Karıştırma döküm, kompozit malzemelerin üretimi amacı ile, içinde dağılmış bir fazın, mekanik karıştırma vasıtası ile bir erimiş matris metal ile karıştırıldığı bir sıvı hal yöntemidir.
Karıştırma döküm (Mechanical Stirring Casting), sıvı hal fabrikasyonunun en basit ve en uygun maliyetli bir yöntemi olarak görülmektedir.
Mekanik Karıştırma Döküm:
Sıvı mekanik karıştırma yöntemi dispersiyon yani herhangi bir maddenin, başka bir madde içinde homojen ve küçük parçacıklar halinde yayılmasını sağlamak için etkili bir yoldur .
Günümüzde metal matrisli kompozitler uzay ve otomobil endüstrisi için oldukça önemli hale gelmektedir. Bu nedenle metal malzemeler için de aşınma son derece önemlidir. 2013 yılında Delhi Teknoloji Üniversitesi’nde Aa6082 / Sic’nin Aşınma Karakterizasyonu Kompozit Üreten Mekanik Karıştırma Döküm Prosesi ile araştırılmıştır.
Mekanik Karıştırma Döküm Süreçlerinin Tribolojik Davranışlarının İnclenmesi:
Bu amaçla silikon karbür parçacıkları ile güçlendirilmiş alüminyum alaşımı AA-6082 (% 3,% 4,% 5,% 6, & % 7 ağırlıkça SiC)nin tribolojik davranışları mekanik karıştırmak suretiyle karıştırma döküm süreçleri ile takip edilmiştir.
Metal matrisler (% 3,% 4,% 5,% 6 ve% 7 SiC)gibi üç kombinasyonlu alüminyum metal matrisi şeklinde oluşturulmuştur. Metal matris, ortalama parçacık boyutuna (APS) – 25μm sahip SiC partikülü ile güçlendirilir. Silikon karbür, eriyiğe sokulmadan önce 1 saat boyunca 473 K’da önceden ısıtılır.
Sıvı metal karıştırma döküm yaparken, AA6082, üst dökme mekanizmasına sahip özel olarak tasarlanmış Muffle fırına yerleştirilir. Silisyum karbür miktarı, her matristeki ağırlıkça% 0 ila ağırlıkça% 7 arasında değişir.
Fırın içindeki sıcaklığın tespiti için bir termokupl yerleştirilir. Fırın içindeki sıcaklık, maddeler arasındaki kimyasal reaksiyonu en aza indirmek için yaklaşık 750 ° C’ye kadar kontrol edilir. Sıcaklık röleyi fırın ve termokupldan bağlayarak kontrol edilir. Rölenin işlevi, sıcaklık 700 C’yi aştığında güç kaynağını kesmektir.
Mekanik karıştırma (elektrik motoru tarafından sürülen bir karıştırıcı kullanılarak gerçekleştirilir), silikon karbür parçacıklarını matris alaşımında dağıtmak için kullanılır. Önceden ısıtılmış takviye parçacıkları eriyiğe eklenir ve 650 rpm’de 10 dakika karıştırılır. Karıştırmaya, kompozit mantar bölgesinde ulaşılmadan devam edilir. Soğutma fırında yapılır.
Kompozitleritlerin mikro yapısı, kompozitlerin kalitesinin ve üretim için benimsenen tekniğin etkinliğinin bir ölçüsü olarak kullanılabilir. AA6082’nin matrisindeki SiC partiküllerinin dağılımının minimal parçacık kümeleri ile oldukça homojen olduğu gözlenmiştir. Bu, kompozitin üretimi için kullanılan teknik mekanik karıştırma döküm işleminin verimli olduğunu gösterir. Güç, bir maddenin dış kuvvetler (yükler) altında yıkım olmadan taşıyabileceği en büyük strestir.
Elektromanyetik Karıştırma Döküm
Elektromanyetik karıştırma teorisine göre, elektromanyetik kuvvet eriyiği potada dolaşan akış üretecek şekilde yönlendirir.
2020 yılında geleneksel tek mekanik karıştırma ile matristeki karbon fiberlerin (CF’ler) eşit olmayan dağılımını iyileştirmek için bir araştırma yapılmıştır. Bu amaçla kısa karbon fiber takviyeli alüminyum matris (Csf / Al) kompozitlerini hazırlamak için elektromanyetik (ME) karıştırma ile birleştirilen mekanik kullanılmıştır.
Mekanik Karıştırma ile Elektromanyetik Karıştırma Yönteminin Bir Arada Kullanılması:
Mekanik / ME karıştırma altında alüminyum eriyiğinin 3-D akış alanı hesaplanıp karşılaştırılma yapılmıştır. Hesaplama sonuçları, ME karıştırma altında akış alanının karmaşıklığının, tek bir mekanik karıştırmaya göre önemli ölçüde arttırılabileceğini göstermektedir. Özellikle deri etkisi nedeniyle pota duvarının yakınında güçlü bir eriyik akışı olmuştur.
Karbon fiber takviyeli alüminyum matris kompozitler, yüksek özgül mukavemeti, iyi yüksek sıcaklık dayanımı ve termal iletkenliği nedeniyle umut verici yapısal ve fonksiyonel malzemeler olarak kabul edilir .
Bunlar arasında, kısa karbon fiber takviyeli alüminyum matris (Csf / Al) kompozitleri izotropik performans avantajı nedeniyle daha geniş uygulama alanına sahiptir .
Bununla birlikte, kısa karbon fiberler (CF’ler) belirli bir en boy oranına sahiptir. Parçacık takviyelerinden farklıdır, bu nedenle CF’lerin matriste dağılması kompozitlerin performansında ve uygulanmasındaki daha fazla gelişmeyi sınırlar.
Günümüzde, toz metalurjisi veya yarı katı yöntemler gibi hazırlama yöntemlerinin çoğu, Csf / Al kompozitlerini hazırlamak için kullanılabilse de, lif hasarı CF’lerin zayıf kayma direncinden kolayca kaynaklanır.
Mekanik karıştırma döküm, sıvı haldeki CFs dispersiyonu nedeniyle daha az elyaf hasarı avantajına sahipken, diğer yöntemlere kıyasla daha yüksek üretim verimliliği ve düşük maliyete sahiptir.
Elektromanyetik karıştırma yüksek verimli ve çevre koruma ile erimiş metallerin döküm yaygın olarak uygulanmıştır. AZCa912 alaşımlarını etkili bir şekilde rafine etmek için elektromanyetik karıştırma teknolojisi kullanılmıştır.
Kalıcı manyetik karıştırmanın Al-4Cu ve 2024 Al’nin katılaşması üzerindeki etkisini incelemiştir. Sonuçlar, manyetik karıştırmanın, eriyik içinde ısı ve kütle transferine yol açabileceği için taneyi açıkça rafine edebileceğini göstermiştir.
Hareketli bir manyetik alanın neden olduğu zorlanmış konveksiyonun makro segregasyonları etkili bir şekilde azaltabileceği ve ekşimsi yapıları destekleyebileceği bulunmuştur. Cilt etkisinden dolayı radyal doğrultu boyunca düzgün olmayan akım yoğunluğunun eriyiğin kuvvetli bir eksenel akışa sahip olacağını bildirmiştir. Bu nedenle, mekanik karıştırma altında CF’lerin dağılabilirliğini arttırmak için elektromanyetik karıştırmanın sokulması ideal bir yöntemdir.
Kaynak: Researchgate
Nature
