جوانه زا در ریخته گری چیست؟

در فرآیند ریخته گری، امکان بهبود خواص مکانیکی قطعات ریختگی حتی در حالت مذاب با افزودن مقادیر اندکی از عناصر معین وجود دارد. بهترین روش برای دستیابی به این هدف، استفاده از انواع جوانه زا در ریخته گری است. این عناصر معمولاً در مرحله نهایی آماده سازی مذاب و پیش از ریختن آن در قالب اضافه می شوند.

به طور کلی، عناصر موجود در جوانه زاهای آوانگارد موجب ریزشدن دانه ها در ساختار میکروسکوپی قطعه می شوند و تشکیل فازهایی را تسهیل می کنند که در شرایط عادی و بدون افزودن این عناصر، در اثر انجماد مذاب ایجاد نمی شوند.

استفاده از جوانه زاها در ریخته گری چدن نیز بسیار متداول است. به عنوان مثال، با به کارگیری این محصولات می توان فرآیند جوانه زایی در چدن داکتیل را به طور مؤثر انجام داد. جوانه زاهای آوانگارد معمولاً از آلیاژ پایه فرو سیلیسیم همراه با عناصر آلیاژی نظیر استرانسیم (Sr)، کلسیم (Ca)، باریم (Ba)، زیرکنیوم (Zr) و آلومینیوم (Al) تهیه می شوند. ترکیب این عناصر با ناخالصی هایی مانند گوگرد و اکسیژن و حذف آن ها از مذاب، باعث ایجاد مراکز مناسب برای گرافیت زایی و بهبود خواص مکانیکی آلیاژ می شود.

در جدول زیر با انواع جوانه زاهای آوانگارد و کاربرد آن ها آشنا می شویم:

نوع جوانه زا	ترکیب شیمیایی	کاربردها
فریتی	Ti, Zr, B, Nb	قطعاتی با نیاز به سختی بالا
گرافیتی	FeSi, CaSi, Sr, Ba	ریخته گری چدن های خاکستری
سرامیکی	Al₂O₃, SiC, TiC	قطعاتی که در دماهای بالا کار می کنند
نیکلی	Ni, Co	آلیاژهای پایه نیکل برای صنایع نفت و گاز
فسفری	CuP, NiP	قطعات پیچیده با نیاز به دقت بالا در ریخته گری

ترکیب شیمیایی جوانه زا در ریخته گری

مواد جوانه زا آوانگارد در ریخته گری معمولاً شامل فروسیلیس به همراه عناصر آلیاژی مهمی نظیر زیرکونیوم (Zr)، استرانسیوم (Sr) و باریم (Ba) هستند. ترکیب شیمیایی دقیق هر یک از این عناصر با فروسیلیس و درصد مناسب آن ها، موجب تولید انواع مختلف جوانه زا با ویژگی ها و کاربردهای متفاوت می شود. برخی از انواع جوانه زاهای آوانگارد عبارتند از:

• جوانه زا زیرسینوک: حاوی عنصر زیرکونیوم
• جوانه زا سوپرسید: حاوی عنصر استرانسیوم
• جوانه زا باریومی: حاوی عنصر باریوم

عملکرد جوانه زا در ریخته گری

استفاده از جوانه زاهای آوانگارد در ریخته گری به طور قابل توجهی باعث ریزدانه شدن ساختار میکروسکوپی قطعات می شود و تشکیل فازهایی را تسهیل می کند که در حالت عادی و بدون افزودن این عناصر، در اثر انجماد مذاب ایجاد نمی شوند. این فرآیند منجر به بهبود قابل توجه خواص مکانیکی قطعات ریختگی می گردد.

عملکرد نهایی جوانه زا به عوامل متعددی وابسته است. به عنوان مثال، دمای فرایند و اندازه دانه های اولیه نقش تعیین کننده ای در کارایی جوانه زا دارند. اگر ساختار قطعه بسیار ریزدانه باشد، انحلال اولیه جوانه زا سریع انجام می شود و عملکرد آن به حداکثر می رسد. اما در ساختارهای درشت دانه، انحلال جوانه زا ممکن است با تأخیر انجام شود و کارایی محصول کاهش یابد.

 

تأثیر عناصر روی عملکرد جوانه زا در ریخته گری

وجود عنصر سریوم (Ce) در جوانه زاهای آوانگارد با افزایش تعداد محل های هسته زایی، منجر به افزایش تعداد جوانه ها و بهبود ریزدانه شدن ساختار می شود. علاوه بر این، حضور عنصر بیسموت (Bi) تا حد معینی باعث افزایش تعداد کره ها در ساختار می گردد. ترکیب بیسموت و آنتیموان (Sb) در غلظت های پایین نیز موجب کاهش انرژی سطح مشترک می شود و فرآیند جوانه زایی را بهبود می بخشد.

برای آنکه جوانه زاهای آوانگارد در ریخته گری عملکرد مطلوب داشته باشند، لازم است شرایط خاصی رعایت شود که مهم ترین آن ها عبارتند از:

1. قابلیت آغشتگی به مذاب (ترشوندگی):
   مواد جوانه زا باید بتوانند به خوبی در مذاب پراکنده شده و به تمامی قسمت های آن برسند تا به عنوان هسته جوانه زایی عمل کنند. بنابراین، جوانه زاهای آوانگارد باید از قابلیت ترشوندگی مناسب برخوردار باشند.
2. مشابهت ساختار کریستالی:
   ساختار کریستالی مواد جوانه زا باید مشابه ساختار کریستالی فلز مذاب باشد. این ویژگی باعث می شود در حین انجماد، اتم های مذاب به سمت مواد جوانه زا حرکت کنند و در محل های مشخص شده، روی آن ها قرار بگیرند و فرآیند جوانه زایی با حداکثر کارایی انجام شود.

بهره گیری از جوانه زا در ریخته گری با روش های مختلف

در این مطلب به معرفی جوانه زا در ریخته گری پرداختیم. افزودن جوانه زا به فرآیند ریخته گری می تواند با روش های متنوعی انجام شود. برای مثال، جوانه زای پودرشده می تواند مستقیماً در حوضچه مذاب ریخته شود یا در لوله راهگاه قرار گیرد. همچنین، امکان اضافه کردن جوانه زا به صورت گلوله های فشرده به مذاب نیز وجود دارد، که در هر روش، هدف افزایش ریزدانه شدن ساختار و بهبود خواص مکانیکی قطعات ریختگی است.

آوانگارد، سامانه تخصصی ارائه خدمات ریخته گری در ایران، با درک کامل از الزامات مربوط به خواص مکانیکی قطعات، از جمله استحکام و تافنس، از انواع جوانه زا بهره می گیرد تا قطعاتی با کیفیت و دوام بالا در اختیار مشتریان خود قرار دهد.

می توانید پادکست (مقاله صوتی) مقاله را نیز گوش کنید، همچنین فایل پاور پوینت مقاله نیز قابل دانلود است.

🏢 شرکت هلدینگ بازرگانی صنعتی آوانگارد – پیشرو در تأمین و تولید قطعات ریخته گری در خاورمیانه 🌍

📞 شماره تماس:  00989120228576
🌐 وب سایت:  Avangardholding.com