختار که باعث بهبود مشخصات مکانیکی می­شود، می­تواند باعث کاهش حجم مصرفی ماده تولیدی شده و در نهایت به بهبود نهایی وزن سازه منجر شود. در این مقاله بهینه­سازی پارامترهای حاکم در یکی از روش­های شکل­دهی نیمه­جامد به نام ارتعاش مکانیکی پرداخته می­شود. آلیاژ مورد بررسی در این تحقیق آلیاژ آلومینیم با گرید A380 می­باشد. پارامترهای مورد بررسی شامل مقدار و زمان اعمال تنش برشی و دمای ریخته‏گری است و هدف به دست آمدن بیشترین سختی برای نمونه­های تولیدی است. در این راستا نمونه‏هایی از مذاب‏های آلومینیم  A380 تحت فرکانس­های ارتعاش متفاوت و دماهای ریخته‏گری متفاوت و زمان­های ارتعاش قرار گرفت و سپس در نهایت با استفاده از بهینه‏سازی به کمک الگوریتم ژنتیک، بهترین نتیجه بدست آمد. بهترین سختی در نمونه­های تولیدی حدود 80 برینل به دست آمد. همچنین نتایج نشان داد که دمای مذاب بیشترین تاثیر را بر روی سختی دارد و با افزایش فرکانس  زمان آن باعث می­شود دانه­ها به سمت کروی شدن بروند و سختی قطعه افزایش یابد

References:

[1] Jayesh B.P., Liu Y.Q., Guosheng Sh., Zhongyun F., Rheo-Processing of an Alloy Specifically Designed for Semi-Solid Metal Processing Based on The Al-Mg-Si System, Materials Science and Engineering A, Vol. 476, 2008, pp. 341-349.

[2] Davies G.J., Solification & Casting, Wily, the university of Michigan, ISBN 0470198710, 978047019871, 1973.

[3] Kolahdooz A., Nourouzi S., Bakhshi M., and Hosseinipour S.J., Experimental study and FEM simulation of the effect of significant parameters in the thixoforging of the gearbox cap, Solid Mechanics Journal, Islamic Azad University, Khomeinishahr Branch, Vol. 5, No. 1, 2012, pp. 47-56, In Persian.

[4] Khosravi H., Eslami-Farsani R., Askari-Paykani M.,  Modeling and optimization of cooling slope process parameters for semi-solid casting of A356 Al alloy, Transaction of Nonferrous Metal Society of China, Vol. 24, 2014, pp. 961−968.

[5] Nourouzi S., Kolahdooz A., Botkan M., Behavior of A356 Alloy in semi-solid state produced by mechanical stirring, Advanced Materials Research, Vol. 402, 2012, pp. 331-336.

[6] Kazemi A., Nourouzi S., Kolahdooz A., Gorji A., Experimental Investigation of Thixoforging Process on Microstructure and Mechanical Properties of the Centrifugal Pump Flange, Journal of Mechanical Science and Technology, Vol. 29, No. 7, 2015, pp. 2957-2965.

[7] Kolahdooz A., Nourouzi S., Bakhshi M., and Hosseinipour S.J., Experimental investigation of thixoforging parameters effects on the microstructure and mechanical properties of the helical gearbox cap, Journal of Mechanical Science and Technology, Vol. 28, No. 10, 2014, pp. 4257-4265.

[8] Kleiner S., Beffort O., Wahlen A., Uggowitzer P.J., Microstructure and mechanical properties of squeeze cast and semi-solid cast Mg–Al alloys, Journal of Light Metals, Vol. 2, 2002, pp. 277–280.

[9] 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.

[10] 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, special issue of metal forming, 2012, pp. 779-782.

[11] Kang C.G., Bae J.W., Kim B.M., The grain size control of A356 aluminum alloy by horizontal electromagnetic stirring for rheology forging, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 187-188, 2007, pp. 344-348.

[12] Kolahdooz A., Nourouzi S., Bakhshi M. and Hosseinipour S.J., Experimental investigation of the effect of temperature in semisolid casting using cooling slope method, Process of International Mechanical Engineering; Part E, Journal of Process Mechanical Engineering, Vol. 230, No. 4, 2016, pp. 316-325.

[13] Kolahdooz A., Nourouzi S., Bakhshi M., and Hosseinipour S.J., Investigation of the controlled atmosphere of semisolid metal processing of A356 aluminium alloy, Journal of Mechanical Science and Technology, Vol. 28, No. 10, 2014, pp. 4267-4274.

[14] Kolahdooz A., Nourouzi S., Bakhshi M., and Hosseinipour S.J., Study of various factors and the protective atmosphere on aluminum alloy properties in casting process with cooling slope method, Aerospace Mechanics Journal, Imam Hossein University, Vol. 11, No. 2, 2015, pp. 29-41, In Persian.

[15] Shabestari S.G., Parshizfard E., Effect of semi-solid forming on the microstructure and mechanical properties of the iron containing Al–Si alloys, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 509, 2011, pp. 7973–7978.

[16] Nourouzi S., Baseri H., Kolahdooz A., Ghavamodini S.M., Optimization of Semi-Solid Metal Processing of A356 Aluminum Alloy, Journal of Mechanical Science and Technology, Vol. 27, No. 12, 2013, pp. 3869-3874.