logo
بنر
جزئیات وبلاگ
Created with Pixso. خونه Created with Pixso. وبلاگ Created with Pixso.

تکنولوژی ریختن فلزات سبک

تکنولوژی ریختن فلزات سبک

2025-08-11

مقدمه

آلیاژهای سبک آلومینیوم (Al)، منیزیم (Mg) و تیتانیوم (Ti) به طور فزاینده ای در صنایع حمل و نقل و تولید برای کاهش مصرف انرژی و همچنین ردپای کربن استفاده می شوند. شکل 1 (DuckerFrontier, 2020) نشان می دهد که استفاده از Al در بخش خودرو شاهد رشد چشمگیری بوده است. از 84 پوند در هر خودرو در سال 1975 تا 459 پوند در سال 2020 و 570 پوند پیش بینی شده برای سال 2030، که اکثریت استفاده از Al را ریخته گری ها تشکیل می دهند. تمام بخش های تولید آلیاژهای سبک رشد قابل توجهی را تجربه کرده اند و به ویژه صنعت ریخته گری فلز.
اولین ریخته گری فلزات (طلا) را می توان به حدود 4000 سال قبل از میلاد ردیابی کرد، اگرچه یک قورباغه مسی قدیمی ترین ریخته گری موجود است که در حال حاضر شناخته شده است و قدمت آن به حدود 3200 سال قبل از میلاد می رسد (Olsen, 2020). فناوری‌های ریخته‌گری مدرن اجزایی را در تقریباً هر کاربرد صنعتی ارائه می‌کنند، با وجود این که انجماد نقطه شروع برای هر محصول آهنگری یا پودری برای تولید پایین دستی است. تولید سالانه جهانی ریخته گری فلز در سال 2019 حدود 109 میلیون تن متریک بود، که شامل حدود 17,205,447 تن متریک (MT) آلومینیوم و 60,138 تن متریک منیزیم (Staff Report, 2021) می شود. پنج کشور برتر تولید کننده ریخته گری عبارتند از چین، هند، ایالات متحده آمریکا، ژاپن و آلمان. صنعت ریخته گری فلز یک رکن اساسی برای اساساً تمام فعالیت های تولیدی است و فناوری های ریخته گری آلیاژهای سبک برای پایداری صنایع تولیدی و حمل و نقل در سراسر جهان حیاتی هستند.
آلیاژهای ریخته گری معمولی Al، Mg و Ti و فرآیندهای ذوب و ریخته گری آنها به خوبی در کتاب های راهنمای ASM مستند شده اند (Avedesian and Baker, 1999, Viswanathan et al., 2008, Anderson et al., 2018) و چندین تک نگاری در مورد آلومینیوم (Kaufman and Rooy, 2004)، منیزیم (Sahoo, 2011) و تیتانیوم (Lütjering and Williams, 2007). اصول انجماد برای آلیاژهای ریخته گری و فناوری های فرآیند ریخته گری معمولی در چندین کتاب منتشر شده از دهه 1960 مستند شده است (Chalmers, 1964, Flemings, 1974, Kurz and Fisher, 1984, Stefanescu, 2002, Dantzig and Rappaz, 2009). بنابراین، آلیاژهای ریخته گری معمولی و تکنیک های فرآیند ریخته گری در این مقاله مورد بررسی قرار نمی گیرند. یک بررسی اخیر توسط Campbell (2020) یک ارزیابی انتقادی از فرآیندهای مختلف ریخته گری از نظر تشکیل نقص، به ویژه فیلم های دوفازی و ترک ها در ریخته گری و همچنین اثرات منفی آنها بر خواص مکانیکی ریخته گری ارائه کرد.
در اینجا ما یک بررسی جامع و در عین حال انتقادی از پیشرفت ها و نوآوری هایی که در دو دهه گذشته در طراحی آلیاژهای سبک، فناوری های ریخته گری و فرآیندهای نوظهور مبتنی بر انجماد پدید آمده اند، ارائه می دهیم و بر بهبود فرآیندها برای غلبه بر برخی از مسائل اساسی مربوط به تشکیل نقص در فرآیندهای ریخته گری معمولی تمرکز می کنیم. علاوه بر این، ما روندهای آینده مانند شبیه سازی ریخته گری، طراحی و تولید چند ماده ای، تولید افزایشی و کاربردهای مهندسی مواد محاسباتی یکپارچه (ICME) در طراحی آلیاژ، تولید و توسعه محصول را بررسی می کنیم.