رابطه بین میزان انقباض ریخته گری های فولادی و تولید نقص های ترک

رابطه بین میزان انقباض ریخته گری های فولادی و تولید نقص های ترک

63 مین آموزش کارگران کوره Lao Lu Foundry در تاریخ 26 آوریل به ثبت رسید. محتوای این آموزش آهن انعطاف پذیر ، چدن سفید ، چدن ورمیکول ، ذوب فولادی ریخته گری و آموزش حرارت است

I. علل انقباض و نقص ترک در ریخته گری های فولادی

1. علل انقباض

خصوصیات فیزیکی فلزات

انبساط حرارتی و انقباض: در طی فرایند جامد سازی و خنک کننده ریخته گری های فولادی ، حرکت حرارتی بین اتمها تضعیف می شود و به دلیل کاهش دما ، فاصله اتمی کاهش می یابد و در نتیجه باعث کوچک شدن حجم فلز می شود.

تحول ساختار کریستال: در طی فرآیند خنک کننده فولاد چدن ، ساختار کریستال تغییر خواهد کرد. حجم خاص ساختارهای کریستالی مختلف متفاوت است. به عنوان مثال ، هنگامی که آستنیت به فریت و مروارید تبدیل می شود ، با کاهش حجم همراه خواهد بود.

تأثیر روند تحکیم

انقباض مایع: از دمای ریختن تا دمای جامد سازی ، فلز مایع به دلیل کاهش دما در حجم قرار می گیرد. هرچه دمای ریختن بیشتر باشد ، کاهش مایع بیشتر می شود.

انقباض جامد: در مرحله جامد سازی ، فلز مایع به حالت جامد تبدیل می شود. از آنجا که چگالی فلز مایع پایین تر از فلز جامد است ، انقباض حجم رخ خواهد داد. میزان انقباض جامد سازی مربوط به ترکیب شیمیایی فولاد ریخته گری است. به عنوان مثال ، فولاد ریخته گری با محتوای کربن بالا میزان انقباض جامد نسبتاً زیادی دارد.

ساختار و اندازه ریخته گری

ضخامت دیواره: ضخامت-} ریخته گری های دیواری به آرامی خنک می شوند ، برای مدت طولانی جامد می شوند و پر کردن فلز مایع نسبتاً دشوار است ، بنابراین ممکن است میزان انقباض بزرگ باشد. علاوه بر این ، نقص هایی مانند حفره های انقباض و تخلخل انقباض به راحتی در دیواره های ضخیم شکل می گیرد که این امر بیشتر بر میزان انقباض تأثیر می گذارد.

پیچیدگی شکل: برای بازیگران با اشکال پیچیده ، میزان انقباض به دلیل سرعت خنک کننده ناهموار هر قسمت و محدودیت متقابل در هنگام انقباض تغییر می کند. به عنوان مثال ، برای ریخته گری های نازک-} - اتصالات دیواری ، قسمت دیواری نازک - به سرعت خنک می شود و ابتدا جامد می شود و باعث محدودیت قسمت ضخیم- دیواره شده می شود و در نتیجه سرعت انقباض طبیعی است.

شرایط ریخته گری

سفتی: قالب از استحکام بالا و عملکرد ضعیف برخوردار است که مانع انقباض ریخته گری می شود ، باعث ایجاد استرس در ریخته گری می شود و میزان انقباض واقعی را کاهش می دهد. با این حال ، در این حالت ، ریخته گری مستعد نقص هایی مانند ترک است.

هدایت حرارتی: هدایت حرارتی خوب ریخته گری باعث تسریع در سرعت خنک کننده ریخته گری می شود و باعث می شود سطح ریخته گری به سرعت کوچک شود و داخل آن به آرامی کوچک شود ، که ممکن است منجر به کوچک شدن ناهموار شود و بر میزان انقباض تأثیر بگذارد.

پارامترهای فرآیند ریخته گری

دمای ریختن: دمای ریختن بیش از حد زیاد باعث افزایش گرمای فلز مایع می شود و منجر به افزایش انقباض مایع می شود و همچنین دمای ریخته گری را افزایش می دهد و بر سرعت خنک کننده و روند انقباض ریخته گری تأثیر می گذارد.

سرعت ریختن: اگر سرعت ریختن خیلی سریع باشد ، جریان فلز مذاب در ریخته گری ناپایدار خواهد بود و باعث گرمای موضعی می شود و بر روند جامد سازی و یکنواختی انقباض تأثیر می گذارد. اگر سرعت ریختن خیلی کند باشد ، ممکن است فلز مذاب در طی فرآیند پر کردن خیلی سریع خنک شود ، که این امر منجر به مکمل فلز مایع از انقباض نمی شود.

2. رابطه علّی بین نقص ترک و انقباض در ریخته گری های فولادی

استرس انقباض باعث ترک خوردگی می شود

تفاوت در سرعت خنک کننده: در طی فرآیند خنک کننده ریخته گری های فولادی ، قسمت های مختلف به دلیل عواملی مانند ضخامت و شکل ، سرعت خنک کننده مختلفی دارند. دیوار ضخیم به آرامی خنک می شود ، بعداً کوچک می شود و در حالت کششی قرار دارد. دیوار نازک به سرعت خنک می شود ، ابتدا جامد می شود و کوچک می شود و استرس کششی بر روی دیواره ضخیم ایجاد می کند. هنگامی که این استرس کششی بیش از حد استحکام فولاد ریخته گری باشد ، ترک ها رخ می دهد.

استرس تغییر فاز: فولاد ریخته گری هنگام خنک شدن ، مانند تبدیل آستنیت به مارتنزیت ، تغییر فاز می کند و حجم آن گسترش می یابد. اگر قطعات جامد شده اطراف این گسترش را محدود کنند ، استرس بافتی ایجاد می شود. ترکیب استرس بافت و استرس انقباض ، احتمال ترک ها را افزایش می دهد.

انسداد کوچک شدن باعث ترک خوردگی می شود

مانع قالب و انسداد هسته: اگر قالب و هسته از استحکام بالایی برخوردار باشند و عملکرد ضعیف داشته باشند ، مانع از کوچک شدن ریخته گری های فولادی خواهد شد. به عنوان مثال ، هنگام استفاده از ریخته گری قالب فلزی ، استحکام قالب فلزی زیاد است و مقاومت در هنگام کوچک شدن ریخته گری با آن روبرو می شود ، که به راحتی می توان غلظت استرس را در داخل ریخته گری ایجاد کرد. هنگامی که استرس بیش از استحکام مواد باشد ، ترک ها ظاهر می شوند.

طراحی ساختار ریخته گری غیر منطقی: اگر در ساختار ریخته گری تغییرات ناگهانی در ضخامت دیوار و زاویه های تیز وجود داشته باشد ، انقباض ناهموار خواهد بود. در این قسمت ها ، استرس ناشی از انقباض نمی تواند به راحتی آزاد شود و تمرکز آن آسان است و در نتیجه ترک ها ایجاد می شود.

نقص منافذ کوچک شدن باعث ترک خوردگی می شود

انقباض و انقباض: اگر فلز مایع در طی فرایند جامد سازی و انقباض ریخته گری های فولادی به اندازه کافی دوباره پر نشود ، انقباض و انقباض شکل می گیرد. این نقص منافذ باعث تضعیف ناحیه تحمل مؤثر ریخته گری و افزایش استرس محلی می شود. در فرآیند خنک کننده یا استفاده متعاقب آن ، استرس در اطراف منافذ متمرکز شده است ، که به راحتی باعث ترک و گسترش می شود.

2. چگونه می توان میزان انقباض ریخته گری های فولادی را کاهش داد؟

ترکیب شیمیایی را بهینه کنید

میزان کربن را تنظیم کنید. به فرض برآورده کردن عملکرد ریخته گری ، به طور مناسب محتوای کربن را افزایش داده و از گسترش گرافیت برای جبران انقباض استفاده کنید.

به طور منطقی میزان سیلیکون را افزایش دهید ، سیالیت فولاد مذاب را بهبود بخشید ، جبران انقباض را در حین جامد تسهیل کنید و میزان انقباض را کاهش دهید.

روند ریختن را کنترل کنید

دمای ریختن را به شدت کنترل کنید. با فرض اطمینان از سیالیت فولاد مذاب ، سعی کنید دمای ریختن را کاهش داده و انقباض مایع را کاهش دهید.

سرعت ریختن را بهینه کنید و از سرعت ریختن مناسب استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که فولاد مذاب قالب را به راحتی پر می کند تا از ورود گاز و گرمای بیش از حد محلی جلوگیری شود.

طراحی ساختاری ریخته گری را بهبود بخشید

هنگام طراحی ، سعی کنید ضخامت دیواره ریخته گری ها را یکنواخت کنید ، از تغییرات ناگهانی در ضخامت دیواره خودداری کنید و اختلاف انقباض ناشی از خنک کننده ناهموار را کاهش دهید.

در قسمت های ضخیم ریخته گری ها ، ریزش های معقول را تنظیم کنید تا فلز مایع کافی برای تکمیل انقباض فراهم شود.

مواد و فرآیندهای ریخته گری مناسب را انتخاب کنید

مواد ریخته گری را با عملکرد خوب مانند ماسه رزین انتخاب کنید تا مانع از ریخته گری به انقباض ریخته گری شود.

ریخته گری را از قبل گرم کنید ، اختلاف دما بین ریخته گری ها را کاهش دهید ، فرآیند خنک کننده را یکنواخت کنید و استرس انقباض را کاهش دهید.

کنترل فرآیند جامد سازی را تقویت کنید

برای سرعت بخشیدن به سرعت خنک کننده محلی ریخته گری ، دستیابی به استحکام پی در پی و ترویج جبران انقباض فلز مایع ، از روشهای خنک کننده مناسب مانند تنظیم آهن سرد در ریخته گری استفاده کنید.

برای شکستن دندریت ها در فلز مذاب در ابتدای جامد کردن ، به طور مناسب لرزش یا هم بزنید.