سیالیت ، سیالیت مذاب ، عوامل سیالیت

بسياري مشاهدات در ريخته گري نشان مي دهد که وقتي قالب با يک شکل مشخص که داراي لبه نازک نيز هست پر مي شود و همچنين پارامترهاي ديگر را نيز ثابت در نظر بگيريم ، بعضي از آلياژها قادر به پر کردن قالب هستند و برخي ديگر اين قابليت را ندارند. اين پديده از ديدگاه ريخته گران به سياليت تعريف مي شود.در بسياري از آزمايشات مشخص شده است که سياليت توسط برخي از پارامترهاي شيمي فيزيکي تغيير مي کند و به هر صورت شرايط ريخته گري و مشخصات قالب نيز از پارامترهاي مهم مي باشند و به همين دليل براي مشخص کردن سياليت ريخته گري آزمايشاتي انجام مي گيرد. سياليت را مي توان اين گونه تعريف کرد: سياليت به عنوان رواني حرکت مايع و يا حرکت يک سيال تحت فشاري مشخص و معين به عنوان يکي از خواص ريخته گري فلزات و آلياژها مورد استفاده در ريخته گري مي باشد.

 

سياليت:
تعريف سياليت در ريخته گري از اهميت زيادي بر خوردار است، لذا مي توان سياليت را بدين صورت تعريف نمود که سياليت عبارت است از توانايي و قابليت پر کردن تمام قسمت هاي قالب، تحت سرعت بارريزي معين توسط فلز مذاب.
تعريف بالا در حقيقت اهميت فراوان و قابليت پر شدن قالب به وسيله ي مذاب را در ريخته گري نشان مي دهد و با توجه به انجماد زود رسي که در اثر انتقال حرارت سريع مذاب از قالب در شرايط عملي ريخته گري حاصل مي شود، بديهي است که عوامل متالورژيکي و تکنولوژيکي از قبيل شرايط حرارتي مذاب، چگونگي انجماد، سرعت جنبشي مذاب و نيروي چسبندگي آن به جداره ي قالب، در اين ارتباط، از اهميت بيشتري برخوردار هستند.
با توجه به اين که سياليت فلز مذاب يک عامل ريخته گري است نه يک عامل فيزيکي، آزمايشات مختلفي که براي تعيين ميزان سياليت به کار مي روند نيز شامل ريخته گري قطعات مي باشند. آزمايشات صفحه و مارپيچ از نمونه هايي است که براي اندازه گيري سياليت در شرايط خاص کارگاه، مورد استفاده قرار مي گيرند. مدل مارپيچ يا صفحه، درون مواد قالب، قالبگيري شده، سپس فلز مذاب با سرعت و ارتفاع معين به داخل قالب ريخته مي شود. نسبت طولي که مذاب در نمونه ي مارپيچ طي مي کند تا جامد شود و يا نسبت سطح پر شده در نمونه ي صفحه اي، تعيين کننده ي سياليت نسبي مذاب تحت آزمايش مي باشد.

عوامل موثر در سياليت:
از جمله فاکتورهاي متالورژيکي مربوط به خصوصيات فلز عبارتند از :
•ترکيب شيمياي فلز مذاب
•مقدار فوق گداز مذاب
•ويسکوزيته مذاب
•کشش سطحي مذاب
•لايه هاي اکسيد سطحي
•قشرهاي سطحي حاصل از جذب گاز
•اضافات و ناخالصي هاي موجود در شارژ اوليه
•اضافاتي که در حين انجماد رسوب ميکند.

فاکتورهاي متالورژيکي ديگرنيز بر سياليت مؤثرند که از آن جمله مي توان به موارد زير اشاره کرد :
با زياد شدن وزن مخصوص فلز, سياليت آن بيشتر خواهد شد چون مذاب تحت تأثير فشار ثقل يا فشار هيدرواستاتيکي خودش حرکت ميکند.برعکس هرچه ويسکوزيته فلز مذاب بيشتر باشد و قابليت جذب گاز و اکسيدشوندگي مذاب بيشتر باشد, سياليت کاهش مي يابد.در زير شکل مقايسه اي انجماد آلياژ پوسته اي و خميري و تأثير آن بر سياليت را مشاهده ميکنيم.
افزايش درجه حرارت فوق ذوب نيز که از عوامل متالورژيکي مؤثر بر سياليت ميباشد, مشخصاً باعث افزايش سياليت ميگردد.
از طرف ديگر افزايش درجه حرارت باعث تسريع در واکنشهاي ترکيبي و موجب تشکيل انواع اکسيدها, ترکيبات فلزي و غيرفلزي و همچنين فرسايش و دخول شيميايي و يا مکانيکي مواد نسوز يا قالب در مذاب ميشود که اين مواد باعث کاهش سياليت ميشود.

فاکتورهايي که نقش عمده اي بر سياليت دارند را مورد بحث و بررسي قرار دهيم :

1.درجه حرارت:
 افزايش درجه حرارت مذاب، مهم ترين عامل در پر شدن قالب است. تحقيقات انجام شده توسط بسياري از محققين نشان داده است که سياليت يک آلياژ با درجه حرارت فوق ذوب آن، رابطه ي مستقيمي دارد.
در اينجا توجه به اين نکته ضروري است که افزايش درجه حرارت مي تواند اثرات نامطلوبي را در خواص ديگر به وجود آورد. جذب گاز، اکسيده شدن و افزايش ميزان انقباض، از جمله اثراتي هستند که با بالا رفتن درجه حرارت به شدت افزايش مي يابند.

2.ترکيب شيميايي:
يکي ديگر از عوامل موثر در سياليت ريخته گري، ترکيب شيميايي مذاب مي باشد. سنجش دقيق تاثير اين عوامل در آلياژهاي مختلف، تنها در فوق ذوب ثابت امکان پذير است؛ زيرا تحت چنين شرايطي، مي توان به رابطه ي مشخص ميان اجزاي تشکيل دهنده ي يک آلياژ و سياليت به دست آورد. عناصر مختلف در يک آلياژ، به دليل تاثير در ساختمان مايع، بر گرانروي آلياژ و به پيروي از آن بر سياليت فلز تاثير مي گذارند. به طور کلي تاثير ترکيب شيميايي در سياليت را مي توان ناشي از تاثير اين عامل در نحوه ي مدل انجماد دانست.
•مدل انجماد بر اساس ترکيب شيميايي:
مدل پوسته اي و مدل خميري. آلياژهايي که در آنها فاصله ي ليکوئيدوس و ساليدوس خيلي کم است، سياليت عالي دارند و آن هايي که فاصله يشان زياد است، آلياژهاي خميري هستند و سياليت خوبي ندارند و با انقباضات پراکنده مواجه مي شوند. در مدل خميري با کاهش درجه حرارت، سياليت پيوسته کم مي شود ولي در مدل پوسته اي يک مرتبه سياليت خيلي کم مي شود که به آن نقطه گلويي مي گويند.

3.تنش سطحي:
کاربرد تنش سطحي در ريخته گري، در مقايسه با گرانروي، کمتر و اثرات آن نامشهودتر است. تاثير تنش سطحي بر سياليت ناچيز است؛ زيرا معمولا در شرايط عملي ريخته گري، فشار ناشي از ارتفاع بارريزي مذاب بر نيروهاي تنش سطحي غلبه دارد. بنا بر اين، تاثير اين پديده در سياليت به کانال ها و گوشه هايي با قطر کم يعني 0.5 تا 5 ميليمتر، محدود مي گردد. در چنين مواردي گفته شده است که تنش سطحي مانع از پر کردن کامل قالب مي شود. در همين حال بايد اضافه نمود که پديده ي اخير نيز بيشتر از آنچه که تحت تاثير تنش سطحي قرار گيرد، تحت شرايط انجماد و سرعت آن بررسي مي گردد.

•اثرات سطحي قالب:
زبري سطح قالب با ايجاد نيروي هاي اصطکاکي، باعث کند شدن جريان مذاب و در نتيجه کاهش سياليت آن مي گردد. در قالب هاي ماسه اي با انتخاب ماسه هاي دانه ريز، اين اصطکاک تا حد زيادي از بين مي رود. علاوه بر اين آزمايشات گوناگون نشان داده است که در اثر استفاده از مواد پوشش قالب، سياليت به مقدار زيادي افزايش مي يابد. مواد پوشش با ايجاد سطوح صيقلي و نيز کنترل مطلوب مشخصات ترشوندگي قالب در فصل مشترک فلز-قالب، موجب کاهش اصطکاک و تماس مذاب و قالب مي شوند و ضمن کاهش قدرت سردکنندگي قالب، سياليت مذاب را به طور قابل توجهي افزايش مي دهند.

4.اثرات فشار هوا:
همزمان با ورود مذاب به داخل قالب، هواي موجود در محفظه که به سرعت نيز انبساط
مي يابد، از آن خارج مي گردد. در صورتي که اين هوا نتواند از طريق منافذ موجود در قالب خارج شود، فشار آن موجب کند شدن و توقف جريان مذاب و در نتيجه کاهش سياليت آن مي گردد.

علاوه بر عوامل بالا که در مورد هر يک بحث شد تعدادي از پارامترهاي تکنولوژيکي که در بحث سياليت موثر خواهند بود را بصورت فهرست وار بيان مي کنيم:
•ارتفاع راهگاه بارريز
•دبي و زمان بارريزي
•رطوبت
•تلفات دمايي هنگام منتقل کردن مذاب از کوره تا زمان بارريزي
•و...