De volgende spanningen worden gegenereerd wanneer het gieten stolt:
Thermische stress gieten
Oorzaken van het gieten van thermische stress
Gietstructuur en groottefactoren
Wanddikte verschil: de wanddikte van elk deel van het gieten is anders. De dikke muur verdwijnt warmte langzaam en de afkoeling en krimp blijven achter. De dunne muur afkoelt snel en krimpt eerst. Het dunne wandgedeelte dat snel afkoelt, zal trekspanning op het dikke wandgedeelte produceren, en het dikke wandgedeelte zal drukspanning op het dunne wandgedeelte produceren, waardoor thermische spanning wordt gevormd.
Complexe vorm: gietstukken met complexe vormen, zoals die met bazen, ribben en andere structuren, zijn onderling beperkt en kunnen niet vrij worden uitgevoerd tijdens koeling en krimp. De krimp van verschillende delen beïnvloedt elkaar, wat resulteert in thermische spanning.
Verschillen in thermische fysieke eigenschappen van materialen
Materiaalkenmerken van gietstukken: verschillende gietmaterialen hebben verschillende thermische fysische eigenschappen zoals thermische geleidbaarheid en specifieke warmtecapaciteit. Materialen met een hoge thermische geleidbaarheid verdwijnen snel warmte en krimpen snel tijdens het afkoelen; Materialen met lage thermische geleidbaarheid zijn het tegenovergestelde. Dit verschil in thermische fysische eigenschappen zal leiden tot verschillende koelsnelheden in verschillende delen van het giet, die op zijn beurt thermische spanning zullen produceren.
Invloed van gietmaterialen: de thermische eigenschappen van gietmaterialen hebben ook invloed op het koelproces van gietstukken. Als de thermische geleidbaarheid van het gieten groot is, zal het oppervlak van het gieten in contact met het giet warmte snel verdwijnen, terwijl de interne warmte langzaam warmte zal verdwijnen, wat een temperatuurverschil tussen het oppervlak en de binnenkant van het gieting veroorzaakt, waardoor thermische spanning wordt gevormd.
Koelcondities en omgevingsfactoren
Oneven koelmedium: tijdens het koelproces, als het koelmedium (zoals lucht, water, etc.) ongelijk wordt verdeeld over het gieten, zal het verschillende koelsnelheden veroorzaken in verschillende delen van het giet. Bijvoorbeeld, wanneer luchtgekoeld, koelt de windwaartse zijde van het gieten snel en koelt de Leeward-zijde langzaam af, waardoor thermische stress wordt geproduceerd.
Veranderingen in omgevingstemperatuur: de omgevingstemperatuur in de gieterij is onstabiel. Tijdens het koelproces van het gieten zal de fluctuatie van omgevingstemperatuur de warmtedissipatiesnelheid van het gieten beïnvloeden, waardoor inconsistente koeling en krimp van verschillende delen van het gieting worden veroorzaakt, wat resulteert in thermische spanning.
Impact van thermische stress van gietstukken op de gietkwaliteit
Veroorzaakt vervorming
Thermische stress zal tijdens het koelproces ongelijke krimp van het gieten veroorzaken, waardoor vervorming van het gieten wordt veroorzaakt. In sommige platte gietstukken kunnen bijvoorbeeld thermische spanning gegenereerd door verschillende koelsnelheden van het oppervlak en het midden ervoor zorgen dat de platte plaat kromt en vervormt, wat de dimensionale nauwkeurigheid en uiterlijkkwaliteit van de gieting beïnvloedt en de moeilijkheid en kosten van daaropvolgende verwerking verhogen.
Oorzaak kraken
Wanneer de thermische spanning de sterkte -limiet van het gietmateriaal overschrijdt, zal het gieten barsten. Thermische scheuren worden meestal gevormd bij hoge temperaturen in de late stollingsperiode, met kronkelige vormen, brede openingen en geoxideerde kleuren op het oppervlak. Koude scheuren worden gevormd bij lagere temperaturen vanwege de superpositie van thermische stress en faseveranderspanning. De scheuren zijn klein, continu en recht, en er is geen geoxideerde kleur op het oppervlak. Scheuren zullen de mechanische eigenschappen en het afdichten van het gieten ernstig verminderen, waardoor het gietafval is.
Verminder mechanische eigenschappen
Thermische stress zal microscopische defecten in het gieten veroorzaken, zoals roostervervorming en dislocaties. Deze defecten zullen de beweging van dislocaties belemmeren en de sterkte en taaiheid van het materiaal verminderen. Tegelijkertijd kan thermische stress ook een ongelijke interne structuur van het gietsel veroorzaken, waardoor de uitgebreide mechanische eigenschappen van het gieten verder worden verminderd, en het is gemakkelijk om te worden beschadigd bij de spanningsconcentratie bij het dragen van belastingen.
Veroorzaakt resterende stress
Als de thermische stress die tijdens het stollingsproces wordt gegenereerd niet volledig wordt vrijgegeven, zal deze bestaan in de gietstuk in de vorm van restspanning. Restige stress zal ervoor zorgen dat het gieten dimensioneel onstabiel is als gevolg van stressherverdeling tijdens de daaropvolgende verwerking en gebruik, wat de nauwkeurigheid van de assemblage en de prestaties van de onderdelen beïnvloedt. Bovendien zal resterende stress worden gesuperponeerd op de werkstress, waardoor de vermoeidheidssterkte en stresscorrosieweerstand van het gieten worden verminderd.
Faseveranderingsstress van gietstukken
Oorzaken van de vorming van faseveranderingsstress in gietstukken:
Legeringsfase verandering kenmerken
Specifieke volumeverandering: wanneer de legering faseverandering ondergaat tijdens stolling, zijn de specifieke volumes van verschillende fasen meestal verschillend. Bijvoorbeeld, in ijzer-koolstoflegeringen, wanneer Austenite transformeert naar martensiet, is het martensietspecifieke volume groot en treedt volume-expansie op tijdens faseverandering. Als de faseveranderingen van verschillende delen van de gieting niet worden gesynchroniseerd, zal de uitbreiding van het eerste fase-veranderde deel drukspanning op het niet-fase-veranderde deel produceren, en het niet-fase-veranderde deel zal trekspanning op het fase-veranderde deel produceren, waardoor faseveranderingsstress wordt gevormd.
Latent warmte van faseverandering: de latente warmte van faseverandering wordt vrijgegeven of geabsorbeerd tijdens de faseverandering, die het lokale temperatuurveld van het gieten beïnvloeden. De afgifte van latente warmte van faseverandering zal de temperatuur van het onderdeel verhogen, de koelsnelheid vertragen en het koelverschil met de omliggende delen zal leiden tot inconsistente krimp, die vervolgens faseveranderspanning zullen produceren.
Verschil in koelcondities
Verschillende koelsnelheden: bij het koelen van verschillende delen van het gieten zijn de koelsnelheden verschillend vanwege verschillende warmtedissipatieomstandigheden. De faseverandering van het onderdeel met snelle koeling wordt eerst voltooid en de faseverandering van het onderdeel met langzame koeling wordt vertraagd. Deze asynchroniciteit van faseverandering veroorzaakt ongelijke volumeveranderingen in het gieten, waardoor faseveranderingsstress wordt gegenereerd. Het oppervlak van het gieten koelt bijvoorbeeld snel, terwijl de binnenkant langzaam afkoelt. De faseverandering van het oppervlak en de binnenkant is niet gesynchroniseerd, wat zal leiden tot faseveranderingsstress.
Temperatuurgradiënteffect: er is een temperatuurgradiënt in het giet en het legeringsfaseveranderingsproces in verschillende temperatuurzones is anders. De faseverandering in de hoge temperatuurzone wordt vertraagd en de faseverandering in de lage temperatuurzone wordt eerst uitgevoerd. De volgorde van faseverandering veroorzaakt interactie tussen de onderdelen, waardoor faseveranderspanning wordt gevormd.
