Följande spänningar kommer att genereras när gjutningen stelnar:
Gjutning av termisk stress
Orsaker till gjutning av termisk stress
Gjutningsstruktur och storleksfaktorer
Väggtjockleksskillnad: Väggtjockleken för varje del av gjutningen är annorlunda. Den tjocka väggen sprids långsamt värmen och kylningen och krympningen ligger efter. Den tunna väggen svalnar snabbt och krymper först. Den tunna väggdelen som svalnar snabbt kommer att ge dragspänning på den tjocka väggdelen, och den tjocka väggdelen kommer att ge tryckspänning på den tunna väggdelen och därmed bilda termisk spänning.
Komplex form: gjutningar med komplexa former, såsom de med chefer, revben och andra strukturer, är ömsesidigt begränsade och kan inte utföras fritt under kylning och krympning. Krympningen av olika delar påverkar varandra, vilket resulterar i termisk stress.
Skillnader i materialens fysiska egenskaper
Materialegenskaper hos gjutningar: Olika gjutmaterial har olika termiska fysiska egenskaper såsom värmeledningsförmåga och specifik värmekapacitet. Material med hög värmeledningsförmåga sprider sig snabbt och krymper snabbt vid kylning; Material med låg värmeledningsförmåga är motsatsen. Denna skillnad i termiska fysiska egenskaper kommer att leda till olika kylhastigheter i olika delar av gjutningen, vilket i sin tur kommer att ge termisk stress.
Påverkan av gjutmaterial: De termiska egenskaperna hos gjutmaterial kommer också att påverka kylningsprocessen för gjutning. Om gjutningens värmeledningsförmåga är stor, kommer gjutningen i kontakt med gjutningen snabbt att spridas värmen, medan den inre värmen sprids långsamt, vilket orsakar en temperaturskillnad mellan ytan och insidan av gjutningen, och bildar termisk spänning.
Kylförhållanden och miljöfaktorer
Ojämnt kylmedium: Under kylningsprocessen, om kylmediet (såsom luft, vatten, etc.) är ojämnt fördelat runt gjutningen, kommer det att orsaka olika kylhastigheter i olika delar av gjutningen. Till exempel, när luftkyld, svalnar vindens vindsida snabbt och den leeward-sidan svalnar långsamt, vilket ger termisk stress.
Förändringar i omgivningstemperatur: Den omgivningstemperaturen i gjuteriet är instabil. Under kylningsprocessen för gjutningen kommer fluktuationen av omgivningstemperatur att påverka gjutningens värmeavbrott, vilket orsakar inkonsekvent kylning och krympning av olika delar av gjutningen, vilket resulterar i termisk stress.
Påverkan av termisk stress av gjutning på gjutningskvaliteten
Orsakar deformation
Termisk stress kommer att orsaka ojämn krympning av gjutningen under kylningsprocessen, vilket orsakar deformation av gjutningen. Till exempel, i vissa platta gjutningar, kan termisk spänning som genereras av olika kylhastigheter på ytan och mitten orsaka den plana plattan att varpa och deformeras, vilket påverkar gjutningens dimensionella noggrannhet och utseende och ökar svårigheten och kostnaden för efterföljande bearbetning.
Orsaka sprickbildning
När den termiska spänningen överskrider gjutmaterialets styrka kommer gjutningen att spricka. Termiska sprickor bildas vanligtvis vid höga temperaturer under den sena stelningsperioden, med krångliga former, breda luckor och oxiderade färger på ytan. Kalla sprickor bildas vid lägre temperaturer på grund av superpositionen av termisk stress och fasförändringsspänning. Sprickorna är små, kontinuerliga och raka, och det finns ingen oxiderad färg på ytan. Sprickor kommer allvarligt att minska de mekaniska egenskaperna och tätningen av gjutningen, vilket gör gjutavfallet.
Minska mekaniska egenskaper
Termisk spänning kommer att orsaka mikroskopiska defekter i gjutningen, såsom gitterförvrängning och dislokationer. Dessa defekter kommer att hindra rörelsen av dislokationer och minska materialets styrka och seghet. Samtidigt kan termisk stress också orsaka ojämn inre struktur i gjutningen, vilket ytterligare minskar de omfattande mekaniska egenskaperna hos gjutningen, och det är lätt att skadas vid spänningskoncentrationen vid bärande belastningar.
Orsakar återstående stress
Om den termiska spänningen som genereras under stelningsprocessen inte helt frisätts kommer den att existera i gjutningen i form av återstående spänning. Restspänning kommer att göra att gjutningen är dimensionellt instabil på grund av omfördelning av stress under efterföljande bearbetning och användning, vilket påverkar monteringsnoggrannheten och prestandan hos delarna. Dessutom kommer restspänning att överlagras på arbetsspänningen, vilket minskar trötthetsstyrkan och stresskorrosionsmotståndet hos gjutningen.
Fasförändringsspänning av gjutning
Orsaker till bildandet av fasförändringsstress i gjutning:
Egenskaper för legeringsfasförändring
Specifik volymförändring: När legeringen genomgår fasförändring under stelning är de specifika volymerna i olika faser vanligtvis olika. Till exempel, i järnkollegeringar, när austeniten förvandlas till martensit, är den martensitspecifika volymen stor och volymutvidgningen sker under fasförändring. Om fasförändringarna av olika delar av gjutningen inte synkroniseras, kommer utvidgningen av den första fasförändrade delen att ge tryckspänning på den icke-fasförändrade delen, och den icke-fasförändrade delen kommer att ge dragspänning på den fasförändrade delen och därigenom formning av fasförändringsspänning.
Latent värme av fasförändring: Den latenta värmevärmen kommer att släppas eller absorberas under fasändringen, vilket kommer att påverka gjutningens lokala temperaturfält. Frigörandet av latent värme av fasförändring kommer att öka temperaturen på delen, bromsa kylningshastigheten och kylskillnaden med de omgivande delarna kommer att leda till inkonsekvent krympning, vilket sedan kommer att ge fasförändringsspänning.
Skillnad i kylförhållanden
Olika kylningshastigheter: Vid kylning av olika delar av gjutningen är kylningshastigheterna olika på grund av olika värmeavledningsförhållanden. Fasändringen av delen med snabb kylning avslutas först och fasförändringen av delen med långsam kylning försenas. Denna asynkronitet i fasförändringar orsakar ojämna volymförändringar inuti gjutningen och därmed genererar fasförändringsspänning. Till exempel svalnar gjutningsytan snabbt, medan insidan svalnar långsamt. Fasförändringen av ytan och insidan är inte synkroniserad, vilket kommer att leda till fasförändringsspänning.
Temperaturgradienteffekt: Det finns en temperaturgradient inuti gjutningen, och legeringsfasförändringsprocessen i olika temperaturzoner är annorlunda. Fasförändringen i den höga temperaturzonen försenas och fasförändringen i den låga temperaturzonen utförs först. Ordningen för fasförändring orsakar interaktion mellan delarna, bildar fasförändringsspänning.
