موضوع مقاله: شکل‌دهی ذوبی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # شکل‌دهی ذوبی | مقدمه: اسپینینگ ذوبی یک روش شکل دهی فلز است که به‌طور معمول برای ساخت لایه‌های نازک از فلز یا آلیاژهای با ساختار اتمی خاص استفاده می‌شود.Shirzadi, A. | ## بخش 1: شکل‌دهی ذوبی | برخی از کاربردهای مهم تجاری فلزات اسپینگ شده ذوبی، شامل ترانسفورماتورهای با بازده بالا (ترانسفورماتور فلزی آمورف)، دستگاه‌های حسی، تجهیزات ارتباط از راه دور و الکترونیک قدرت است. یک فرایند اسپینینگ ذوبی متداول شامل ریخته‌گری فلز مذاب با هدایت پرفشار آن بر روی چرخ یا درام چرخشی است که داخل آن معمولاً توسط آب یا نیتروژن مایع خنک می‌شود. چرخش مداوم درام سبب بیرون اندازی محصول جامد شده می‌شود و سطح جدیدی را در معرض جریان فلز مذاب قرار می‌دهد و تولید پیوسته را امکان‌پذیر می‌کند. نرخ خنک سازی که با اسپینینگ ذوبی قابل دستیابی است، در محدوده ۱۰۴–۱۰۶ کلوین در ثانیه (K / s) است. در نتیجه، از اسپینینگ ذوبی برای توسعه موادی مانند شیشه‌های فلزی که به منظور شکل‌گیری به سرعت خنک‌کنندگی بسیار بالایی نیاز دارند، استفاده می‌شود. این محصولات به دلیل خنک سازی سریع، ساختار اتمی بسیار نامنظمی دارند که به آنها ویژگی‌های مغناطیسی و فیزیکی منحصر به فردی می‌بخشد (به فلزات بی‌شکل مراجعه کنید). این فرایندها شامل ریخته‌گری جریان مسطح، اسپینینگ ذوبی با غلطک دوتایی، اسپینینگ ذوبی با بیرون اندازی خودکار است. با منشاگیری از تلاش‌های رابرت پاند در یک سری اختراعات ثبت شده مربوط به سالهای ۱۹۵۸–۱۹۶۱ (شماره ثبت اختراعات ۲۸۲۵۱۰۸، ۲۹۱۰۷۴۴ و ۲۹۷۶۵۹۰ ایالات متحده)، مفهوم کنونی اسپینر مذاب توسط پاند و مادین در سال ۱۹۶۹ بیان شد، گرچه در ابتدا مایع در سطح داخلی درام منجمد می‌شد. این فرایند می‌تواند به‌طور مداوم نوارهای نازکی از مواد را تولید کند و ورق‌هایی با عرض چند اینچ به صورت تجاری در دسترس است. سپس، از گاز بی اثر، معمولاً آرگون، به منظورهدایت پرفشار ماده مذاب به بیرون نازل استفاده می‌شود. جریان حاصل مایع به سطح محیط خارجی چرخ یا درام چرخشی هدایت می‌شود که به‌طور داخلی خنک می‌شود. به‌طور کلی، سرعت سطح درام باید بین ۱۰ تا ۶۰ متر بر ثانیه باشد تا به ترتیب از تشکیل قطرات یا شکستن لایه‌ها جلوگیری شود. | ## بخش 2: شکل‌دهی ذوبی | هنگامی که جریان مذاب با سطح درام تماس می‌یابد، یک گودال کوچک ذوب (مواد مذاب) تشکیل می‌شود. به دلیل گرانروی کم مذاب، نیروهای برشی تولید شده توسط حرکت نسبی سطح درام در زیر مذاب فقط چند میکرون به داخل گودال گسترش می‌یابد. در نتیجه، هنگامی که درام می‌چرخد، بیشتر گودال ذوب شده توسط کشش سطح بین نازل و درام حفظ می‌شود. با این حال، مذاب در ته گودال، که در تماس مستقیم با درام است، به سرعت به یک نوار نازک منجمد می‌شود. این فرایند به‌طور پیوسته اتفاق می‌افتد، بنابراین با خارج شدن مواد جامد از زیر گودال مذاب، مواد مذاب بیشتری از نازل به گودال اضافه می‌شود. در نتیجه، بسیاری از مطالعات در مورد اثرات تغییرات در پیکربندی چرخنده مذاب بر روی آلیاژهای خاص وجود دارد. به‌طور کلی، اسپینرهای ذوبی بسته به محصول مورد نظر با تغییراتی در متغیرهای زیر اجرا می‌شوند. نازل‌هایی که باعث می‌شوند یک گودال ذوب بزرگتر روی سطح درام ایجاد شود، نوارهای پهن تری ایجاد می‌شود. سرعت جریان معمولاً با سرعت چرخش درام ارتباط نزدیک دارد وعمدتا بر روی عرض و ضخامت لایه‌ها تأثیر می‌گذارد. از آنجا که هر ماده ای متفاوت عمل می‌کند، رابطه دقیق علت معلولی بین هر یک از این متغیرها و لایه حاصل معمولاً به صورت تجربی تعیین می‌شود. متغیرهای دیگری وجود دارند، اما تأثیرات آنها بر روی ابعاد و ساختار نهایی لایه همه مستند نیستند. فرایندهای منتج شده فرایندها و تکنیک‌های مختلفی با الهام از فرایند اسپینینگ دورانی توسعه یافته‌است که هر کدام مزایایی را برای کاربردهای صنعتی و پایداری محصول ارائه می‌دهد. | ## بخش 3: شکل‌دهی ذوبی | ریخته‌گری جریان صفحه ای ریخته‌گری جریان صفحه ای(PFC) یک فرایند اسپینینگ مذاب متداول برای ساخت صنعتی ورق‌های شیشه ای فلزی است. در این فرایند، اصلاح اولیه این است که از نازل بسیار پهن تری برای به بیرون هدایت کردن مذاب از بوته استفاده می‌شود. در نتیجه، گودال مذاب مساحت بیشتری از طبل را پوشش می‌دهد، که به نوبه خود یک منطقه بزرگتر از لایه را تشکیل می‌دهد. PFC معمولاً در خلأ ریخته می‌شود تا از اکسید شدن مواد مذاب جلوگیری کند، که این امر بر کیفیت محصول حاصل تأثیر می‌گذارد. اسپینیگ ذوبی با غلتک دوتایی در اسپینینگ ذوبی با غلتک دوتایی از دو غلتک یا درام به جای یکی استفاده می‌شود. غلتک‌ها در کنار هم قرار می‌گیرند، و به گونه ای می‌چرخند که یکی به سمت چپ در جهت عقربه‌های ساعت بچرخد و دیگری که در سمت راست قرار دارد خلاف جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخد. مذاب بین غلطک‌ها جابجا می‌شود و در آنجا خنک می‌شود و به عنوان لایه نازک از آن خارج می‌شود. مزیت اسپینینگ ذوبی با غلتک دوقلو این است که کنترل بالایی بر ضخامت لایه تشکیلی حاصل می‌کند. محصول از اسپینینگ ذوبی برای ساخت ورقهای فلزی یا روبانهای نازک فلزی تقریباً آمورف یا غیر بلوری استفاده می‌شود. خصوصیات الکتریکی و مغناطیسی منحصر به فرد محصول نتیجه ساختار و همچنین ترکیب آلیاژ یا فلزی است که برای تشکیل لایه استفاده شده‌است. ساختار به‌طور معمول، وقتی یک ماده فلزی خنک می‌شود، تک تک اتم‌ها با الگوهای قوی و تکرار شده، جامد بلوری تشکیل می‌شوند. | ## جمع‌بندی | با این وجود، در اسپینینگ ذوبی، مذاب آنقدر سریع خنک می‌شود که اتم‌ها قبل از اینکه کاملاً جامد شوند، فرصت تشکیل این ساختارهای مرتب را ندارند.