تاثير ارتعاشات فراصوت در فشرده سازي داغ پودرهاي آلومينيوم و آلياژ تيتانيوم

Effect of ultrasonic on hot compaction of AA1100 and Ti-6Al-4V powders

فرايند فشردن داغ پودر با هدف توليد قطعات با خصوصيات مشابه مواد اوليه كار سرد شده انجام مي گيرد. مهمترين مشكل در فرايند متالورژي پودر وجود تخلخل، عدم يكنواختي خصوصيات در نقاط مختلف قطعه، عدم پايداري هندسي و ابعادي و كاهش استحكام قطعات توليدي مي باشد كه ناشي از اصطكاك ذرات پودر با يكديگر و ذرات پودر با جداره قالب است. دستيابي به قطعات با چگالي بالا و ساختار همگن بزرگترين هدف در ساخت قطعات متالورژي پودر مي باشد. از اينرو تلاش ها براي دستيابي به حداكثر چگالي به همراه توزيع يكنواخت چگالي مورد توجه محققين قرار گرفته است. به منظور نيل به اين هدف يكي از راه حل ها استفاده از فرايندهاي كمكي نظير اعمال ارتعاشات فراصوت مي باشد كه مي تواند منجر به بالا رفتن نرخ چگالش فرايند و در نتيجه افزايش چگالي و استحكام قطعه گردد. در راستاي ارزيابي اين ايده، در اين مقاله اثر اعمال ارتعاشات طولي فراصوت در فشرده سازي پودر فلزات آلومينيوم AA1100 و آلياژ تيتانيوم Ti-6Al-4V در شرايط دما و تنش ثابت و همچنين برهم كنش آن با پارامترهاي مستقل ديگر نظير دما و نوع ذرات پودر توسط انجام آزمون هاي تجربي مورد بررسي قرار گرفته است. بدين منظور چيدمان آزمون فشردن داغ پودر به كمك ارتعاشات فراصوت شامل تجهيزات اعمال نيروي استاتيك و ارتعاشي فراصوت طراحي و ساخته شده است. نتايج نشان داده اند كه اعمال ارتعاشات فراصوت به سنبه موجب دستيابي به چگالي بالاتر مي شود. همچنين دما اثر متفاوت بر تاثيرگذاري فراصوت در دو نوع پودر داشته است.

Hot pressing of metal powders is used in production of parts for similar properties to wrought materials. Since residual porosity, inhomogeneous properties, dimensional and geometrical instability and therefore reduction in mechanical strength are the main problems in powder metallurgy components which are due to friction between powder particle interfaces and powder compact and die walls. Because of this, access to parts with high density and homogeneous structure is the great object in powder metallurgy. One of the remedies can be employment of ultrasonic vibrations which is thought to result in increased rates of densification and therefore higher efficiency of the process in increase of part density and strength. To evaluate this solution, this paper deals with the effects of high power longitudinal ultrasonic vibrations on the densification of AA1100 aluminum and Ti-6Al-4V titanium alloy powder under constant applied stress and different temperatures. The effects of powder type and process temperature on the densification behavior and ultrasonic efficiency are discussed. For experimental tests, setup of ultrasonic assisted hot pressing of powders were designed and fabricated. The results show that applying ultrasonic vibrations leads to obtaining higher relative density. In addition, it is found that the effect of ultrasonic vibrations is greater for Ti-6Al-4V powders. However, the temperature has different effects on the ultrasonic vibrations efficiency in two types of powders.