عنوان پایان‌نامه
مشخصه یابی پودرهای برنزی و چدنی تهیه شده به روش خردایش پاششی
- رشته تحصیلی
- مهندسی متالورژی و مواد
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1312;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77737;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1312;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77737
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- الهام افشاری
- استاد راهنما
- محمد قمبری
- چکیده
- در این پژوهش فرآیند خردایش پاششی برای بازیافت و تبدیل براده های ماشینکاری چدن و برنز به پودر مورد استفاده قرار گرفت. به منظور ارزیابی این فرآیند به عنوان یک روش خردایش، بازدهی و مشخصات پودرهای تهیه شده با این فرآیند با فرآیند رایج و سنتی آسیاکاری گلوله ای مقایسه گردید. روند کاهش اندازه ذرات، مورفولوژی، مشخصات فیزیکی، شیمیایی و همینطور رفتار فشرده پذیری و سینترینگ پودرهای تهیه شده مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد روش خردایش پاششی در مقایسه با روش آسیاکاری گلوله ای برای خردایش براده های برنزی به زمان -بسیار کمتری نیاز دارد. در حین آسیاکاری گلوله ای ناخالصی های آهنی و اکسیژن با افزایش زمان آسیاکاری افزایش می یافت در حالیکه پودر تهیه شده به روش خردایش پاششی تقریبا عاری از ناخالصی های اکسیدی و آهنی بود. به علاوه پودرهای تهیه شده به روش خردایش پاششی به دلیل شکل نامنظم، کارسختی کمتر و میزان ناخالصی های محدود خواص خام بهتری نسبت به پودر تهیه شده به روش آسیاکاری گلوله ای نشان داد و امکان تهیه نمونه های خام از این پودر با خواص مناسب بدون نیاز به عملیات حرارتی همچون آنیل و احیا میسر بود. با فشردن پودر رنز تهیه شده به روش خردایش پاششی در فشار MPa300 و سینترینگ در C?850 نمونه هایی با چگالی g/cm3 4/7 و سختی ظاهری BHN43 به دست آمد که مشخصات مناسبی برای قطعات خود روانکار برنزی محسوب می شود. به منظور ارزیابی اثر ریز ساختار بر رفتار شکست براده های برنزی سه آلیاژ برنز با 7، 10و12 درصد قلع مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش درصد قلع احتمال شکست به طور قابل توجهی افزایش می یابد. این موضوع به دلیل افزایش چگالی ترک های ماشینکاری و کسر حجمی فاز شکننده ? با افزایش درصد قلع بود. بررسی های کمی و کیفی ریز ساختار نشان داد فاز ? نقش قابل توجهی در ایجاد ترک های ماشینکاری و همینطور جوانه زنی و رشد ترک حین فرآیند خردایش پاششی دارد. به علاوه یک رابطه مستقیم بین میانگین فاصله فاز ? و میانگین اندازه ذرات وجود دارد و کاهش فاصله فاز ? منجر به کاهش میانگین اندازه ذرات می گردد. در خصوص خردایش براده های چدن خاکستری با افزایش درصد وزنی کربن و سیلیسیم احتمال شکست افزایش یافته و ذرات ریزتری بدست آمد. بررسی های ریزساختاری مسیر رشد ترک و سطوح شکست ذرات به وضوح نشان دهنده نقش غالب گرافیت در خردایش براده های چدنی بود و یک رابطه مستقیم بین میانگین فاصله گرافیت ها از یکدیگر و میانگین اندازه ذرات حاصل از خردایش وجود داشت. رفتار خردایش براده های برنزی و چدنی بر اساس مدل های ارائه شده در این حوزه مورد ارزیابی قرار گرفت. به علاوه رابطه ای برای پیش بینی میانگین اندازه ذرات حاصل از خردایش به صورت تابعی از انرژی اعمالی، اندازه اولیه براده ها و پارامتر مشخصه ماده بعد از یک یا چندین بار برخورد با هدف بدست آمد.
- Abstract
- In the present study jet milling was used to recycle tin bronze and grey cast iron machining chips into powder. This method has been compared with ball milling process to make an assessment of its ef?ciency as a recycling route. The trend of size reduction, morphological, physical and mechanical properties of the powders produced was investigated as well as compaction and sintering properties. It was found that, jet milling was a much less time consuming method compared to ball milling to pulverize bronze machining chips. The oxygen and iron contamination of the ball milled product was increased during ball milling while, the Jet milled powder was approximately free of oxides and iron. In addition, jet milling produced powders with irregular shape and low work hardening compared to ball milled powders and hence better green properties for the former were observed. It was possible to prepare sound green compacts at pressures as low as 300 MPa without any pre treatments such as; annealing or oxide reduction. A hardness value of 43 BHN for a sintered density of 7.45 g/cm3 was observed at compaction pressure of 300MPa and the sintering temperature of 850?C which are suitable properties for making self-lubricating bearings. For assessment of the effect of the microstructure on the breakage behavior of tin bronze machining chips three different tin bronze machining chips with 7, 10 and 12 weight percent of tin was used. The results showed that the degree of pulverization increased with the tin content, substantially. This was attributed to the higher number of machining cracks as well as the increased volume fraction of brittle ? phase at higher tin contents. The ? phase was found to exert a significant influence on the creation of machining cracks as well as nucleation and propagation of cracks during jet milling. In addition, there was a direct relationship between the mean ? phase spacing and the mean size of the jet milled product i.e. decrease in ? phase spacing resulted in smaller particles. Observations of micro consituent features of crack growth path and fracture surface in cast iron chips clearly indicate the dominanting influence graphite has on breakage of grey cast iron machining chips during jet milling and there was a direct relationship between the mean graphite spacing and the mean size of the jet milled product. Vogel and Peaukert model was successfully applied for breakage probability of bronze and cast iron machining chips. In addition an equation was found for prediction of mean particle size as fuction of kinetic energy, initial particle size and a characteristic material parameter, after defined cycles of impact. Keywords: Tin bronze, Grey cast iron, Chips, Jet mill, Recycling, Jet milling modeling
