خصوصيات انواع مختلف آلياژهاي ريختگي آلومينيوم، براساس عنصر آلياژي اصلي طبقه‌بندي مي‌شوند. به عنوان مثال: Al-Mg-Al و غيره. هر كدام از آلياژها بوسيله‌ي تركيب شيميايي اصلي آنها مشخص مي‌گردند.

اگرچه آلياژهاي ريختگي در دسترس، بسيار متفاوت مي‌باشند، تعداد آلياژهايي كه در حجم زياد مورد استفاده قرار مي‌گيرند، بسيار اندك هستند. انتخاب آلياژها براي قطعات ريختگي كه بوسيله‌ي فرآيندهاي مختلف ريخته‌گري توليد مي‌شوند، در وحله‌ي اول به تركيب آلياژ كه به نوبه‌ي خود كنترل كننده‌ي مشخصات آلياژ، از قبيل دامنه‌ي انجماد، سياليت و غيره مي‌باشد، قطعات ريخته‌گري شده در ماسه كمترين محدوديت را در رابطه با انتخاب آلياژ ايجاد كرده و به طور معمول در موردآلياژها بكار مي‌رود.

در مورد آلياژهاي مورد استفاده در ريخته‌گري تحت فشار مسأله‌ي اصلي دماگداز پايين آلياژ مي‌باشد كه باعث افزايش سرعت توليد و كاهش سائيدگي قالب مي‌گردد.

گروههاي مختلف آلياژهاي آلومينيوم را مي‌توان برحسب ترتيب كاهش قابليت ريخته‌گري بصورت ××7، ××4، ××5، ××2 و ××7 طبقه‌بندي نمود. مقاومت به خوردگي اين آلياژها نيز تابع تركيب شيميايي بوده و آلياژهاي عاري از مس معمولاً مقاومت برخوردگي بيشتري نسبت به آلياژهاي حاوي مس دارند. آلياژهاي سري ××8 كه عنصر آلياژي آن قلع مي‌باشد، براي ياتاقان‌ها استفاده مي‌شوند.

 

آلياژهاي Al-Si:

آلياژهاي آلومينيوم- سيليسيم، مهمترين آلياژهاي ريختگي آلومينيوم محسوب مي‌شوند. اين امرعموماً به خاطر سياليت‌ بالاي اين آلياژها در اثر وجود حجم نسبتاً زياد يوتكتيك Al-Si مي‌باشد. ساير مزاياي اين آلياژها مقاومت برخوردگي بالا و قابليت جوشكاري خوب را مي‌توان نام برد، به علاوه حضور فاز Si در آلياژ باعث كاهش انقباض در حين انجماد و ضريب انساني حرارتي محصول ريختگي مي‌گردد. اما وجود ذرات ريز و سخت سيليسيم در ساختار منجر به بروز مشكل ماشين‌كاري در اين آلياژ مي‌گردد.

Al-Si بدليل سياليت ريخته‌گري بالايي كه دارد مورد استفاده قرار مي‌گيرد، ولي ترد و شكننده است، ولي به دليل اينكه حد الاستيك آن بالا مي‌باشد، كمتر كاربرد دارد. ولي اگر حد الاستيك آن بالا بود. مي‌توانست جاي Al-Cu را بگيرد. سيليسيم باعث مي‌شود كه سياليت مذاب بالا برود. انجماد آهسته آلياژ خالص Al-Si منجر به ريز ساختار بسيار درشت كه در آن يوتكتيك شامل تيغه‌ها يا سوزن‌هاي درشت سيليسيم در زمينه آلومينيوم است خواهد شد. يوتكتيك به تنهايي متشكل از سلولهاي مجزا مي‌باشد كه در ميان آنها ذرات سيليسيم قرار گرفته‌اند. خواص مكانيكي اساساً به واسطه‌ي ريز شدن(ظريف شدن) ساختار و همچنين فصل مشترك به حالت صفحه‌اي در ضمن انجماد كه تخلخل در قطعه ريختگي را به حداقل مي‌رساند، بهبود مي‌يابد. كاهش چقرمگي شكست نيز به طور محسوس افزايش پيدا مي‌كند.

بهسازي آلياژهاي Al-Si معمولاً بوسيله‌ي افزودن نمك‌هاي سديم يا مقادير كمي سديم، فلزي به مذاب صورت مي‌گيرد. اگرچه مقدار واقعي سديم موردنياز ممكن است. سديم دماي يوتكتيك را تقريباً به اندازه C ‎ْ12 كاهش مي‌دهد و لذا انتظار مي‌رود كه ساختار ظريفتر به دليل سرعت جوانه‌زني در شرايط فوق تبريديي به وجود آيد. كاهش دماي يوتكتيك دليل بر آن دارد كه سديم موجب كاهش قابليت ايجاد محل‌هاي جوانه‌زني براي فازهاي يوتكتيك بويژه سيليسيم مي‌گردد.

 

مشخصات كلي آلياژ Al-Cu:

آلياژهايي كه عنصر اصلي آلياژي آنها مس مي‌باشد، اگرچه امروزه بسيار ي از آنها متروك شده‌اند، ولي جزء اولين آلياژهاي ريختگي آلومينيوم هستند كه بطور گسترده مورد استفاده قرار گرفته‌اند. اغلب آلياژهايي كه اكنون كاربرد دارند، علاوه بر مس، حاوي عناصر ديگر آلياژي نيز هستند. اين گروه از آلياژهاي ريخته‌گري، آلومينيوم در معرض بعضي از مسائل ريخته‌گري از قبيل ترك گرم و مشكلات تغذيه‌گذاري قرار دارند. اين آلياژها از قابليت عمليات حرارتي رسوب سختي بالايي برخوردار هستند.

آلياژهايي با تركيب شيميايي مختلف در اين گروه كه خواص مطلوب در دماهاي بالا را تأمين مي‌كند، توليد مي‌گردند. هر كدام از آنها آلياژهاي اين گروه از طريق تلفيق مكانيزم رسوب سختي و سخت‌گرداني انتشاري بوسيله‌ي تركيبات بين فلزي، مستحكم شده و سختي و استحكام آنها تا دماي C ‎ْ250پايدار مي‌ماند. اخيراً آلياژ Al-Cu- Ag- Mg كه قابليت رسوب سختي بالايي را دارا است، توليد گرديده است.

 

آلياژ آلومينيوم- مس(Al-Cu):

در سيستم Al-Cu محلول جامد نهايي غني از Al با تركيب بين فلزي A با فرمول CuAl₂ در تعادل است و گرچه مقداري هم حلاليت در جامد وجود دارد. افزودن منيزيم به اين سيستم، امكان تشكيل تركيبات بين فلزي ديگر را فراهم مي‌كند يا آلياژي موردنظر از نوع پر آلومينيوم است.

بنابراين فازهاي در تعادل با  در نظر است. براي رسوب سخت‌كردن اين آلياژ اولين مرحله در عمليات گرمايي متعادل كردن آلياژ در منطقه  آلياژ است. يعني عمليات گرمايي محلولي روي آلياژ براي همگن كردن ساختار آلياژ بايد آنرا به صورت كافي (در حدود چند ساعت 5-4) در دماي 500 تا 570 درجه گرما داده و ساختار ريختگي و حل كردن ذرات فاز دوم ممكن است تا 100 ساعت زمان لازم داشته باشد. پس از انجام عمليات گرمايي محلول آلياژ، بايد با آهنگ كافي براي جلوگيري از رسوب‌گذاري تا 20 درجه سرد شود.

 

محاسبات شارژ Al-Si:

از آنجائي كه Si در Al قابل حل نيست، از اين دو عنصر، مخلوط مكانيكي مي‌سازيم، يعني در هر نقطه  از آلياژ Al بصورت خالص و Si بصورت خالص وجود دارد.

3000= كل مذاب gr Al=85%     Si=15%

Si  2%=درصد اتلاف

 

               

 

ريخته‌گري آلياژ آلومينيوم- سيليسيم:

ابتدا Al را ذوب مي‌كنند و دماي ذوب را بالا مي‌برند و سيليسيم را به دفعات به مذاب مي‌افزايند و در نهايت استرانيسم يا سديم به مذاب مي‌افزايند. بعد از مدت 10 دقيقه مذاب را در كوره نگه مي‌دارند. اين كار براي اين مي‌باشد كه براي اينكه دانه‌ها سيليسي را از حالت تيغه‌اي به گرد و كروي تبديل كرد. حلاليت Si در Al در دماي محيط ناچيز است (05/0%) اما در دماي 6/11=577 است.

 

1-سختي و استحكام افزايش يابد.

2-سياليت افزايش يابد.                            تيغه‌اي

3-باعث سادگي انجماد پوسته‌اي مي‌شود.

 

آزمايش تعيين سختي به روش برينل:

وساي مورد نياز:

1-دستگاه سختي سنج برنيل؛

2-نمونه؛

3-ميكروسكوپ ميكرومتردار؛

در روش برنيل يك ساچمه از كاربيد تنگستن يا فولاد به قطر(D) روي جسم با نيروي (P) به مدت ثابتي(10 ثانيه براي آلياژهاي آهني و 30 تا 60 ثانيه براي آلياژهاي غيرآهني) توسط ماشين مربوط فشار ايجاد مي‌كند. از تقسيم نيروي وارد بر سطح ايجاد شده(سطح عرقچين كروي) عدد سختي در اين روش بدست مي‌آيد. سختي برنيل را به اختصار با B.H.N نمايش مي‌دهند. مقدار اين سختي از رابطه‌ي زير بدست مي‌آيد:

كه در آن ‍P عبارت است از نيروي وارد بر ساچمه(بار) و A سطح عرقچين كروي ايجاد شده روي فلز يا آلياژ مورد آزمايش است.

 

 

متالوگرافي:

بررسي و مطالعه ساختار دروني فلزات و آلياژها به منظور پي‌بردن به نحوه‌ي انجماد، ريزي و درشتي دانه‌ها، فازها و ساختارها و تشخيص حفره‌هاي انقباض و گازي و ترك‌ها در سطح قطعات مي‌باشد.

 

مطالعه‌ي قطعات به دو صورت مي‌باشد:

1-مطالعه ماكروسكوپي.

2-مطالعه‌ي ميكروسكوپي

 

محلول‌هاي پوليش:

اكسيد Al(Al₂ O₃) براي فلزات آهني؛

اكسيد Mg(Mgo) براي فلزات غيرآهني؛

اچ كردن:

اين عمل باعث ايجاد يك خوردگي ضعيف توسط اسيدهاي آلي- غيرآلي كه با الكل معمولاً تركيب شده‌اند به وجود مي‌آيد كه به مدت 10 الي 15 ثانيه انجام مي‌گيرد.

 

محلول‌هاي اچ براي آلومينيوم و آلياژهاي آن:

 

آماده سازي نمونه:

ابتدا نمونه موردنظر را بريده و سپس سوهان مي‌زنيم تا سطح آن صاف شود و بعد از آن بوسيله سمباده كه از 240 تا 2000 شماره‌گذاري شده آنرا سمباده‌ مي‌زنيم تا سطح آن كاملاً صاف و صيقلي شود.

 

پوليش كردن:

حساسترين و مهمترين مراحل آماده‌سازي براي آزمايش متالوگرافي، پوليش كردن است. عمل پوليش كردن توسط دستگاه پوليش كه داراي يك صفحه‌ي صاف و گرد مي‌باشد و توسط الكترو موتور چرخه‌ي آن انجام مي‌شود، روي صفحه‌ي گردان آن پارچه‌ي ماهوت كشيده شده است. عمل پوليش با مواد ساينده كه اكسيد منيزيم براي آلومينيوم است. استفاده مي‌كنيم. تعداد دور صفحه‌ي دوار معمولاً بين 300 تا 500 دور بر دقيقه است. در هنگام پوليش كردن حتماً آب بايد از بالا به مقدار مناسب به وسط صفحه‌ي پوليش ريخته شود تا براده‌هاي ايجاد شده را با خود ببرد. فشار قطعه برروي صفحه‌ي پوليش بايد مناسب باشد. اگر فشار زياد باشد، صفحه‌ي پوليش باعث خط انداختن روي قطعه مي‌گردد.

 

مشاهدات آلياژهاي آلومينيوم پس از اچ كردن(متالوگرافي):

             با كلرAl- Cu- Si

Al- Cu

 

 

 

 

     Al- Cu- Si

 

محاسبات شارژ Al-Cu:

2000=وزن كل مذاب