فرآیند انجماد سریع

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد.

فهرست مندرجات

[ویرایش] تعریف RSP

استفاده از سرمایش زیاد یا فوق سرمایش زیاد برای ایجاد سرعت بالا در حرکت جبهه انجماد است.

[ویرایش] تاریخچه

در بین سالهای ۱۸۶۰ تا ۱۸۷۰ میلادی برای اولین بار جهت ایجاد فویلهای فلزی از روش Splat cooling استفاده شد.

برای این منظور یک قطره از مذاب را در معرض وزش هوای شدید قرار می‌دادند و مذاب را با برخورد به یک صفحه مسی سرد کردند.

[ویرایش] طبقه‌بندی روش‌ها

اتمیزه کردن Atomization

پخش بسیار ریزی از قطرات از مذاب زمانی که مذاب با یک جریان با انرژی بسیار بالا حاصل از یک منبع گازی فشرده رانده میشوند.

روش سرمایشی Chill

چرخ دوار حامل مذاب یکی از مهمترین و گسترده ترین روشهای تولید است که هم سرمایش مطلوب و هم روش تولید ساده، آن را به یکی از بهترین روشهای تولید RSP بدل کرده‌است. در این روش می‌توان ریبون‌های پیوسته از مذاب حتی با ضخامت ۳ میلیمتر تهیه کرد که از سال ۱۹۱۱ استفاده می‌شود. روش پیشرفته منجر به تولید روش Planer Flow Casting شده‌است.

کوئنچ سریع مذاب توسط سطح زیرپایه Quenching

هدف اصلی این روش بهبود سطح زیر ساخت توسط انجماد سریع لایه مذاب بالای آن است. منبع گرما عمدتا لیزر یا پرتوهای الکترونی است که کار دوباره ذوب کردن سطح و ایجاد لایه نازک مذاب را بر عهده دارند. در این روش نیازی به ایجاد جوانه نیست چون زبانه‌های ماده زیر ساخت خود مکان مناسبی برای جوانه‌زنی به حساب می‌آیند.

[ویرایش] جستارهای وابسته

  • انجماد فلزات
  • انجماد سرامیک‌ها
  • انجماد شیشه‌ها

[ویرایش] جدید

Quench

Quench به معنی سرد کردن سریع می باشد. این روش در سالهای 1860 تا 1870 میلادی برای اولین بار، جهت ایجاد فویلهای فلزی استفاده شد.

در شیمی پلیمرها و مهندسی مواد از این عمل برای جلوگیری از فرایندهای با دمای پایین مثل انتقال فاز (Phase transformation) استفاده می شود که این شرایط هم از لحاظ ترمودینامیکی مناسب است و هم از لحاظ کینتیکی قابل دستیابی است. برای نمونه این پدیده موجب کاهش کریستال شدن و افزایش سختی پلاستیکها وآلیاژها می شود.

این عمل به صورت متداول در متالوژی برای سخت کردن استیل به کار می رود که با تولید مارتنسیت( آلیاژی از کربن و آهن که به صورت استیل خیلی سخت وجود دارد) همراه می باشد. در این روش استیل باید به سرعت سرد شود تا از نقطه اوتکتیک خود بگذرد. در آلیاژهای استیل با فلزاتی نظیر نیکل و منگنز، نقطه اوتکتیک خیلی پایین تر است اما موانع کینتیکی برای انتقال فاز یکسان می باشند. این پدیده موجب شروع عمل quenching در دمای پایین تر می شود که انجام فرایند را آسانتر می سازد. به استیلهای تولیدی با سرعت بالا، تنگستن نیز اضافه می شود که این عمل موجب بالا رفتن موانع کینتیکی می گردد و سرد شدن مواد را تسریع می نماید. حتی سرد شدن آهسته چنین آلیاژهایی در مجاورت هوا، بیشترین مزایای quenching را به همراه دارد.

Metal quenching (سرد کردن سریع فلزات مذاب) فلزات داغ با استفاده از هوا، آب، روغن یا پلیمرهای مایع به سرعت سرد (Quench) می شوند تا سختی و مشخصات مکانیکی دلخواه بدست آید. این پدیده معمولا با سرد کردن در سرعت بالا انجام می شود تا از ایجاد ساختارهای نامطلوب جلوگیری شود و از یکنواخت بودن مشخصات مکانیکی اطمینان حاصل شود. Quenching یک فرایند پیچیده با سه فاز مجزای ذیل است: 1- فاز تشکیل بخار اطراف فلز 2- فاز جوشیدن 3- فاز همرفت (convection) بحرنی ترین مرحله فاز بخار است به گونه ای که اگر فضای خالی از بخار اطراف فلز وجود داشته باشد موجب کاهش کارایی پروسه می شود. برای حل این مشکل می توان از همزدن بخار اطراف فلز بهره گرفت. بزرگترین چالش پیش روی صنایع، انجام Quenching به صورت یکنواخت در کل سطح فلز می باشد. سرد کردن غیر یکنواخت موجب افزایش فشارهای داخلی و مچاله شدن فلز می گردد. سرعت سرد کردن (Quenching) وابسته به عوامل سرد کننده (هوا، روغن، آب ... ) و سرعت همزن می باشد.

نقش quenching در دستگاههای زداینده آلودگی به ندرت گازهای داغ قبل از ورود به دستگاه زداینده آلودگی هوا، با تزریق آب، سرد می شود ( پدیده quenching ). معمولا گازهای داغ تا رسیدن به حالت اشباع سرد می شوند. اگر جریان گاز داغ سرد نشود موجب تبخیر بخش عمده ای از محلول جمع کننده آلودگی در دستگاه می شود که باعث آسیب به بخهای داخلی دستگاه می شود و لذا موجب کاهش کارآیی دستگاه و خراب شدن ان می شود. با سرد شدن هوای آلوده حجم آن کاهش یافت ه و هزینه ها نیز کاهش می یابد. سیستم های quenching به سادگی دستگاه های اسپری کننده مایعات درون محفظه عمل می کنند. این سیستمها قبل از دستگاههای آلودگی زدا سوار می شوند. الهیان - میرزایی

تصویر:Msm-whitemater-flo.png این نوشتار دربارهٔ مهندسی مواد خُرد است. با گسترش آن به ویکی‌پدیا کمک کنید.