• info@sfm.ir

  • شماره تماس :88823351 ، 88810330

  • ساعت کاری :8:30 صبح تا 4:30 بعدازظهر

  • کوره القایی: دستگاهی است الکتریکی که می تواند با استفاده از میدان مغناطیسی و عامل محرکه جریان متناوب توسط سیم پیچ ،انواع فلزات را ذوب نماید .

اینداکتوترم: این شرکت با داشتن بیش از 60 سال سابقه ، 40 کارخانه و 160 نمایندگی  رسمی در سراسر دنیا به عنوان یک رهبر جهانی و شرکت پیشرو در تکنولوژی ذوب القایی به عنوان قطب اصلی این صنعت در حال فعالیت می باشد .

Inductotherm :   این شرکت با داشتن بیش از 60 سال سابقه ، 40 کارخانه و 160 نمایندگی  رسمی در سراسر دنیا به عنوان یک رهبر جهانی و شرکت پیشرو در تکنولوژی ذوب القایی به عنوان قطب اصلی این صنعت در حال فعالیت می باشد .

ذوب القایی: به فرایند تبدیل فلزات جامد به مذاب ( مایع ) در اثر حرارت ناشی از میدان مغناطیسی در دمای معینی که دمای ذوب نام دارد می گویند

ذوب فلزات: به فرایند تبدیل فلزات جامد به مذاب ( مایع ) در اثر گرما در دمای معینی که دمای ذوب نام دارد می گویند

ریخته گری: فن شکل دادن فلزات و آلیاژ ها از طریق ذوب و ریختن مذاب در محفظه ای به نام قالب و در نهایت سرد کردن آن گفته می شود . 

فولاد و چدن: آلیاژهای عنصر آهن می باشند با دمای ذوب متفاوت که این دما برای فولاد 1650 درجه و برای چدن 1450 می باشد .

متالورژی:

  • اسپکترومتر: دستگاه آنالیز دقیق برای اندازه گیری فلزات است که قابلیت تجزیه آلیاژها را با دقت زیاد دارد و همه عناصر آلیاژی موجود در نمونه را تعیین کند

کوانتومتر: دستگاه آنالیز دقیق برای اندازه گیری فلزات است که قابلیت تجزیه آلیاژها را با دقت زیاد دارد و همه عناصر آلیاژی موجود در نمونه را تعیین کند

طیف سنجی: ابزاری است که برای اندازه گیری خصوصیات نور بر پایه تجزیه نور کاربرد دارد

آرون تکنولوژی: یک شرکت انگلیسی در زمینه تولید دستگاه های کوانتومتر در دنیا می باشد.

او کی بی اسپکتر: یک شرکت روسی در زمینه تولید دستگاه های کوانتومتر در دنیا می باشد.

ARUN : یک شرکت انگلیسی در زمینه تولید دستگاه های کوانتومتر در دنیا می باشد.

OKB : یک شرکت روسی در زمینه تولید دستگاه های کوانتومتر در دنیا می باشد.

آنالیز فلزات آهنی: تجزیه و تحلیل عناصر موجود در فلزاتی مثل فولاد و چدن برای گرفتن نتیجه بهتر و انجام ریخته گری روی آن می باشد .

آنالیز فلزات غیر آهنی: تجزیه و تحلیل عناصر موجود در فلزاتی مثل آلومینیوم، صرب، روی و غیره برای گرفتن نتیجه بهتر و انجام ریخته گری روی آن می باشد .

سرویس اسپکترومتر: چک و بررسی تمامی بخش های بیرونی و درونی دستگاه اسپکترومتر گفته می شود که همراه با حل مشکلات سخت افزاری و نرم افزاری و همچنین بهبود وضعیت و عملکرد دستگاه می باشد

دستگاه آنالیز: دستگاه آنالیز دقیق برای اندازه گیری فلزات است که قابلیت تجزیه آلیاژها را با دقت زیاد دارد و همه عناصر آلیاژی موجود در نمونه را تعیین کند

طیف سنج نشری: دستگاه آنالیز دقیق برای اندازه گیری فلزات است که قابلیت تجزیه آلیاژها را با دقت زیاد دارد و همه عناصر آلیاژی موجود در نمونه را تعیین کند

 

  • ترمومتر: دستگاهی است جهت اندازه گیری دمای مذاب که به صورت مستقیم یا غیرمستقیم با ذوب در تماس است .

ترمومتر تماسی:  دستگاهی است جهت اندازه گیری دمای مذاب که به صورت مستقیم با ذوب در تماس است .

ترموکوپل: وسیله ایست که انرژی حرارتی را به انرژِی الکتریکی تبدیل می کند . ترموکوپل‌ها دارای انواعی (تیپ‌ها) برای اندازه‌گیری دما هستند. بطور مثال تیپ‌های R - S - B با قابلیت اندازه‌گیری دما در محدوه ۲۰۰- الی ۱۸۰۰ و تیپهای L - K- J با قابلیت اندازه‌گیری دما در محدوده ۱۸۰-  الی ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد بکار می‌روند.

پیرومتر: نوعی ترمومتر با حسگر راه دور است که برای اندازه‌گیری دمای سطح استفاده می‌شود. در کاربرد مدرن، دستگاهی است که از یک فاصله، دمای سطح را از طیف تشعشع حرارتی نشر شونده از آن، که به آن رادیومتری هم گفته می‌شود، اندازه می‌گیرد. اساس کار پیرومتر بر مبنای انرژی ساطع شده از جسم می باشد.

غلاف مارشال : نوعی ترموکوپل است که برای اندازه گیری دمای مذاب مواد غیر آهنی یا تیپ K مورد استفاده قرار می گیرد .

کانتکت بلاک:  نوعی ترموکوپل است که برای اندازه گیری دمای مذاب مواد آهنی برای تیپ های R - S  مورد استفاده قرار می گیرد .

دماسنجی:   به اندازه گیری دمای مواد دماسنجی گفته می شود که ابزار های مختلفی ببرای دماسنجی وجود دارد .

لنس های کوتاه و بلند دما : برای ارتباط بین ترموکوپل و برد اصلی و محافظت از سیم ارتباطی بین آنها از لنس های دما با اندازه های متفاوت استفاده می کنند .

ترمومتر بی سیم : نوعی ترمومتر است که به صورت بدون سیم به نمایشگر متل می شود و دمای اندازه گیری شده روی آن نمایش داده می شود .

دمای مذاب: به مقدار حرارت مذاب دمای مذاب گفته می شود که به وسیله ترمومترهای مختلف قابل اندازه گیری است . 

 

مراحل و فرآیند ریخته گری با کوره القایی و اسپکترومتر و ترمومترتماسی 

ریخته گری  Casting

فن شکل دادن فلزات از طریق ذوب و آنگاه انتقال آن به داخل قالب و سپس سرد کردن و انجماد آن در قالب است.

 در فرآیند ریخته گری اگر قطعه حاصل از تولید به شکل نهایی باشد آن را ریخته گری  Casting  و اگر قطعه واسطه باشد سپس به اشکال و مقاطع مختلف تبدیل شودآن را شمش یا  Ingotمی نامند.

ریخته گری در قالب های یکبار مصرف  (Expendable Molds)  و در قالب های دائمی (Permanent Molds) انجام می گیرد.

 شواهد نشان می دهد چینی ها 700 سال قبل از میلاد، مبادرت به ریخته گری آهن نمودند ولی پیدا شدن قطعات ریخته شده از خرابه های شهر حسن لو در آذربایجان شرقی گویای این حقیقت است که این فن آوری در900 سال قبل از میلاد در ایران کلید خورده است.

ریخته گری فن آوری ترکیبی ازعلم و فن وهنر است این فن از اساسی ترین روش های تولید است چرا که 50% وزن قطعات ماشین آلات به این طریق ساخته می شود.

اهم روش های ریخته گری به شرح زیر است:

ریخته گری در قالب  ماسه ای  (فلزات آهنی و غیر آهنی )

 این روش هزاران سال است که در خصوص ریخته گری و تولید قطعات  آلیاژهای آهنی و غیر آهنی بکار گرفته شده  و فرایند آن به شرح زیر است:

ریخته گری تحت فشار (DIE CASTING)

ریخته گری تحت فشار یا دایکاست (Die Casting) نوعی ریخته گری است که مواد مذاب تحت فشار به داخل قالب تزریق می شود در این سیستم بر خلاف روش های دیگر که ریخته گری مذاب تحت نیروی وزن در داخل قالب انجام می گیرد مواد مذاب با فشار به داخل قالب تزریق می شود و مذاب تحت فشار منجمد می شود و بدین ترتیب قطعات با استحکام بالا و بدون مک تولید می شود.یکی از مزایای این روش تولید قطعات و بدنه های بسیار نازک بوده که با دیگر روش های ریخته گری تقریبا ً غیر ممکن است. آلیاژ مورد استفاده در این روش معمولا آلومینیوم و یا منیزیم و برنج و برنز می باشد.

این فرآیند توسط اسپکترومتر (کوانتومتر) کنترل و آنالیز آن توسط مهندسین بررسی می گردد.

در این روش مواد مذاب تحت فشار به داخل قالب تزریق می شود این سیستم بر خلاف روش ریژه ،مذاب تحت نیروی وزن به داخل قالب جاری می شود که امکان تولید قطعات محکم و بدون مک را فراهم می آورد که به روش دایکاست معروف است. برای این موارد کوره مقاومتی بسیار رایج می باشدبطوریکه ازکوره های القایی کمتر مورد استفاده قرارمی گیرد.

مزایای  ریخته گری تحت فشار

-امکانات تولید از قبیل قالب ، ماشین الات ولوازم جانبی نسبتا گران است و فقط تولید انبوه آن از نظر اقتصادی مقرون به صرف است.

معایب

-امکانات تولید از قبیل قالب ، ماشین آلات و لوازم جانبی نسبتاگران است و فقط  تولید انبوه آن از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است.

-محدودیت وزن قطعه و به ندرت وزن قطعه از 25 کیلوگرم بیشتر است و معمولا وزن قطعه حدود5 کیلو گرم است.

به غیر از موارد استثنایی در این روش فقط می توان  از تولید قطعاتی بهره مند شد که نقطه ذوب آنها چیزی در حدود نقطه ذوب آلیازهای  مس شامل برنج وبرنز وپایه منیزیم و آلومینیم می باشد .

ریخته گری دقیق (Investment Casting)

-ریخته گری  درمدل های ذوب شدنیLost foam   و Lost wax castling که به  ریخته گری دقیق  Investment casting یا ریخته گری سرمایه ای معروف است است.

روشی است که در قالب با استفاده از پوشاندن مدل های( از بین رونده) توسط دوغاب سرامیکی ایجاد می شود. مدل معمولا از موم یا پلاستیک است و قطعه با سوزاندن و ذوب کردن از محفظه قالب خارج می شود. دمای مذاب آن توسط ترمومترهای تماسی اندازه گیری  می گردد بطوریکه مذاب با کیفیت مناسب درون قالب شکل بگیرد.

در این روش مدل ها قابلیت استفاده مجدد دارند ولی قالب فقط یکبار استفاده می شود در این روش هم مدل و هم قالب فقط یکبار استفاده می شود. کوره های القایی اینداکتوترم در این روش بسیار مورد اسفاده قرارگرفته است.

مزایای ریخته گری دقیق

محدودیت ها

 ریخته گری گریز از مرکز((Centrifugal Casting

ریخته گری گریز از روش های معمول در تولید لوله های فلزی است. در این روش از یک قالب چرخنده برای شکل  دهی استفاده می شود.

 ریخته گری گریز از مرکز اغلب درریخته گری لوله هاو قطعات استوانه ای شکل و پروفیل های شش گوش کاربرد دارند. اولین استفاده از این روش مربوط به اوایل قرن نوزدهم میلادی در کشور بریتانیا بوده است. در فرآیند ریخته گری در این روش ابتدا فلز مذاب از کوره القایی به درون پاتیل و سپس به درون قالب دوار ریخته می شود سپس با توجه به وارد آمدن نیروی گریز از مرکز به فلز مذاب بسمت خارج قالب متمایل می شود و بدین ترتیب فرآیند انجماد از دیواره قالب شروع می شود و اینگونه نیروی گریز از مرکز با راندن مذاب به سمت دیواره  قالب باعث شکل گیری حلقوی و انجماد آن صورت می گردد. در این روش از هیچ گونه ماهیچه داخلی برای شکل دهی به مذاب استفاده می شود و با توجه به خاصیت فرآیند در این رش برای ریخته گری مذاب از راهگاه هم استفاده نمی شود. بدیهی  است که ضخامت نهایی دیواره تولیدی هم تابعی از حجم مذاب اولیه ورودی است. در این روش به لحاظ عمل چرخشی و اختلاف چگالی بین ناخالصی و مذاب فلز اصلی مورد نظر ناخالصی ها همه روی سطح لوله جمع می شود و به راحتی با یک عمل ماشین کاری برداشته می شود.

مزایا

Corrosion Resistance بسیار بالایی وجود دارد.

محدودیت ها

کوره های ذوب

2 نوع کوره ذوب وجود دارد

کوره های قوس الکتریک که انرژی الکتریکی از طریق ایجاد قوس  بین الکترودهای گرافیتی و شارژ فلزی و یا ایجاد قوس بین خود الکترود، به حرارت تبدیل می شود موجب ذوب قراضه می شود که بدین ترتیب آنها به دو نوع قوسی مستقیم و غیر مستقیم تقسیم می شوند.کوره های قوسی غیر مستقیم معمولا برای ذوب آلیاژ های مس مورد استفاده قرار می گیرد و برای ذوب انواع فولاد ها و چدن از کوره های قوسی مستقیم استفاده می شود.

کوره های القایی:

کوره های قوس الکتریک :

محدوده ضخامت در این روش بین 5/2 تا 125 میلیمتر است. قطر لوله های تولیدی با این روش معمولا 3تا 15 متر است..

امکان تولید قطعات با تیراژ بالا و وزن مخصوص بالا.

تعداد زیادی از اجزای استوانه ای را میتوان با این روش تولید کرد.

دقت ابعادی مناسبی دارد و قطعه ساخته شده از صحت و اعتبار برخورددار است.

عدم نیاز به تمیز کاری پس از ریخته گری.

کاهش استفاده از ماهیچه گدازی و ایجاد راهگاه.

دست یابی به خواص مکانیکی بسیار خوب.

حبس هوا و ایجاد حفره در این روش بسیار ناچیز است که علت اصلی آن سرعت دورانی و فرار گازها به سمت بیرون است.

بعلت شکل گیری خوب دانه ها در سطح خارجی قطعه مقاومت به خوردگی

اندازه و وزن قطعات تولید شده محدود است و معمولا کمتر از 5 کیلوگرم است.

هزینه تجهیزات و ابزارهای تولید در این روش نسبت به سایر روش های ریخته گری بیشتر است.

تولید قطعات پیچیده با ابعاد کوچک که از روش های دیگر امکان پذیر نیست با این روش امکان پذیر است.

امکان تکرار تولید قطعات با دقت ابعادی و صافی  سطح یکنواخت را می دهد.

ماشین کاری و تمام کاری در این روش حداقل است.

امکان تولید قطعات با خواص متالورژیکی بالا وجود دارد.

امکان تولبد قطعات در خلاء وجود دارد .

تولید قطعات مرغوب با سطح مقطع نازک.

سطح این قطعات از پرداخت سطح خوبی برخوردار است و نیازی به عملیات ماشینکاری بعدی نیست  لذا روش بسیار اقتصادی است .

قطعه تولید شده از استحکام خوبی برخوردا ر است.

زمان تولید به این روش کوتاه است.

ساخت مدل چوبی

-قرار دادن مدل قطعه مورد نیاز در ماسه

- ایجاد یک سیستم راهگاهی

- پر کردن قالب با فلز مذاب

- خنک کردن و منجمد شدن مذاب

خرد کردن قالب ماسه ای و بیرون آوردن قطعه ریخته گری

در سالهای اخیر کوره های القایی نقش بسزایی در این مقوله دارند.

در سال 1831 میلادی مایکل فارادی (Faraday) با ارائه این مطلب که اگر از سیم پیچ اولیه ای جریان متغیری عبور کند ، در سیم پیچ ثانویه مجاورش نیز جریان القاء می شود، بطوریکه تئوری گرمایش القایی را بنا نهاد. به دنبال آزمایشات فارادی ، قوانین متعددی پیشنهاد شد . قوانین لنز (Lenz) و نیومن (Neuman) نشان دادند که جریان القاء‌ شده با شار القایی مخالفت کرده و به طور مستقیم با فرکانس متناسب می باشد . فوکو در سال 1863 در مقاله ای تحت عنوان "القاء جریان در هسته"   که توسط هویساید منتشر گردید نظریه ای راجع به جریان فوکو ارائه داد و در رابطه با انتقال انرژی از یک کویل به یک هسته توپر بحث نمود .

در کوره های القایی انرژی الکتریکی از طریق القای مغناطیسی در شارژ فلزی (قراضه وآهن اسفنجی) به حرارت تبدیل می شود.

این کوره ها از نظر فرکانس برق مصرفی به 3 گروه فرکانس (پایین یا شبکه، متوسط و بالا) و از نظر نحوه انتقال حرارت و ماهیت تبدیل انرژی الکتریکی به حرارت به دو گروه کوره های کانالی و کوره های بدون هسته تقسیم می شوند. کوره های القایی در مقایسه با کوره های سوخت فسیلی دارای مزایای فراوانی از جمله دقت، کیفیت وتمیزی بیشتر واتلاف انرژی وگرمایی کمتر می باشد . همچنین در کوره هایی که در آنها از روشهای دیگر، غیر القاء استفاده می شود، اندازه کوره وابعاد آن بسیار بزرگ بوده و زمان راه اندازی و خاموش کردن آنها طولانی تر می باشد .

عملکرد کوره القایی بدین گونه است که با عبور جریان متناوب از کویل مسی میدان مغناطیسی در داخل کویل به وجود می­آید که این میدان مغناطیسی در اثر برخورد با سطح قراضه موجود در داخل کوره که هسته را می سازد، سبب به وجود آمدن جریان الکتریکی درهسته می­گردد. جریان الکتریکی القایی با عبور از هسته کوره که دارای مقاومت الکتریکی می­باشد سبب ایجاد حرارت می­شود. در حقیقت کوره القایی را می­توان به عنوان یک مبدل جریان در نظر گرفت که کویل کوره مدار اولیه و هسته (قراضه) داخل کوره مدار ثانویه را تشکیل

می­دهد. لازم به ذکر است که هسته کوره بایستی هادی جریان الکتریسیته باشد در غیر این صورت گرمایی ایجاد نخواهد شد. جهت جریان در کویل با جهت جریان در مذاب عکس یکدیگرند و همین موضوع باعث تلاطم ذوب در کوره های القایی می­شود که علت اصلی آن پایین بودن فرکانس کوره است و عمدتا در کوره های فرکانس برق شهر (شبکه) دیده می­شود .

با افزایش فرکانس در کوره ها شدت این تلاطم کاهش می­یابد بطوری که در کوره های فرکانس بالا حداقل تلاطم ذوب را مشاهده می­کنیم. این کوره ها جهت ذوب فولاد مناسب هستند، زیرا کاهش تلاطم باعث کاهش میزان اکسیداسیون سطحی مذاب فولاد می­گردد.

این کوره ها مجهز به کویل است که در اثر عبور جریان الکتریسته از آن موجب القای جریان الکتریک بالایی در سطح فلز درون بوته می گردد. این جریان الکتریسته حرارت زیادی تولید می کند که باعث ذوب سریع فلز می شود .

بدیهی است به منظور جلوگیری از ذوب شدن کویل مسی از اطراف آن به سیستم خنک کننده آب جهت عبورآب از داخل کویل وجود دارد که مانع از ذوب شدن کویل می گردد. . همچنین با توجه به تکنولوژی به کار رفته در کوره های القایی نیز کوره ها به فن آوری  قدیمی تر یعنی استفاده از تریستور و فن آوری جدید تریعنی استفاده از IGBT در مدار کوره، دسته بندی می گردند.

در این خصوص شرکت صاحب نام و تولیدکننده انبوه کوره القایی در جهان شرکت اینداکتوترم که طراح و  سازنده تجهیزات القایی اعم از کوره های ذوب  القایی و کوره های پیش گرم القایی بیلت، عملیات فورج القایی و دستگاههای درز جوش القایی و سیستم های عملیات حرارتی القایی می باشد که این شرکت طی بازه زمانی34 ساله  بعنوان نماینده این شرکت توانسته متجاوز از200 دستگاه کوره ذوب به صنایع مختلف ذوب و ریخته گری ارائه نموده و خدمات پس از فروش به موقع را به مشتری ها ارائه بدهد.

مدت 30 سال است که شرکت اینداکتوترم آمریکا کارخانه ای را به وسعت 100000 متر مربع در شهر احمد آباد هندوستان تاسیس نموده که کلیه کو.ره های القایی ذوب ، فورج، عملیات حرارتی درز جوش القایی را تولیدو  صادرمی کند. اینداکتوترم اولین کوره القایی بصورت خودکار فرکانس بالا را در سال 1968به نام   VIP ( Variable Induction Power ) معرفی کرد .  از زمانی که این کوره ها به دنیا معرفی شدند ثابت شده است که سیستم های ترانزیستوری VIP یکی از بهترین سیستم های قدرت القایی برای این نوع کوره های ذوب القایی می باشد. اینداکتوترم بطور مداوم سیستم VIP را بهبود بخشیده و هم اکنون سیستم هایVIP Power –Trak , VIP Power – Melt    و   VIP تابلوهای ترانزیستوری برای ذوب و عملیات حرارتی را به بازار ارائه داده است. 

شما می توانیدجهت کسب اطلاعات فنی بیشترو کاتالوگ با دفتر این شرکت (تلفن 88823351-021 ) تماس حاصل فرمایید.                       

اسپکترومتری با اسپکترومتر(کوانتومتر)

دانش اسپکترو متری به اواسط قرن بیستم که بنیانگذار آن اسحاق نیوتن است برمی گردد.

جهت آنالیز فلزات از 3 نوع  اسپکترو متر با آشکار ساز های

CCD (1  =   Charge Coupled Device

Photo Multiplier Tube = PMT (2

CMOS (3 = semiconductor complementary metal-oxide              

 که CMOS   نسل جدید این آشکارسازها می باشد استفاده می شود.

 اسپکترومتر از تجهیزات نوینی است که کمتر ازیک قرن در صنعت ذوب و ریخته گری  به هنگام تهیه مذاب در کوره  و بعد از آماده کردن مذاب برای قالبگیری جهت آنالیز آلیاژ ها نقش کلیدی دارد و بدون آن امکان تولید بهینه قطعات و با کیفیت بالا امکان پذیر نیست. 

اسپکترومتر (کوانتومتر) دستگاه طیف سنجی نشری است که حضور آن  در صنایع ذوب و ریخته گری جهت آلیاژ های آهن شامل فولاد و چدن،آلومینیوم، مس( برنج و برنز)، نیکل، منیزیم، سرب، روی، قلع، تیتانیوم و کبالت، اجتناب ناپذیر است.

یکی از اسپکترومتر هایی(کوانتومترهایی) که فروش و خدمات مهندسی پس از فروش آن به عهده این شرکت می باشد، اسپکترومتر مدل  DFS-500 ساخت شرکت  OKB روسیه  است که ضمن کاربری آسان از  فن آوری  پیشرفته CCD برخوردار است و متجاوز  از 100 دستگاه از آن به صنایع مختلف ذوب و ریخته گری ارائه شده است.

توضیحی کوتاه در خصوص اسپکترومتر

پس از قرنها مذاكره در مورد ماهيت نور، انيشتين ثابت كرد كه نور هم خواص ذره و هم خواص موج را نشان مي دهد.

اين واقعيت که نور مانند يك ذره عمل مي كند يعني ما توانايي اندازه گيري آن را داريم. در واقع انرژي فوتون متناسب (متقابلاً) با طول موج مي باشد يعني اين امكان وجود دارد كه انتشارات درون يك طيف را از هم جدا نموده و درنتيجه بتوان عناصر را شناسايي نمود.

اساس تكنولوژي مدرن طيف سنجي انفجار اتمي اولين بار قرنها پيش بيان شد اما امروزه بیشتردر تكنيك آناليز عناصر مورد استفاده قرارمی گیرند. در يك زمان بسيار كوتاه، اين تكنولوژي به طور قابل ملاحظه اي پيشرفت نمود به طوريكه در ابتدا فقط مي توانست حضور يا عدم حضور يك عنصر را شناسايي كند اما بعدها سيستم پيچيده اي شد كه مي توانست غلظتهاي عناصر را بر حسب ppm تعيين نمايد.

سه بخش عمده در اسپكترومتر وجود دارد: برانگيختگي، نور و فن شناسايي كه همه اينها در پيشرفت اسپكترومتري از كيفي به كمي شركت داشتند و همچنان با این پيشرفت به تعداد دستگاههايي كه با CCD كار مي كنند روز به روز در بازار در حال افزايش است و واضح است كه حداقل توليدكنندگان مي دانند كه مرحله بعدي تغييرات در عملكرد دستگاه از كجا حاصل مي شود.

پيشرفت لامپ PMT يك پيشرفت غير منتظره بود كه اين تكنيك را از نظر كميتي به حدي رساند كه غلظتها به صورت دقيق و جامع اندازه گيري مي شوند. قبلاً اين تكنيك اسپكتروگرافي و اكنون اسپكترومتري ناميده مي شود.

لامپهاي PMT همانطور كه از نامشان پيداست سيگنـال دريافتي از يك فوتون را تقويت مي كند تا حدي كه سيگنال الكتريكي محسوسي توليد مي شود. مسلماً هر چه تعداد فوتونهايي كه به لامپ ضربه مي زند بيشتر باشد سيگنال الكتريكي توليد شده نيز بيشتر خواهد بود.

يك اسپكترومتر واقعي داراي تعدادي لامپهاي PMT مي باشدکه حداقل يك لامپ براي هر عنصر  كه نور منتشر شده در طول موجهايي كه به عناصري كه كاربر مي خواهد آناليز كند جواب مي دهد را دريافت مي كند. نور پراكنده شده لازم روي يك شكاف حدوداً 50 ميكروني را به صورت مكانيكي ايجاد شده است متمركز مي شود و توسط شكافهاي چشمي به لامپ PMT انتقال داده

مي شود. براي تنظيم دقيق لازم است شكاف ورودي به صورتي تنظيم شود كه طيف بتواند به درستي روي شكافهاي خروجي Profile شود.

اين طرح اوليه طي 40 سال گذشته اساس كار هزاران دستگاه بود و هنوز هم جايگاه ويژه اي دارد. تنها اشكال اين تكنولوژي سايز فيزيكي دستگاهها است. براي شكستن نور به مقدار لازم براي اناليز با لامپ PMT، سيستمها بايد بزرگ و در حد ابعاد يك اتاق باشد. همانطور كه از طريق طول مركزي محفظه خلاء نوري توصيف شده است اندازة آنها 500 ميليمتر تا 5/1 متر مي باشد. با پيدايش ميكرو كامپيوترها و انتگراتورهاي ديجيتالي ابعاد دستگاه تا حدي كاهش يافت، اما ابعاد اصلي PMT، جداكننده مكانيكي طول موجهاي نهايي توسط شكافها و محفظة خلاء لازم بسيار كاهش يافته اند.

در طي دهه هاي 1980 و 1990، تكنولوژي غيرمنتظره CCD مورد استفاده در ماشينهاي فكس، دوربينهاي ديجيتال و دوربينهاي فيلمبرداري و اسکنرها در اسپكترومترها به كار مي رفتند.

يك CCD شامل يك آرايه از نشانگرهاي حساس به نور (Pixel) روي يك تراشة الكترونيكي

 مي باشد. اين ارايه جايگزين تمام لامپهاي PMT، شكاف خروجي مكانيكي و هر شكاف چشمي شده است. CCD يك شكاف خروجـي الكتـرونيكي را مي سـازد كه مي تواند به صورت الكترونيكي تنظيم شود. يك CCD ساده 25 ميليمتر شامل 2000 پيكسل معادل يك سيستم قديمي است كه از 2000 لامپ PMT ساخته شده. نتيجتاً سايز دستگاه از نظر فيزيكي بسيار كاهش يافته است.

اين نكته قابل تأييد است كه براي اغلب كاربردهاي بحراني و خالص ترين فلزات دستگاههايي كه با لامپهاي PMT قديمي كار مي كند از نظر عملكرد مزيتهايي دارند اما فاصله بين آنها كم و براي اغلب كاربردهاي معمولي از قبيل ريخته گري قالب ريزي و غيره CCD بسيار مناسب است.

مقایسه کیفی  سیستم اپتیک اسپکترومتر های ARUN ‌ با سا یر اسپکترومترها  

1- CCD بكار رفته در اسپكترومتر ARUN منحصراً براي فن آوري اسپكترومتري طراحي و ساخته شده است در حاليكه CCD ساير اسپكترومترها همان CCD هاي معمولي است كه درفكس و دستگاه اسكنركاربرد دارند.

2- CCD بكار رفته در اسپكترومتر ARUN داراي 4096 پيكسل مي باشد كه داراي بيشترين تعداد پيكسل می باشد و درضمن طول موج عناصر با دقت بالاتري اندازه گيري مي شود و در ساير کوانتومترهای رايج از CCD با تعداد پيكسل هاي كمتراستفاده مي شود كه طبعاً داراي دقت پائين تر و طول عمر كمتري مي باشد.

3- هر CCD اين دستگاه یک محدوده خاص از عناصر و طول موجها را دریافت و شناسایی می کند. بنابر این با چند CCD کلیه طول موجهای عناصر را خواهیم داشت (Multi CCD Optic).

4- تفكيك CCD منجمله در اپتیکِ عناصر UV مانند كربن، گوگرد، فسفر بصورت مجزا با حجم كم و تزریق گاز آرگون و یا نیتروژن با حداکثر خلوص 995/99مي باشد لذا در ساير اسپكترومترها چون داراي CCD هاي نزديك به هم وكنار هم چيده شده مي باشند و فضای زیادی را اشغال می نمایند و تزریق گاز خنثی به صرفه نمی باشد و بنابراين ايجاد فضاي خلاء ضروري بوده است.

5- دراين سيستم برای هر اپتیک 2 آينه در نظر گرفته شده كه باعث تفكيك بسیار بالا و به حداقل رسيدن تداخل طول موجها مي شود و كليه عناصرتا 61 عنصر، توسط سيستم اپتيك قابل تشخيص مي باشند.

6- آناليز و محاسبه پيكها (Peak) دراسپكترومتر PolySpek بصورت بسيار دقيق و پيشرفته انجام مي گيرد و در ساير اسپكترومترها به روش قديمي ترمحاسبه مي شود.

7- به منظور جلوگيري از ورود طول موجها به اپتيك در زمان جرقه اوليه سيستم مجهز به  Shutter  مي باشد كه باعث بالاتررفتن طول عمردتكتور مي شود و بقيه اسپكترومترها فاقداين سيستم مي باشد.

8- دراين سيستم تحریک اتمهای عناصر نمونه بصورت چند مرحله ای و در چند سطح صورت می گیرد تا کليه عناصری كه زمان تحريك متفاوتي دارند تحريك شده، وطول موج آنها ساطع گردد.

9- اين سيستم داراي چهاراپتيك مجزا براي تمام CCD ها مي باشد لذا طول عمر اين دتكتور ها نسبت به سايرين بالاتر خواهد بود درضمن بعضي از اسپكترومترها از سيستم فايبر اپتيك استفاده مي كنند كه نسبت به اين نوع اپتيك ها ضعيف ترو طول عمر كمتري دارند.

10- این دستگاه دارای سیستم تشخیص جابجایی احتمالی پیکها و پیکسلها می باشد كه سایر کوانتومترها فاقد آن مي باشند. رضایت مندی مشتریان این اسپکترو منر گویای کیفیت فوق لعاده این محصول است .

دما سنجی مذاب

اصولا دما سنجی مذاب به دو روش تماسی و غیر تماسی که تماسی با ترمومترتماسی و غیرتماسی با پیرومتر(pyrometer ) انجام می گیرد.

Pyrometer    یک لغت یونانی شاملPyro   به معنای آتش وmeter   به معنای اندازه گیر (اندازه گیر آتش است).

ترمومتر تماسی

از دیگر تجهیزاتی که این شرکت نسبت به طراحی و وتولید آن اقدام نموده است و مدت متجاوز از 30 سال در صنایع مختلف ریخته گری مشغول کار است ترمومتر تماسی پرتابل در مدل های مختلف است که کاربرد آن صرفا جهت تعیین دمای مذاب در صنایع ریخته گری و ذوب  می باشد. تولید انبوه این محصول  گامی است مهم در زمینه خودکفایی کشورمان (،جزئیات  فنی در سایت این شرکت قابل مشاهده است).

پیرو متر غیر تماسی فرو سرخ یا مادون قرمز(Infrared - IR )

یکی دیگر از شاخه های فعالیت این شرکت در خصوص ترمومترهای غیر تماسی فروسرخ است که مدت 35 سال است که در این قلمرو فعالیت می کنیم .در حال حاضر فروش و خدمات پس از فروش  پیرومتر غیر تماسی (پرتابل و ثابت ) شرکت های Ultimax , Land , Optris به عهده این شرکت است که از پیشرفته ترین آن ترمومتر های مادون قرمز است که محدوده اندازه گیری دمای آن مخصوص مذاب های مختلف می باشد از 50 -  تا 2000 درجه سانتی گراد است .

پیرومتر غیر تماسی نیز یکی از محصولاتی است که نقش زیادی در کنترل دمای مذاب دارد.

از مزایای این پیرو متر اندازه گیری درجه حرارت  از  -50 تا +3000 درجه سانتیگراد برای انواع سطوح  خطوط ذوب ریزی ( مداوم وقالبگیری)،  نورد سردوگرم،کابل های فشار قوی ، کوره های عملیات حرارتی القایی و مقاومتی، کوره های پیشگرم القایی و کوره های فورج  می باشد.

اصول پیرومتری فرو سرخ یا مادون قرمز   IR به شرح زیر است :

ترمومتر های فروسرخ یک وسیله اندازه گیری دما بر مبنای قانون تابش پلانک و بولتزمن با توجه به تابش اشعه فروسرخ جسم مورد نظر می باشد.

نحوه کار دستگاه پیرومتر  IR چگونه است ؟

بدنه هر جسمی با دمای بالای صفر مطلق 0K  (-273.15°C)    از خود امواج الکترو مغناطیس در سطح خود ساطع می کندکه متناسب با دمای ذاتی آن جسم می باشد.

یک بخشی از این تابش عبارت است از تابش فروسرخ که از آن برای اندازه گیری دما استفاده می شود.

تابش حاصل از یک جسم وارد اتمسفر می شود که به یک آشکار ساز ویا به کمک لنزمتمرکز می گردد.

عنصر آشکار ساز متناسب با تشعشع جسم، سیگنال الکتریکی تولید می کند. این سیگنال تقویت  شده  پس  ازپردازش  دیجیتال پیوسته  به یک سیگنال متناسب با دمای جسم( مثلا مذاب)  تبدیل می شود بصورت درجه حرارت اندازه گیری شده بر روی صفحه نمایش ظاهر می شود.

 قابلیت انتشار به میزان توانایی یک جسم در انتشار انرژی فروسرخ می باشد به دیگر سخن نسبت انرژی منتشر شده توسط یک جسم به انرژی منتشر  شده توسط یک جسم سیاه ((Black Body  در همان دما را قابلیت انتشار یا قابلیت انتشار نسبی می گویند .

در این تعریف جسم سیاه عبارت است از جسمی که قابلیت جذب همه طول موج های تابش الکترو مغناطیسی را دارد قابلیت انتشار می تواند از مقدار صفر برای آینه تا1 برای جسم سیاه تغییر می کند و یک کمیت نسبی بدون واحد است . اجسام می تواند انرژی را، منعکس یا منتقل یا منتشر کند. ولیکن فقط انرژی منتشر شده می تواند نشان دهنده دمای جسم مورد نظر باشد .

هنگامی که پیرو مترهای  IR دمای جسمی را تعیین می کند در حقیقت هر سه نوع انرژی پیش گفته را حس می کند خطاهای اندازه گیری در ترمومتر  IR معمولاناشی از انرژی  منعکس شده توسط منابع نور می باشد.

لذا توصیه می شود هنگام بکاررگیری این پیرو متر ها از نصب صحیح و عدم دخالت پرتوهای اضافی و سرگردان مانند منابع روشنایی اطمینان حاصل شود. ضریب ثابت گسیل همان نور است ولیکن برای اجسام نزدیک به دمای اتاق این نور در ناحیه فروسرخ است و با چشم انسان قابل مشاهده نیست . تابش گرمایی ناشی از اجسام بسیار داغ با چشم انسان قابل مشاهده هستند.

جهت کسب اطلاعات بیشر به بخش مهندسی فروش این شرکت تماس حاصل فرمایید.

تجهیزات کنترل کیفی:

از دیگر تجهیزات کنترل کیفی که  در محدوده فعالیت این شرکت است به شرح زیر است:

- تجهیزات کنترل کیفی مذاب آلومینیم.  

- تجهیزات کنترل کیفی ماسه ریخته گری.

- میکروسکپ متالوگرافی و سختی سنج پرتابل و ثابت.

- تجهیزات تست مکانیکی(کشش، فشار،خمش، خستگی و غیره ). 

- تجهیزات کنترل ساختار متالورزیکی التراسونیک UT و PT و اشعه X .

- دستگاه آنالیز ایکس آر اف  (XRF ) پرتابل 

در خاتمه یادآور می شود در صورت هرگونه نیاز به تجهیزات فوق الذکربا این شرکت تماس حاصل فرمایید.

تهیه وتدوین: گروه مهندسی صنعت فن آوران مبتکران

 

image001

در سال ١٨٣١ ميلادي مايكل فارادي با ارائه اين مطلب كه اگر از سيم پيچ اوليه اي جريان متغيري عبور كند، در سيم پيچ ثانويه مجاورش نيز جريان القاء مي شود، تئوري گرمايش القايی را بنا نهاد. علت اصلي اين پديده القاء ، تغييرات شار در مدار بسته ثانويه است كه از جريان متناوب اوليه ناشي مي شود.

image002

در اواخر قرن نوزدهم استفاده از تلفات فوكو و هيسترزيس به عنوان منبع گرمايش القائي از طرف مهندسين

مطرح شد. همچنين در اوايل قرن اخير در كشورهاي فرانسه، سوئد و ايتاليا بر اساس استفاده از خازنهاي
جبران كننده
توان راكتيو پيشنهاداتي براي كوره هاي القايي بدون هسته ارائه شد. در اين پيشنهادات بيشتر ذوب فلزات درفركانس هاي مياني مورد نظر بود.

image003

هرسیستم ذوب اینداکتوترم شامل چهار قسمت اصلی است:

-         ترانسفورماتور قدرت اصلی و کلید برق

-         یک یونیت قدرت

-         سیستم آب خنک کننده

-         یک کویل القایی

یک مزیت قابل توجه ذوب القایی نسبت به سایر روش ها این است که حرارت ایجاد شده به طور مستقیم در قطعه وجود دارد. یعنی بیشترانرِژی القایی صرف افزایش دمای قطعه یا قراضه می شود .

هنگامی که از سوخت های گازی مایع و یا جامد استفاده می شود حرارت کاربردی فلز در سطح قراضه یا اطراف آن پخش می شود . بیشتر حرارت تولید شده بدون استفاده و ارتباط با قطعه یا قراضه هدر می شود و بدون اینکه استفاده مفیدی از این حرارت بشود از بین می رود .

ذوب القایی هدایت حرارت الکتریکی اجسام در یک میدان مغناطیسی متناوب می باشد . قراضه هایی که در کوره مورد استفاده قرار می گیرد برای اثرپذیری بیشتر بهتر است آهنربا نباشد . همه این مواد باید دارای رسانای الکتریکی خوبی باشد . بیشتر فلزات آهنی و غیر آهنی می توانند ذوب شوند . ذوب القایی مستقیم فقط با مواد رسانا امکان پذیر است. جریان های گردابی که در قطعه و یا قراضه وجود دارند اصلی ترین نقش را در ذوب دارند.

جریان های گردابی

جریان های گردابی جریانهای الکتریکی القا شده فعال در مواد هستند. لغت گردابی از یک جنبش جریان در چرخش درون جرم یک ماده جامد بوجود می آيد .تلفات جریان گردابی در هر مواد رسانا در میدان مغناطیسی متغیر رخ می دهد. این عمل باعث ذوب شدن مواد حتی اگر مواد خواص مغناطیسی مربوط به آهن و استیل را نداشته باشند می شود.

image004

هیسترزیس
پدیده هیسترزیس ناپیوستگی مقدار مغناطیسی شوندگی یک مواد مغناطیسی بدلیل بوجود آمدن میدان مغناطیسی متغیر می باشد. حرارت تولید شده توسط هیسترزیس به افزایش دمای میدان مغناطیسی موادی مانند ( آهن استیل و نیکل ) کمک می کند. میزان مصرف انرژی (توان) با افزایش مقدار فرکانس افزایش می یابد . تلفات هیستر زیس بعد از اینکه دمای فلز از دمای کوره تجاوز کرد ناپدید می شود . (تقریبا F1400 برای استیل )

image005

*دمای کوره دمایی است که در آن مواد خاصیت مغناطیسی دائمی خود را از دست می دهند.

تلفات هیستر زیس و جریان گردابی

در کوره های القایی تلفات جریان گردابی بسیار مهم تر از تلفات هیسترزیس هستند. جریان جاری القا شده ناشی از تغییر میدان مغناطیسی کویل باعث ذوب شدن قراضه ها می شود.

توان مصرفی

توان ، جریان جاری مصرف شده از طریق رسانا می باشد. این توان میزان تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی گرمایی می باشد. این توان متناسب با مربع جریان است بر جهت جریان بستگی ندارد. P=I2R که در آن P توان است که واحد آن وات،I جریان و واحد آن آمپر و R مقاومت که واحد آن اهم است.

این توان باعث می شود جریان القا شده در سرتاسر قطعه ذوب و یا قراضه گردش داشته باشد .

کویل القایی بدون هسته

یک کویل مارپیچ با آب خنک شده به یک منبع جریان متصل هست که کوره القایی بدون هسته را می سازد .

شکل زیر بخش ساده شده یک کوره القایی بدون هسته را نشان می دهد که در کوره های اینداکتوترم نیز ازین نوع کویل ها استفاده می شود .

image006

جریان متناوب به کویل برای تولید میدان مغناطیسی متغیر به کار برده می شود که درون کویل مارپیچ متمرکز است.

این میدان مغناطیسی با عبور از قطعه باعث ایجاد جریان متناوب در قراضه می شود گردش جریان در قطعه باعث تلفات توان می شود که قعطه را ذوب می کند.

انواع کوره القایی از نظر فرکانس                                    

1) کوره القایی فرکانس بالا

2) کوره القایی فرکانس متوسط ( کوره های اینداکتورترم )

3) کوره القایی فرکانس پایین                                           

4) کوره القایی ذوب در خلاء

یک دسته بندی دیگر برای کوره‌های القایی، نوع طراحی آنهاست به طوری که کلا دو نوع طراحی وجود دارد:

·        کوره‌های القایی مدار سری ( کوره های اینداکتورترم )

·        کوره‌های القایی مدار موازی.

کوره‌های القایی مدار سری که کوره های اینداکتوترم از همین نوع است یعنی آن دسته از کوره‌هایی که خازن و کویل به صورت سری و در کوره‌های مدار موازی به صورت موازی در مدار قرار می گیرند.

همچنین با توجه به تکنولوژی به کار رفته در کوره‌های القایی نیز کوره‌ها دسته بندی می‌گردند که تکنولوژی قدیمی‌تر استفاده از تریستور و تکنولوژی جدید استفاده از IGBT در مدار کوره است.

image007

نگرشی کوتاه به اسپکترومترهای نشر نوری

امروزه بهره مندی از دستگاه آنالیز فلزات تحت نام اسپکترومتر نشر نوری

Optical Emission Spectrometer-OES   برای صنایع ذوب و ریخته گری به لحاظ ماهیت آنالیز سریع ، قابل اعتماد ، و صحت وتکرار پذیری آن اجتناب ناپذیر است.

 از این دستگاه برای آنالیز فلزات و آلیاژها از قبیل ، فولاد ، چدن ، آلیاژهای غیر آهنی  همچون آلومینیوم ، مس ( برنز ، برنج و غیره ) آلیاژهای منگنز ، روی ، ازت در فولاد ، فسفر در آلومینیوم ، آنالیز مقادیر بسیار کم کربن ، عناصری چون ( Te)Tellarium , (La )Lanthanum, (Se)Selenium  و غیره برای آنالیز بامحدوده  50ppm    تا  10ppm استفاده می شود.

نکاتی از دستگاه اسپکترومتر

کلیه  اسپکترومترهای نشر نوری  از 3   قسمت اصلی  به شرح زیر  تشکیل یافته است.

1-منبع تغذیه الکتریکی برای تحریک اتم ها در نمونه فلزی و انتشار نور برای هر نمونه، این تخلیه الکتریکی باعث ایجاد گرما و ایجاد بخار در سطح نمونه و تحریک اتم های فلز و نشرطیف هر عنصربصورت مشخص در هر فلز می شود.  دو نوع تخلیه الکتریکی یکی بصورت قوس( مشابه  نور لامپ) ودوم جرقه که در چندین مرحله  ( ولتاژ الکترود را قطع و وصل می کند) انجام می شود  .

2- نور ساطع شده از تولید جرقه در نمونه فلزی با  Grating  مواجه شده و طیف دریافتی  را بر مبنای طول موج جدا کرده  و به آشکار ساز  CCD  منتقل می کندکه شدت نور را برای هر طول موج اندازه می گیرد. شدت نور اندازه گیری شده متناسب با غلظت هر عنصر نمونه است.

3- پردازشگر شدت مقدار طول موج  اندازه گیری شده را دریافت و این اطلاعات را از طریق کالیبراسیون از قبل تعریف شده برمبنای منحنی بهینه جهت تعیین غلظت عناصر، پردازش می کند و نتیجه آنالیز بطور واضح شفاف در رایانه  ظاهر می شود ونتیجه آنالیز  در فعالیت های  ذوب، ریخته گری و آلیاژ سازی  مورد استفاده  قرار می گیرد.

معرفی آشکار سازهای Charge Coupled Device (CCD)

تراشه های CCD (Charge Coupled Device) بطور همزمان تمام طیف ایجاد شده را تشخیص

می دهد و شدت هر طول موج را تعیین می کند. برای تولید جرقه، نمونه در مقر جرقه (Spark Stand) قرار می گیرد. با ایجاد جرقه،  سوختگی در سطح نمونه ایجاد می شود. چنانچه سوختگی در سطح نمونه ضعیف باشد که علت اصلی آن آماده سازی نمونه فلزی ضعیف و مشکل نا همواری سطح  نمونه است که باید اصلاح شود..

 

معرفی PHOTO MULTI PLIER TUBE (PMT)

در اثر برخورد یک فوتون به کاتد یک الکترون از کاتد ساطع شده و به اولین صفحه Dynode  برخورد کرده و 2 الکترون جدید در اثر این برخورد از داینود ساطع شده و در نهایت پس از برخورد الکترون ها به صفحات مقابل هم Dynode  تعدادشان تا 9 برابر افزایش پیدا می کنند.

در دستگاه های دارای PMT ، هر عنصر با یک آشکارساز برای شناسایی خود و در برخی موارد بیش از یک آشکارساز برای پوشش دادن طول موج های مختلف و محدوده آن نیازمند است .

 

برای تغییرات در اسپکترومترهای PMT  نیازمند افزودن سخت افزار الکترونیکی و اپتیک ، برای هر عنصر یا محدوده اضافی و براساس کالیبراسیون است که هزینه های زیادی در مقایسه آشکار سازهای CCD  در پی خواهد داشت  .

 

 

فواید استفاده از آشکار ساز CCD

1- در دستگاه هایی که از آشکار ساز CCD  استفاده می کنند می توان بهترین طیف نوری تولید شده برای هر عنصر را استفاده کرد .

2- برای اندازه گیری یک عنصر تعداد زیادی خطوط می تواند استفاده شود. در دتکتور های CCD  کل محدوده کالیبراسیون کاملا پوشش داده می شود و می تواند بیشتر از یک طیف در یک محدوده معین برای هر عنصر استفاده شود و در نهایت میانگین طیف های مختلف نشان داده شده و در نتیجه باعث تکرارپذیری و صحت و دقت بهتری را ایجاد می کند.

3- بر اساس درخواست مشتری می توان به نرم افزار دستگاه اسپکترومتر لاین یا عنصر جدید اضافه کرد که این می تواند همزمان با تولید اسپکترومتر بوده یا پس از تولید در محل کارخانه خریدار اضافه شود.

4- یک پایه کامل می تواند در محل سایت یا کارخانه خریدار به دستگاه اسپکترومتر اضافه شود.

 

 

5- CCD  ها پروفایل اتوماتیک دارند و این بدین معنی است که در وقت صرفه جویی می شود. 

6- هزینه تمام شده کمی دارد و ارزان است.

7- دارای سایز کوچک و وزن کم برای اندازه گیری همه عناصر می باشد.

8- ولتاژ بالا نیاز ندارد و قادر است با باتری کار کند.

 

9- با تغییرات دما سازگار است.

10– معایب CCD  نظیر حساسیت به نور فرا بنفش و محدوده داینامیک تحریک الکترون از طریق اعمال پوشش دهی (covering) خاص و الگوریتمهای ریاضی قابل حل است .

11-  فن آوری چیپس های CCD هر روز در حال پیشرفت است ،به عبارتی فن آوری CCD  تکنولوژی در حال پیشرفت است.

12- CCD دارای نسبت قیمت به کاربری،  بهینه تر است.

13- ظرفیت افزودن پایه آلیاژی را در آینده پس از استفاده طولانی دارا می باشد.

 

آزمابشات كنترل كيفي مداري ريخته گري Al

آزمایشات كنترل كيفي مذاب براي ريخته گري Al

 

اشتباهات و مشكلات در حين ذوب مي توانند تاثير جدي روي كيفيت مهول ريخته گري ايفا نمايند تاكنون به روشهاي كم و بيش موفقي براي مشخص كردن و اندازي گيري اين اشتباهات بكار گرفته مي شوند روشهايي مثل تست هيدروژن و آخال.

ولي امروزه به كمك روش آزمايش جرم حجمي در خلاء امكان مشخص كردن و اندازه گيري كيفيت مذاب به سادگي و با دقت بسيار بالا براي ريخته گران وجود دارد.

در اين مقاله سعي شده است چگونگي استفاده از اين روش را در حين انجام عمل ذوب به عمليات پاكسازي مذاب و حمل مذاب بيان شود.

همچنين روش آزمايشگاهي ديگري براي اندازه گيري ميزان اكسيد موجود در مذاب كه يكي از فاكتورهاي تاثير گذار بر كيفيت مذاب AC مي باشد در اين مقاله مطرح شده است.

منشاء عيوب در حين ذوب براي آلياژهاي AC

در صنعت ريخته گري اشتباهات متعددي بطور پيوسته رخ مي دهد كه منشا عيوب مختلفي در مذاب مي باشند كه مهمترين آن ها در ذيل آمده است.

1-    سرعت ذوب بسيار مهم:

ذوب شمش و مواد برگشتي AC با سرعت بسيار پائين و آهسته موجب پايداري يك نياز نيمه جامد براي يك زمان طولاني مي گردد. از بوجود آمدن و باقي ماندن فازهاي اكسيد AC و اكسيد عناصر آلياژي و در نتيجه تشكيل يك فاز اكسيد كمپلكس مي گردد.

2-    شارژر مداوم كوره توسط شمش ها و برگشتي هاي سرد بدون پيش گرم موجب ايجاد تبريد در مناطق مختلفي از مذاب مي گردد. اين موضوع سبب جدايش تركيبات بين فلزي از زمينه مي گردد يكي از تركيبات بين فلزي تركيبي شامل آهن و منگنز بصورت Alfemnsi مي باشد اين تركيب بين فلزي كه به صورت ناخالصي در ساختار ظاهر مي شود و داراي ساختار هگزاگونال بوده و سختي بسيار زيادي در حدود 800 تا 1000 ويكرز مي باشد از سوي ديگر لايه اكسيد موجود بر روي شمش ها و برگشتي هاي پيشگرم نشده درون مذاب باقي مي ماند. همچنين ميزان جذب هيدروژن افزايش مي يابد.

image00111

شکل 1

3-    مواد برگشتي و قراضه در ابعاد كوچك و قطعات ريز بصورت ورق هاي كوچك و پولك مانند سريعاً در شعله ذوب اكسيد مي شوند و سبب ايجاد پوسته هاي اكسيدي مي شوند پاكسازي مذاب از اكسيدهاي پوسته اي بسيار مشكل مي باشد. و تنها در صورتي مي توان اين مذاب را از اين اكسيدها پاك نمود كه بتوان اين پوسته اي اكسيدي را شكست و به ذرات كوچكتر تبديل نمود.

4-    اگر جداره نسوز كوره براي مذاب آلومينيوم مناسب نباشد با مذاب AC واكنش منجر به آلودگي مذاب به برخي از ناخالص ها مي شود و همچنين برخي از عناصر آلياژي در سطح نسوز مي سوزد بنابراين يكي از مهمترين مسائل براي انتخاب نسوز بي اثر بودن آن نسوز نسبت مذاب فلز مورد نظر مي باشد.

5-    هيچگونه تلاطم و به هم خوردگي نبايد در حين حمل و جابه جايي مذاب Al نبايد رخ دهد. جريان مذاب بايد داراي جريان خطي و بدون توقف باشد. بنابراين بايد به روشهاي مختلف مانند استفاده از لوله ها سقوط و ريختن مذاب بصورت آزادانه جلوگيري كرد. تلاطم مذاب موجب به دام افتادن و گرفتار شدن هوا و تشكيل مدوام لايه اكسيد درون مذاب مي گيرد. اين پديده در روش دايكاست به دليل انتقال مذاب از كوره ذوب به كوره نگهدارنده امكان بروز دارد.

6-    دماهاي بالاتر از 850 مي تواند علت آسيب رساندن و تخريب مذاب AC گردد در دماي بالا ميزان جذب گاز و اكسيدها شديداً افزايش مي يابد. همچنين كيفيت مذاب مي تواند در اثر انجام عمليات بهسازي و ريزدانه كردن غير صحيح آسيب بينند.

image00211

شکل 2

آزمايش هاي كيفيت مذاب

عيوب فوق الذكر اساساً موجب افت و كيفيت مذاب مي شوند. تاكنون فقط آزمايشات تست ميزان هيدروژن و تست آخال كه بصورت كمابيش موفق كيفيت كلي مذاب را ارئه مي كردند به هر حال تست دانسيته خلاء آسانتر و بسيار قابل اطمينان و موثق تر براي تعيين ميزان كيفيت مذاب AC مي باشد.

اندازه گيري كيفيت مذاب با استفاده از روش دانسيته خلاء

در اين آزمايش به حدود 80gr از مذاب را درون يك بوته با پوشش آهن ريخته و در شرايط خلاء حدوداً 80mbar قرار داده و زمان داده تا كاملاً منجمد شود. زمان لازم براي انجماد نمونه بستگي به نوع آلياژ داشته ولي بطور متوسط در حدود 6 دقيقه مي باشد. سپس نمونه منجمد شده را وزن مي كنند تا بتوانند دانسيته آن را تعيين كنند. اين مقدار دانسيته تكرار پذير بوده و معيار دقيقي از كيفيت مذاب ارائه مي كند.

ثابت شده است كه انجام آزمايش در فشار 80mbar ايده آل مي باشد در فشار كمتر نمونه بسيار حساس بوده و سريعاً واكنش مي دهند و در فشارهاي بيشتر بسيار كند عمل مي كنند.

طريقه فرآيند

طريقه استفاده از تست دانسيته تحت خلاء به شرح زير مي باشد:

-         مقداري مذاب با دماي (حداقل 120 درجه كلون بالاتر از خط ليكيدوس ) از مذابي كه سرباره آن گرفته شده برداشته و درون بوته مخصوص كه قبلاً پوشش آهن روي آن داده شده و تا دمايي در حدود 100ºc پيش گرم شده است مي ريزيم.(شکل 3)

image00311

شکل 3

-         درپوش محفظه خلاء را مي بنديم.

-         اجازه مي دهيم كه در خلاء80m bar نمونه منجمد شود.

-         وقتي كه نمونه كاملاً منجمد شد خلاء را قطع كرده و درپوش محفظه خلاء را باز مي كنيم.

-         بوته را توسط انبر درآورده و اجازه مي دهيم كه نمونه درون بوته به مدت 20 دقيقه مانده و خنك شود.

-         نمونه را از درون بوته خارج مي كنيم.

-         نمونه را درون آب كوئنچ مي كنيم.

-         مقدار دانسيته نمونه را حساب مي كنيم.

محاسبه مقدار دانسيته:

دانسيته نمونه توسط قانون ارشميدس اندازه گيري مي شود نمونه بصورت آزادانه در بالاي محفظه آب كه بر روي سيستم اندازه گيري وزن قرار دارد توسط يك نخ نايلوني آويزان مي شود و وزن آن اندازه گيري مي شود سپس وزن نمونه معلق در آب نيز اندازه گيري مي شود.

وزن نمونه اول بطور آزادانه اندازه گيري مي شود و يكبار بصورت معلق درون ظرف پر از آب اندازه گيري مي شود (مقدار حجم نمونه) نسبت وزن به حجم نمونه اندازه دانسيته را به ما مي دهد.

تاثير فشار بر روي ساختار نمونهG-Alsi 7 mg كه توسط استرانسيم اصلاح ساختار شده است در شكل 4 مشاهده مي شود.

نمونه اي كه تحت فشار اتمسفر منجمد شده است چگال تر از نمونه اي است كه تحت خلاء 80m bar منجمد شده است به صورتيكه نمونه اي كه تحت فشار اتمسفر منجمد شده است داراي چگالي 2/62g/cm3 و نمونه اي كه تحت خلاء 80m bar منجمد شده است داراي چگالي 2/35gr/ cm3 مي باشد.

اين 15% اختلاف در ميزان دانسيته براي دست يابي به يك ريخته گري نسبتاً دقيق و بي عيب، بسيار زياد و غيرقابل قبول مي باشد اين ميزان اختلاف نبايد بيشتر از 4% باشد.

نمونه هايي كه پس از انجماد تحت خلاء 80m bar داراي چگالي پايين تري مي باشند محصول مطلوبي را پس از ريخته گري به ما نمي دهند.

حداقل چگالي براي آلياژهاي متدوال به شرح زير مي باشند:

- آلياژهاي آلومينيوم سيليسيم 2/55g/cm3

- آلياژهاي آلومينيوم مس 2/65g/cm3

- آلياژهاي آلومينيوم-منيزيم 2/55g/cm3

- آلياژهاي آلومينيوم- روي- سيليسيوم 2/75g/cm3

- آلياژهاي آلومينيوم- روي- مس 2/65g/cm3

image00411

شکل 4

نتايج تست دانسيته خلاء

مثالهاي زير نشان دهنده دقت اين آزمون در بررسي كيفيت مذاب هاي آلومينيوم مي باشد: image00511

تصوير 5A نشان دهنده ارتباط چگالي نمونه G-AlSi7Mg منجمد شده تحت خلاء mbar80 (اصلاح شده توسط استرانسيوم و اصلاح نشده) با ميزان هيدروژن موجود در قطعه

تصوير 5A بيانگر موارد ذيل مي باشد:

براي هيدروژن موجود در مذاب مثلاً 0.16 ppm هيدروژن، نمونه اصلاح ساختار شده داراي چگالي كمتري در حدود 2/4g/cm3 نسبت به نمونه اصلاح نشده كه داراي چگالي در حدود 2/52 g/cm3 است مي باشد. به بيان ديگر براي دانسيته اي در حدود 2/55g/cm3 نمونه اصلاح ساختارنشده داراي ميزان هيدروژن محلول بيشتري در حدود 0.144 ppm نسبت به نمونه اصلاح شده مي باشد

(0.114 ppm)

تصوير 5b نشان دهنده ارتباط بين دانسيته نمونه هاي منجمد شده تحت فشار 80 mbar و ميزان درصد حفرات گازي موجود در نمونه هاي ريخته گري شده در قالب هاي فلزي و قالب هاي ماسه اي براي آلياژ GAlSi7Mg اصلاح ساختار شده توسط استرانسيوم. در مورد مقدار حفرات گازي، كاملاً وابسته به شرايط انجماد، از قبيل زمانهاي انجماد، گراديان دما مي باشد. هر يك از نمونه هاي آزمايش، نمودار مربوط به خود را دارند.

شکل 5

زمان انجماد نمونه ها به ترتيب 17و 88 و 92 ثانيه مي باشد. شكل 5b بيان مي كند كه: براي مقدار مشخصي از چگالي مثلاً 2/55g/cm3 درصد حجمي حفرات گازي براي نمونه منجمد شده در قالب را (17 ثانيه) حدوداً 0.1% نمونه منجمد شده در قالب را با سرعت انجماد 88 ثانيه 0.32% و نمونه منجمد شده در قالب ماسه اي با سرعت انجماد 92 ثانيه حدوداً 0.72% مي باشد.

براي مقدار مشخصي از درصد حجمي حفرات گازي مثلاً مقدار 0.3% نمونه منجمد شده با سرعت 17 ثانيه نيازم #1606;د دانسيته اي در حدود 2/37g/cm3 و نمونه منجمد شده با سرعت 88 ثانيه نيازمند دانسيته اي در حدود 2/55g/cm3 و نمونه 92 ثانيه اي داراي دانسيته اي در حدود 2/63g/cm3 مي باشد.

تصوير 5C: از يك طرف نشان مي دهد كه چگونه كيفيت مذاب به عمليات انجام شده بر روي مذاب بستگي داردو از طرف ديگر نشان مي دهد كه چگونه مي توان با استفاده از آزمون چگالي خلاء اين كيفيت را شبيه سازي و كنترل كرد. حدود 250 ppm فلز استرانسيوم به مذاب آلياژ

G-AlSi7Mg با چگالي 2/6 g/cm3 در دماي 780 درجه سانتيگراد اضافه مي شود. پس از اضافه شدن استرانسيوم كيفيت مذاب افت مي كند و چگالي مذاب تقريباً تا 2/35 g/cm3 كاهش مي يابد. ولي اگر به مذاب پس از اضافه شدن استرانسيوم كمي زمان بدهيم مجدداً كيفيت مذاب به طرز مطلوبي بهبود خواهد يافت. چگالي مذاب مجدداً افزايش يافته و به ميزان بهينه خود يعني

2/55 g/cm3 مي رسد.

شكل 5d بيانگر مثالي در مورد چگونگي استفاده از آزمون چگالي خلاء براي نشان دادن كيفيت مذاب G-AlSi7Mg مورد استفاده براي ساخت سرسيلندر در حين مراحل نگهداري و عمليات كيفي مذاب مي باشد.

به محض انتقال مذاب از كوره چرخشي به كوره ريخته گري مذاب داراي دانسيته اي در حدود 2/11 g/cm3 مي باشد. در حين عمليات تنظيم تركيب شيميايي كه حدوداً 150 دقيقه به طول مي انجامد دانسيته تا حدوداً 2/2 g/cm3 افزايش مي يابد. بعد از 60 دقيقه عمليات كيفي توسط كلر دانسيته افزايش يافته و تا حدود 2/48 g/cm3 مي رسد. نگهداري مذاب موجب افزايش بيشتر دانسيته و رسيدن آن تا 2/7 g/cm3 مي شود.

نمونه آزمون دانسيته خلاء نشان مي دهد كه چگونه انتقال ناصحيح مذاب موجب افت كيفيت مذاب مي گردد. آلياژ G-AlSi7Mg مورد استفاده براي سرسيلندر (2/65 g/cm3) به طور مستقيم و آزاد درون پاتيل يا ملاقه ريخته مي شود. ارتفاعي كه از آن مذاب ه درون پاتيل ريخته مي شود حدوداً 1/2 متر مي باشد. به دليل اين به هم خوردگي مذاب و اغتشاش ايجاد شده دانسيته مذاب درون پاتيل به 2/43 g/cm3 مي رسد. ولي اگر براي ريختن مذاب به درون پاتيل از يك سيستم طراحي شده براي حذف به هم خوردگي مذاب استفاده شود مثلاً‌با استفاده از لوله و كجراي مخصوص انتقال مذاب، كيفيت مذاب بهبود مي يابد و دانسيته آن به حدوداً 2/55 g/cm3 مي رسد.

فيلتر فشار آزمايشگاهي

مقادير نمونه هاي دانسيته خلاء توسط ميزان هيدروژن و اكسيدهاي موجود در مذاب مشخص مي شوند. به طور كلي هيدروژن و اكسيدهاي موجود، عامل اصلي و تعيين كننده بر روي نتايج تست دانسيته خلاء مي باشد.

اكسيدهاي موجود در آلومينيوم به سه دسته كلي تقسيم مي شوند:

1- اكسيدهاي فشرده

2- اكسيدهاي ورقه اي شكل

3- اكسيدهاي پوسته اي

image00611

شکل 6

دو نوع اكسيد اول نسبتاً راحت تر از مذاب خارج مي شوند. اين اكسيدها مي توانند به طرز قابل قبولي از درون مذاب حذف شوند به وسيله فلاكسهاي احيا كننده اي كه عامل كلر دار داشته و درون مذاب كلر و دي اكسيد كربن آزاد مي كند. يك عامل نشان دهنده و مشخص كننده نوع اكسيدهاي موجود در مذاب روش فيلتر فشار آزمايشگاهي است (شكل 7).

image00711

شکل7

به وسيله اين روش ناخالصي هاي درون 4 كيلوگرم مذاب در يك سيسي تفاله درون فيلتر تغليظ مي شود كه اين معادل ضريب تغليظ 1500 مي باشد.

فشار 3/0 تا 6/0 بار توسط گاز آرگون بر 6 كيلوگرم مذاب درون بوته آهني وارد مي شود كه اين بوته توسط يك فيلتر سراميكي كه متوسط ابعاد هر سوراخ آن در حد 15 ميكرومتر مي باشد بسته شده است. مذابي كه در اثر اعمال فشار از اين فيلتر مي گذرد درون يك محفظه كه به سيستم اندازه گيري وزن مجهز است جمع آوري مي شود.

بعد از اينكه 4 كيلوگرم مذاب از درون فيلتر عبور كرد يك شير مغناطيسي (Solenoid valve) به طور اتوماتيك باز شده و فشار اعمالي كاهش مي يابد.

باقيمانده (پس مانده ) مذاب كه پشت فيلتر گير كرده و منجمد شده است و فيلتر سراميكي توسط

............... جدا مي شوند (شكل 8).

image00811

شکل 8

ناخالصي هاي در ضخامت 10 ميليمتر از فلز پس مانده بر روي فيلتر سراميكي توسط روش برومين متانول جدا شده و سپس با استفاده از ميكروپروب يا روشهاي ديگر بررسي مي شوند.

(توضيح شكل 8: برش طولي نمونه از ميان فيلتر سراميكي به همراه فلز روي آن. اين تصوير نشان دهنده تجمع ناخالصي ها در دو بزرگنمايي مختلف مي باشد.

بررسي ناخالصيها:

شكل 9 يك حفره را در آلياژ G-AlSi7Mg كه توسط استرانسيم اصلاح ساختار شده را نشان مي دهد. در بزرگنمايي بالاتر مشخص مي شود كه آن تصويري كه حفره به نظر مي رسيد يك اكسيد فشرده مي باشد. توسط بررسي هاي ميكرو پروب مشخص گرديد كه در مركز و هسته اين اكسيد فشرده، اكسيد آلومينيوم(Al2O3) كه توسط اكسيد منيزيم (MgO) احاطه شده است مي باشد.

در ميان اين اكسيد مقاديري پتاسيم، كلسيم و مقادير جزيي فسفر وجود دارد. يك لايه نازك در اطراف اين اكسيد از تيتانيم و بر (Ti & B) وجود دارد كه احتمالاً ناشي از تيتانيم دي بورايد مي باشد كه جهت اصلاح ساختار دانه ها به مذاب اضافه شده است.

image00911

شکل 9

در شكل 10 مي توانيم يك ناخالصي اكسيدي از نوع پوسته اي را به همراه نتايج بررسي توسط ميكروپروب براي يك آلياژ G-AlSi7Mg اصلاح ساختار شده توسط استرانسيوم مشاهده كنيم. هسته اين اكسيد تشكيل شده است از اكسيد آلومينيوم و اكسيد منيزيم به عنوان اجزاي اصلي مي باشد كه توسط استرانسيوم، سديم، پتاسيم و كلسيم احاطه شده اند. تيتانيم،‌ بر و همچنين مقادير جزيي كربن به صورت يك پوشش اكسيد را احاطه كرده است. منشاء اين پوشش از تيتانيم دي بورايد مي باشد كه به عنوان اصلاح كننده ساختار دانه ها عمل مي كند. ولي وقتي اين تيتانيم دي بورايد به صورت يك پوشش در اطراف اكسيد تشكيل مي شود ديگر عمل اصلاح ساختار دانه را انجام نمي دهد.

image01011

شکل 10

شكل 11 نشان دهنده يك ناخالصي ورقه اي در آلياژ ثانويه G-AlSi12Cu مي باشد. يك تركيب از همجوشي اكسيدها، فسفيت، فسفات،‌سيليكات و تيتانات. همچنين شامل مقاديري باريم، گوگرد، منگنز و آهن مي باشد. اين نوع ناخالصي ها در ديواره ها و كف كوره ها و پاتيل ها و قسمتي كه به طور صحيح پاكسازي نشوند تشكيل مي شوند.

image01111

شکل11

در شكل 12 يك ناخالصي فشرده در آلياژ ثانويه G-AlSi12Cu در كنار نتايج آناليز ميكروپروب نشان داده شده است. نتايج آزمون ميكرو سختي سنجي نشان دهنده سختي بالايي به صورت 550، 657 و 707 ويكرز مي باشد. و نتايج آناليز ميكروپروب شامل Al2O3، SiO2 ، اكسيژن و پتاسيم مي باشد. اين فاز به صورت تركيب پتاسيم آلومينيوم سيليسيم مي باشد. اين ناخالصي نيز در ديواره و جداره كوره و پاتيل در حين عمليات ذوب و ريخته گري تشكيل مي شود.

image01211

شکل2 1

شكل 13 نشان دهنده تجمع اكسيدهاي پوسته اي و ناخالصيها در آلياژ ثانويه G-AlSi12Cu با تركيب اكسيد آلومينيوم، اكسيد سيليسيم، اكسيد منيزيم و سديم مي باشد. اسپينل (Spinel) نيز همچنين در ساختار مشاهده مي شود.

image01311

شکل13

شكل 14 تصوير سطح توسط اشعه ايكس نشان دهنده توزيع عناصر مختلف كه در اكسيد استرانسيم موجود در سطح صيقلي نمونه ريخته گري ماشينكاري شده وجود دارد مي باشد.

علاوه بر اجزاي اصلي تشكيل دهنده كه اكسيژن و استرانسيوم مي باشد مقادير قابل توجهي از پتاسيم و كربن نيز مشاهده مي شود. كربن در دسته هاي غير متراكم و پخش شده ناخالصي در ساختار ظاهر شده است و علت و منشاء اصلي آن از مواد خنك كننده مورد استفاده در حين ماشينكاري نمونه ريخته گري مي باشد.

image01411

شکل14

نتيجه گيري:

اين مقاله چكيده اي از اشتباهات متحمل در حين ذوب آلومينيوم نتايج اين اشتباهات و تاثير آنها بر روي كيفيت مذاب آلومينيوم ارائه مي كند. كنترل كيفيت مذاب آلومينيوم به وسيله آزمون دانسيته خلاء نه تنها بسيار قابل اعتماد و دقيق مي باشد بلكه كار كردن با آن داراي پيچيدگي بسيار كمي مي باشد. اين مقاله كاربردهاي روش دانسيته خلاء را براي بررسي و كنترل كيفيت مذاب در حين مراحل اصلاح تركيب شيميايي، نگهداري، حمل و اصلاح ساختار براي آلياژهاي آلومينيوم، سيليسيم را بيان مي كند. تست دانسيته خلاء امكان اندازه گيري تاثير زمان انجماد و گراديان دمايي را بر روي حجم و درصد حفره هاي گازي موجود در ساختار ريختگي و همچنين ميزان هيدروژن موجود در مذاب ساختارهاي اصلاح شده و اصلاح نشده را ارائه مي كند.

همچنين يك نماي كلي از روش فيلتر فشار آزمايشگاهي براي تجمع و تغليظ اكسيدهاي موجود در مذاب اراده گرديد. كيفيت مذاب در اثر وجود اكسيدها افت مي كند. اين اكسيدها به سه نوع مختلف مي باشند. اكسيدهاي فشرده، ورقه اي و پوسته اي، همچنين ساختار و تركيب شيميايي اين اكسيدها شرح داده شد.

زیر مجموعه ها

آدرس

آدرس :

تهران، خيابان طالقانی، خیابان موسوی پلاك ۹۴، طبقه سوم، واحد ۲۵

شماره تماس :

021-88823351 ، 021-88810330

فکس:

021-88838010

آدرس ایمیل:

این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید

نقشه