تخلخل ریخته گری:
دلایل ایجاد تخلخل در حین فرآیند ریخته گری عبارت اند از:
تخلخل یکی از پیامدهای ذاتی ریخته گری است اما وجود آن در بخش هایی که فشار یکنواخت اهمیت بالایی دارد، می تواند منجر به شکست قطعات شود.
اندازه تخلخل از مقیاس میکروسکوپی (تخلخل های ریز به هم پیوسته) تا ماکروسکوپی (حفره های قابل مشاهده بر روی سطح قطعه) تغییر می کند و در نهایت باعث ایجاد یک مسیر نشت درون دیواره های قطعه ریخته گری شده می شود.
این مسیر ظرفیت تحمل فشار قطعه را کاهش می دهد. یکی دیگر از پیامدهای وجود تخلخل، گاززدائی در هنگام فرآیند رنگ کاری، فروشویی اسیدهای آبکاری و ارتعاش ابزار در حین ماشین کاری قطعات فلزی پرس شده است.
روش های اندازه گیری تخلخل:
چندین روش مختلف برای اندازه گیری تخلخل وجود دارد که در ادامه به معرفی برخی از این روش ها می پردازیم:
«روش های مستقیم» (Direct Methods):
این روش ها با تعیین حجم کلی نمونه متخلخل، تعیین حجم اسکلت بدون حفره ماده و به دست آوردن حجم فضای متخلخل از طریق محاسبه اختلاف دو حجم قبلی انجام می شوند.
«روش های نوری» (Optical Methods):
در این روش ها با استفاده از میکروسکوپ، مساحت ماده نسبت به مساحت نواحی متخلخل مورد مقایسه قرار می گیرد.
مقادیر تخلخل حجمی و مساحتی برای محیط هایی با ساختار تصادفی با هم برابر است.
نمونه ای از اندازه گیری تخلخل با استفاده از روش نوری.
«روش مقطع نگاری رایانه ای» (Computed Tomography Method):
در این روش از سی تی اسکن صنعتی برای ایجاد یک تصویر سه بعدی از هندسه داخلی و خارجی ماده (به همراه حفره های آن) استفاده می شود. در مرحله بعد، تعیین تخلخل ماده با کمک یک نرم افزار کامپیوتری صورت می گیرد.
«روش های اشباع» (Imbibition Methods):
در این روش ها، نمونه متخلخل تحت شرایط خلأ دورن یک سیال غوطه ور می شود تا حفره های آن از سیال مورد استفاده پر شوند.
«روش اشباع با آب» (Water Saturation Method)، نمونه ای از این گونه روش ها است که در آن، حجم تخلخل از تفاضل حجم کل آب و حجم آب باقیمانده به دست می آید.
«روش تبخیر آب» (Water Evaporation Method):
در این روش، از رابطه زیر برای تعیین تخلخل استفاده می شود:
«تخلخل سنجی جیوه ای» (Mercury Porosimetry):
تزریق جیوه به درون حفره های ماده یکی از روش های تخلخل سنجی به شمار می رود. با این وجود، سمی بودن این ماده و همچنین تمایل جیوه به ترکیب با دیگر فلزات و آلیاژها باعث توسعه و جایگزینی دیگر مواد برای تعیین تخلخل شده است.
«روش انبساط گاز» (Gas Expansion Method):
در این روش، نمونه ای با حجم مشخص درون محفظه ای قرار داده می شود که با یک محفظه دیگر (با فشار نزدیک به خلأ) ارتباط دارد.
حجم هر دو محفظه معلوم است. هنگامی که شیر متصل کننده آن ها باز شود، گاز از محفظه اول وارد محفظه دوم می شود.
این فرآیند تا یکنواخت شدن فشار ادامه می یابد. حجم حفره های جسم مورد نظر با توجه به قانون گازِ ایدئال به صورت زیر محاسبه خواهد شد:
با توجه به رابطه بالا و تعریف تخلخل داریم:
توجه داشته باشید که در این روش فرض می شود گاز بین حفره ها و محیط اطراف در حال حرکت است. بنابراین، حفره ها نباید به صورت فضاهای بسته باشند.
«تخلخل سنجی حرارتی» (Thermoporosimetry) و «تخلخل سنجی برودتی» (Cryoporometry):
بر اساس «معادله گیبس-تامسون» (Gibbs-Thomson Equation)، دمای ذوب مایعات در فاز کریستال مایع پایین تر از فاز توده مایع است.
از این رو، با تزریق مایع به درون یک ماده متخلخل و منجمد کردن آن می توان با توجه به دمای ذوب ترکیب، اطلاعات مفیدی را در مورد توزیع اندازه حفره ها به دست آورد.
ذوب شدن ماده در این روش با کمک سنجش جریان حرارت گذرا در حین تغییر فاز و با به کارگیری «گرماسنجی روبشی تفاضلی» (Differential Scanning Calorimetry)، اندازه گیری مقدار مایع محرک با استفاده از «رزونانس مغناطیسی هسته ای» (Nuclear Magnetic Resonance) یا اندازه گیری پراش نوترون از فازهای کریستال یا توده مایع تشخیص داده می شود.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
