ترکیب شیمیایی ناهموار
تفکیک ترکیب: در طی فرآیند ریخته گری ، به دلیل پیچیدگی فرآیند جامد سازی ، تفکیک ترکیب شیمیایی مستعد در ریخته گری است. تغییر فاز دما و تغییر فاز محصولات آلیاژ در مناطق مختلف ترکیب شیمیایی متفاوت است و تغییر حجم در طول تغییر فاز نیز متفاوت است. این تفاوت باعث تغییر فاز استرس بین قسمت های مختلف می شود.
تأثیر عناصر ناخالصی: حضور عناصر ناخالصی ویژگی های تغییر فاز آلیاژ را تغییر می دهد. ناخالصی ها ممکن است روند تغییر فاز را مانع یا ترویج کنند و باعث ایجاد رفتارهای مختلف تغییر فاز در قسمت های مختلف آلیاژ شود و از این طریق باعث ایجاد استرس تغییر فاز شود.
تأثیر استرس تغییر فاز ریخته گری بر کیفیت ریخته گری
منجر به کاهش دقت بعدی
استرس تغییر فاز باعث ایجاد تغییرات حجم ناهموار در ریخته گری در فرایند تغییر فاز خواهد شد و در نتیجه تغییر در ابعاد کلی یا محلی ریخته گری و انحراف ابعادی ایجاد می شود. به عنوان مثال ، در برخی از قسمت های بازیگران دقیق ، تغییرات بعدی ناشی از استرس تغییر فاز ممکن است باعث شود قطعات نتوانند نیازهای مونتاژ را برآورده کنند و میزان ضایعات را افزایش دهند.
باعث ترک خوردگی بازیگران می شود
هنگامی که استرس تغییر فاز از حد مقاومت مواد ریخته گری در دمای مربوطه فراتر می رود ، ترک ها در ریخته گری ظاهر می شوند. تولید ترک ها نه تنها باعث ایجاد نقص در ظاهر ریخته گری می شود ، بلکه به طور جدی تر ، خصوصیات مکانیکی و عمر خدمات ریخته گری را تا حد زیادی کاهش می دهد و باعث می شود که ریخته گری از ترک هنگام بارگذاری از شکاف جدا شود و در نتیجه عدم موفقیت کل مؤلفه باشد.
باعث سازمان ناهموار می شود
استرس تغییر فاز بر تحول سازمانی در داخل ریخته گری تأثیر می گذارد و باعث می شود سازمان متالوگرافی بخش های مختلف ریخته گری ناهموار شود. به عنوان مثال ، در برخی از ریخته گری های فولادی آلیاژ ، استرس تغییر فاز ممکن است باعث ایجاد دانه های درشت در برخی مناطق شود ، در حالی که دانه های ریز در مناطق دیگر شکل می گیرند. اندازه های مختلف دانه و مورفولوژی سازمانی خصوصیات مکانیکی ریخته گری ناهمسانگرد را ایجاد می کند و عملکرد جامع ریخته گری را کاهش می دهد.
استرس باقیمانده ایجاد می کند
اگر استرس تغییر فاز پس از خنک شدن ریخته گری به طور کامل آزاد نشود ، در ریخته گری به شکل استرس باقیمانده وجود خواهد داشت. استرس باقیمانده باعث می شود که ریخته گری به دلیل توزیع مجدد استرس در طی پردازش و استفاده بعدی ، از نظر ابعادی ناپایدار باشد و بر حفظ صحت قطعات تأثیر بگذارد. علاوه بر این ، استرس باقیمانده نیز بر استرس کار ، کاهش استحکام خستگی و مقاومت در برابر خوردگی استرس در ریخته گری قرار می گیرد و باعث می شود که ریخته گری بیشتر در معرض ترک های خستگی و ترک خوردگی استرس در هنگام استفاده باشد.
ریخته گری استرس انقباض
علل استرس انقباض در ریخته گری
انقباض فلزی مایع
تغییر حجم: در طی فرآیند خنک کننده از ریختن دما تا دمای جامد سازی ، فلز مایع به صورت مایع کوچک می شود و حجم آن به تدریج کاهش می یابد. هنگامی که فلز مایع در قالب جریان می یابد و قالب را پر می کند ، اگر توسط قالب ، هسته و غیره محدود شود و نمی تواند آزادانه کوچک شود ، استرس در داخل فلز مایع ایجاد می شود.
فرآیند پر کردن: در طی فرآیند پر کردن ، اصطکاک بین فلز مایع و دیواره قالب و همچنین مقاومت جریان فلز مایع در حفره قالب وجود دارد که مانع انقباض آزاد فلز مایع خواهد شد و از این طریق استرس انقباض ایجاد می کند.
انقباض جامد
انقباض تغییر فاز: هنگامی که فلز جامد می شود ، از مایع به جامد تغییر می کند و انقباض حجم رخ می دهد. به عنوان مثال ، هنگامی که فلز خالص جامد می شود ، تشکیل ساختار کریستالی باعث می شود اتمها از نزدیک مرتب شوند و در نتیجه کاهش حجم ایجاد شود. هنگامی که آلیاژها جامد می شوند ، به دلیل انتقال چندین مرحله ، انقباض پیچیده تر است. اگر انقباض مانع شود ، استرس ایجاد می شود.
ترتیب جامد سازی: برای بازیگران با اشکال پیچیده و ضخامت دیواره ناهموار ، ترتیب جامد سازی قطعات مختلف متفاوت است. بخشی که در ابتدا تقویت می شود مانع انقباض بخشی است که بعداً جامد می شود و بخشی که بعداً محکم می شود ، استرس کششی را بر روی بخشی که ابتدا هنگام کوچک شدن جامد می شود ، ایجاد می کند و در نتیجه استرس انقباض ایجاد می کند.
انقباض حالت جامد
انبساط و انقباض حرارتی: پس از جامد شدن ریخته گری ، همانطور که همچنان به دمای اتاق خنک می شود ، فلز جامد به دلیل اصل انبساط حرارتی و انقباض کوچک می شود. در این مرحله ، ریخته گری از قبل قدرت و استحکام خاصی دارد. اگر انقباض توسط قالب ، هسته ، ساختار ریخته گری یا سایر عوامل خارجی محدود شود ، استرس انقباض ایجاد می شود.
محدودیت های ساختاری: طراحی ساختاری ریخته گری بر انقباض حالت جامد آن تأثیر می گذارد. به عنوان مثال ، ریخته گری هایی با ساختارهای پیچیده ، مانند آنهایی که دارای دنده های تقویت کننده ، کارفرمایان و غیره هستند ، به صورت متقابل محدود شده و نمی توانند در حین انقباض حالت جامد آزادانه کوچک شوند ، که باعث ایجاد تنش بزرگ شدن می شود.
تأثیر قالب ها و هسته ها
عملکرد ضعیف: عملکرد قالب ها و هسته ها به توانایی آنها در تغییر شکل در هنگام کوچک شدن ریخته گری اشاره دارد و از این طریق توانایی جلوگیری از انقباض ریخته گری را کاهش می دهد. اگر عملکرد قالب و هسته خوب نباشد ، مانند استفاده از ماده ای با استحکام بیشتر یا فشرده سازی بیش از حد زیاد ، به طور جدی مانع از کوچک شدن ریخته گری خواهد شد و در نتیجه افزایش استرس انقباض ایجاد می شود.
مقاومت باقیمانده: در طی فرآیند خنک کننده ریخته گری ، چسبندگی یا اصطکاک ممکن است بین قالب و هسته و ریخته گری رخ دهد که باعث افزایش مقاومت در برابر کوچک شدن ریخته گری و ایجاد استرس انقباض می شود.
تأثیر استرس انقباض ریخته گری بر کیفیت ریخته گری:
باعث انحراف ابعادی می شود
استرس انقباض باعث انقباض ناهموار ریخته گری در طی فرآیند خنک کننده می شود و در نتیجه انحراف بین اندازه ریخته گری و اندازه طراحی ایجاد می شود. برای ریخته گری هایی که دارای نیازهای با دقت بالا هستند ، مانند تیغه های موتور هواپیما ، انحراف ابعادی ممکن است باعث شود قطعات نتوانند نیازهای مونتاژ را برآورده کرده و بر عملکرد کل تجهیزات تأثیر بگذارند.
ریخته گری هایی با اشکال پیچیده در قسمت های مختلف تنش های انقباض متفاوتی دارند و این باعث می شود ریخته گری پیچ و تاب و تغییر شکل شود و باعث افزایش بیشتر انحراف بعدی می شود.
باعث ترک خوردگی می شود
هنگامی که استرس انقباض از حد قدرت مواد ریخته گری فراتر رود ، ریخته گری شکسته می شود. ریزگردها به منبع غلظت استرس تبدیل می شوند ، به تدریج در استفاده بعدی گسترش می یابند و ظرفیت تحمل ریخته گری را کاهش می دهند.
ترک های سطح بر کیفیت ظاهر ریخته گری تأثیر می گذارد ، در حالی که تشخیص ترک های داخلی دشوار است و باعث شکستگی ناگهانی در هنگام استفاده می شود و در نتیجه عواقب جدی به همراه خواهد داشت. به عنوان مثال ، ترک در بلوک سیلندر موتور اتومبیل ممکن است باعث خرابی موتور شود.