فشارهای زیر هنگامی ایجاد می شود که ریخته گری جامد شود:
ریخته گری استرس حرارتی
علل ریختن استرس حرارتی
ساختار ریخته گری و عوامل اندازه
اختلاف ضخامت دیوار: ضخامت دیواره هر قسمت از ریخته گری متفاوت است. دیوار ضخیم گرما را به آرامی از بین می برد و خنک کننده و انقباض عقب می ماند. دیوار نازک به سرعت خنک می شود و ابتدا کوچک می شود. قسمت دیواری نازک که به سرعت خنک می شود ، استرس کششی را در قسمت دیواره ضخیم ایجاد می کند و قسمت دیواره ضخیم باعث ایجاد استرس فشاری در قسمت دیواره نازک می شود و در نتیجه استرس حرارتی ایجاد می شود.
شکل پیچیده: ریخته گری هایی با اشکال پیچیده ، مانند آنهایی که دارای کارفرمایان ، دنده ها و سایر سازه ها هستند ، محدود هستند و در هنگام خنک کننده و کوچک شدن قابل انجام نیستند. انقباض قطعات مختلف بر یکدیگر تأثیر می گذارد و در نتیجه استرس حرارتی ایجاد می شود.
تفاوت در خصوصیات فیزیکی حرارتی مواد
ویژگی های مواد ریخته گری: مواد ریخته گری مختلف دارای خصوصیات فیزیکی حرارتی متفاوتی مانند هدایت حرارتی و ظرفیت گرمای خاص هستند. مواد با هدایت حرارتی بالا گرما را به سرعت از بین می برند و هنگام خنک شدن به سرعت کوچک می شوند. مواد با هدایت حرارتی کم برعکس است. این تفاوت در خصوصیات فیزیکی حرارتی منجر به سرعت خنک کننده مختلف در قسمت های مختلف ریخته گری می شود که به نوبه خود باعث ایجاد استرس حرارتی می شود.
تأثیر مواد ریخته گری: خواص حرارتی مواد ریخته گری نیز بر روند خنک کننده ریخته گری تأثیر می گذارد. اگر هدایت حرارتی ریخته گری زیاد باشد ، سطح ریخته گری در تماس با ریخته گری به سرعت گرما را از بین می برد ، در حالی که گرمای داخلی گرما را به آرامی از بین می برد و باعث ایجاد اختلاف دما بین سطح و قسمت داخلی ریخته گری می شود و استرس حرارتی را تشکیل می دهد.
شرایط خنک کننده و عوامل محیطی
محیط خنک کننده ناهموار: در طی فرآیند خنک کننده ، اگر محیط خنک کننده (مانند هوا ، آب و غیره) به طور ناموزون در اطراف ریخته گری توزیع شود ، در قسمت های مختلف ریخته گری باعث افزایش سرعت خنک کننده می شود. به عنوان مثال ، هنگامی که هوا خنک می شود ، طرف بادگیر ریخته گری به سرعت خنک می شود و طرف لیتو به آرامی خنک می شود و در نتیجه استرس حرارتی ایجاد می کند.
تغییرات در دمای محیط: دمای محیط در ریخته گری ناپایدار است. در طی فرآیند خنک کننده ریخته گری ، نوسانات دمای محیط بر سرعت اتلاف گرما بر ریخته گری تأثیر می گذارد و باعث خنک شدن متناقض و کوچک شدن قسمتهای مختلف ریخته گری می شود و در نتیجه استرس حرارتی ایجاد می شود.
تأثیر استرس حرارتی ریخته گری بر کیفیت ریخته گری
باعث تغییر شکل می شود
استرس حرارتی باعث انقباض ناهموار ریخته گری در طی فرآیند خنک کننده می شود و در نتیجه باعث تغییر شکل ریخته گری می شود. به عنوان مثال ، در برخی از ریخته گری های مسطح ، استرس حرارتی ایجاد شده توسط سرعت خنک کننده های مختلف سطح و مرکز ممکن است باعث شود که صفحه مسطح پیچ و تاب شود و بر دقت و کیفیت ظاهر ریخته گری تأثیر بگذارد و دشواری و هزینه پردازش بعدی را افزایش دهد.
علت ترک خوردن
هنگامی که استرس حرارتی از حد مقاومت مواد ریخته گری فراتر رود ، ریخته گری شکسته می شود. ترک های حرارتی معمولاً در دوره جامد سازی اواخر ، با اشکال پرتقال ، شکاف های گسترده و رنگ های اکسیده شده روی سطح در دماهای بالا تشکیل می شوند. ترک های سرد به دلیل افزایش استرس حرارتی و استرس تغییر فاز در دماهای پایین تر شکل می گیرند. ترک ها کوچک ، مداوم و مستقیم هستند و هیچ رنگ اکسیده شده روی سطح وجود ندارد. ترک ها به طور جدی خصوصیات مکانیکی و آب بندی ریخته گری را به طور جدی کاهش می دهد و زباله های ریخته گری را ایجاد می کند.
خصوصیات مکانیکی را کاهش دهید
استرس حرارتی باعث نقص میکروسکوپی در داخل ریخته گری مانند اعوجاج شبکه و جابجایی می شود. این نقص ها مانع از حرکت دررفتگی ها و کاهش قدرت و سختی مواد می شود. در عین حال ، استرس حرارتی همچنین ممکن است باعث ایجاد ساختار داخلی ناهموار ریخته گری شود ، و بیشتر خصوصیات مکانیکی جامع ریخته گری را کاهش می دهد و در هنگام تحمل بارها به راحتی می توان در غلظت استرس آسیب دید.
باعث استرس باقیمانده می شود
اگر استرس حرارتی تولید شده در طی فرایند جامد سازی کاملاً 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 طول پردازش و استفاده بعدی ، از نظر ابعادی ناپایدار باشد و بر دقت مونتاژ و عملکرد قطعات تأثیر بگذارد. علاوه بر این ، استرس باقیمانده بر استرس کار قرار می گیرد و باعث کاهش قدرت خستگی و مقاومت در برابر خوردگی استرس در ریخته گری می شود.
استرس تغییر فاز ریخته گری
علل شکل گیری استرس تغییر فاز در ریخته گری:
ویژگی های تغییر فاز آلیاژ
تغییر حجم خاص: هنگامی که آلیاژ در حین جامد تغییر فاز انجام می دهد ، حجم خاص مراحل مختلف معمولاً متفاوت است. به عنوان مثال ، در آلیاژهای کربن آهن ، هنگامی که آستنیت به مارتنزیت تبدیل می شود ، حجم خاص مارتنزیت بزرگ است و گسترش حجم در طول تغییر فاز رخ می دهد. اگر تغییرات فاز قسمتهای مختلف ریخته گری هماهنگ نباشد ، گسترش قسمت تغییر یافته فاز اول باعث ایجاد استرس فشاری در قسمت تغییر یافته غیر فاز می شود و قسمت تغییر یافته غیر فاز باعث ایجاد استرس کششی در قسمت تغییر یافته فاز می شود ، از این طریق استرس تغییر فاز ایجاد می کند.
گرمای نهان تغییر فاز: گرمای نهان تغییر فاز در طول تغییر فاز آزاد یا جذب می شود ، که بر میدان دمای محلی ریخته گری تأثیر می گذارد. آزاد شدن گرمای نهان تغییر فاز باعث افزایش دمای قسمت ، کند شدن سرعت خنک کننده می شود و اختلاف خنک کننده با قسمت های اطراف منجر به انقباض متناقض می شود و این باعث ایجاد استرس تغییر فاز می شود.
تفاوت در شرایط خنک کننده
نرخ خنک کننده مختلف: هنگام خنک کردن قسمت های مختلف ریخته گری ، میزان خنک کننده به دلیل شرایط مختلف اتلاف گرما متفاوت است. تغییر فاز قسمت با خنک کننده سریع ابتدا به پایان می رسد و تغییر فاز قسمت با خنک کننده آهسته به تأخیر می افتد. این ناهماهنگی از تغییر فاز باعث تغییر حجم ناهموار در ریخته گری می شود و در نتیجه باعث ایجاد استرس تغییر فاز می شود. به عنوان مثال ، سطح ریخته گری به سرعت خنک می شود ، در حالی که داخل آن به آرامی خنک می شود. تغییر فاز سطح و داخل هماهنگ نمی شود و این منجر به استرس تغییر فاز خواهد شد.
اثر گرادیان دما: یک گرادیان دما در داخل ریخته گری وجود دارد و فرآیند تغییر فاز آلیاژ در مناطق مختلف درجه حرارت متفاوت است. تغییر فاز در منطقه درجه حرارت بالا به تأخیر می افتد و ابتدا تغییر فاز در منطقه دمای پایین انجام می شود. ترتیب تغییر فاز باعث تعامل بین قطعات می شود و استرس تغییر فاز را تشکیل می دهد.
