Compoziție chimică inegală
Segregarea compoziției: în timpul procesului de turnare, datorită complexității procesului de solidificare, segregarea compoziției chimice este predispusă să apară în turnare. Temperatura schimbării de fază și produsele de schimbare a fazelor alielor din diferite zone de compoziție chimică sunt diferite, iar schimbarea volumului în timpul schimbării fazelor este, de asemenea, diferită. Această diferență determină stresul de schimbare a fazelor între diferite părți.
Influența elementelor de impuritate: Prezența elementelor de impuritate va schimba caracteristicile schimbărilor de fază ale aliajului. Impuritățile pot împiedica sau promova procesul de schimbare a fazelor, provocând comportamente diferite de schimbare a fazelor în diferite părți ale aliajului, generând astfel stresul de schimbare a fazelor.
Influența stresului schimbării fazei de casting asupra calității castingului
Ceea ce duce la o precizie dimensională redusă
Stresul de modificare a fazelor va provoca modificări inegale ale volumului în casting în timpul procesului de schimbare a fazelor, ceea ce duce la modificări ale dimensiunilor generale sau locale ale turnării și abaterilor dimensionale. De exemplu, în unele părți turnate de precizie, modificările dimensionale cauzate de stresul de schimbare a fazelor pot face ca piesele să nu poată îndeplini cerințele de asamblare și să crească rata de resturi.
Provoacă fisurarea pieselor de turnare
Când tensiunea de schimbare a fazelor depășește limita de rezistență a materialului de turnare la temperatura corespunzătoare, în turnare vor apărea fisuri. Generarea de fisuri nu va provoca numai defecte în apariția turnării, dar, mai serios, va reduce considerabil proprietățile mecanice și durata de viață a turnării, ceea ce face ușor ca turnarea să se rupă de fisură atunci când este sub încărcare, rezultând eșecul întregii componente.
Cauzează organizarea inegală
Stresul schimbării de fază afectează transformarea organizațională din interiorul castingului, ceea ce face ca organizarea metalografică a diferitelor părți ale castingului să fie inegală. De exemplu, în unele piese turnate din oțel din aliaj, stresul de schimbare a fazelor poate provoca formarea boabelor grosiere în unele zone, în timp ce se formează boabe fine în alte zone. Diferite dimensiuni de cereale și morfologii organizaționale vor face ca proprietățile mecanice ale anisotropei de turnare, reducând performanța cuprinzătoare a turnării.
Generează stres rezidual
Dacă stresul de schimbare a fazelor nu este complet eliberat după ce turnarea este răcită, aceasta va exista în turnare sub formă de stres rezidual. Stresul rezidual va face ca turnarea să fie instabilă dimensional din cauza redistribuirii stresului în timpul procesării și utilizării ulterioare, afectând retenția de precizie a pieselor. În plus, stresul rezidual va fi, de asemenea, suprapus stresului de lucru, reducând rezistența la oboseală și rezistența la coroziune a stresului a turnării, ceea ce face ca turnarea să fie mai predispusă la fisurile de oboseală și la fisurarea coroziunii stresului în timpul utilizării.
Stres de contracție de turnare
Cauzele stresului de contracție în piesele turnate
Contracție de metale lichide
Modificarea volumului: în timpul procesului de răcire de la temperatura de turnare la temperatura de solidificare, metalul lichid se va micșora sub formă lichidă, iar volumul va scădea treptat. Când metalul lichid curge și se umple în matriță, dacă este restricționat de matriță, miez etc. și nu se poate micșora liber, tensiunea va fi generată în metalul lichid.
Procesul de umplere: în timpul procesului de umplere, există frecare între metalul lichid și peretele matriței, precum și rezistența la flux a metalului lichid în cavitatea matriței, care va împiedica contracția liberă a metalului lichid, generând astfel tensiune de contracție.
Contracție de solidificare
Schimbarea schimbării de fază: Când metalul se solidifică, se schimbă de la lichid la solid și va apărea contracția volumului. De exemplu, atunci când metalul pur se solidifică, formarea structurii cristalului va face atomii mai strâns aranjați, ceea ce duce la o scădere a volumului. Când aliajele se solidifică, contracția este mai complicată din cauza tranziției mai multor faze. Dacă contracția este împiedicată, se va genera stresul.
Ordinea de solidificare: Pentru piesele turnate cu forme complexe și grosime inegală a peretelui, ordinea de solidificare a diferitelor părți este diferită. Partea care solidifică mai întâi va împiedica contracția părții care se solidifică mai târziu, iar partea care solidifică mai târziu va genera stres de tracțiune pe partea care se solidifică mai întâi la micșorare, formând astfel stres de contracție.
Contracție în stare solidă
Extinderea termică și contracția: după ce turnarea se solidifică, deoarece continuă să se răcească la temperatura camerei, metalul solid se va micsora datorită principiului expansiunii termice și contracției. În acest moment, turnarea are deja o anumită forță și rigiditate. Dacă contracția este restricționată de matriță, miez, structura turnării în sine sau a altor factori externi, va fi generată tensiunea de contracție.
Constrângeri structurale: Proiectarea structurală a turnării va afecta contracția sa în stare solidă. De exemplu, piesele turnate cu structuri complexe, cum ar fi cele cu coaste de armare, șefi etc., sunt constrânse reciproc și nu se pot micșora liber în timpul contracției în stare solidă, ceea ce va produce stres de contracție mare.
Influența matrițelor și a miezurilor
Randabilitatea slabă: randamentul mucegaiurilor și miezurilor se referă la capacitatea lor de a se deforma pe măsură ce turnarea se micșorează, reducând astfel capacitatea de a împiedica contracția turnării. Dacă randamentul mucegaiului și miezului nu este bun, cum ar fi utilizarea unui material cu o rigiditate mai mare sau o compactitate prea mare, acesta va împiedica grav contracția turnării, ceea ce duce la creșterea stresului de contracție.
Rezistența reziduală: în timpul procesului de răcire a turnării, aderența sau frecarea poate apărea între matriță și miez și turnare, ceea ce va crește rezistența la contracția de turnare și va genera tensiune de contracție.
Impactul stresului de contracție al pieselor de turnare asupra calității turnării:
Cauza abaterii dimensionale
Stresul de contracție va provoca o contracție inegală a turnării în timpul procesului de răcire, ceea ce duce la abaterea dintre dimensiunea turnării și dimensiunea proiectării. Pentru piesele turnate cu cerințe de înaltă precizie, cum ar fi lamele motorului aeronavei, abaterea dimensională poate face ca piesele să nu poată îndeplini cerințele de asamblare și să afecteze performanța întregului echipament.
Curturile cu forme complexe au tensiuni de contracție diferite în diferite părți, ceea ce va face ca turnarea să se răsucească și să se deformeze, crescând în continuare abaterea dimensională.
Provoacă crăpături de turnare
Când tensiunea de contracție depășește limita de rezistență a materialului de turnare, turnarea se va crăpa. Microcracks vor deveni o sursă de concentrație de stres, se vor extinde treptat în utilizarea ulterioară și vor reduce capacitatea de rulare a turnării.
Fisurile de suprafață afectează calitatea aspectului turnării, în timp ce fisurile interne sunt dificil de detectat și vor provoca ruperea bruscă în timpul utilizării, ceea ce duce la consecințe grave. De exemplu, fisurile din blocul cilindrului unui motor auto pot provoca defecțiuni ale motorului.
