I. Příčiny rychlosti smrštění a vady trhlin v ocelových odlitcích
1. Příčiny rychlosti smršťování
Fyzikální vlastnosti kovů
Tepelná rozšiřování a kontrakce: Během procesu tuhnutí a chlazení ocelových odlitků je tepelný pohyb mezi atomy oslaben a vzdálenost mezi atomy je snížena v důsledku snížení teploty, což vede ke zmenšení objemu kovu.
Transformace krystalové struktury: Během procesu chlazení se změní krystalová struktura lité oceli. Specifické objemy různých krystalových struktur jsou odlišné. Například, když je austenit transformován na ferit a perlitu, bude doprovázen smrštěním objemu.
Vliv procesu tuhnutí
Smrčování kapaliny: Při chlazení z teploty nalévání na teplotu tuhnutí se zmenšení objemu kapalného kovu v důsledku snížení teploty. Čím vyšší je teplota lití, tím větší je zmenšení kapaliny.
Zvrhování tuhnutí: Během fáze tuhnutí se kapalný kov promění v pevný stav. Protože hustota kapalného kovu je nižší než hustota pevného kovu, dojde ke smrštění objemu. Rychlost zmenšení tuhnutí souvisí s chemickým složením lité oceli. Například odlitková ocel s vysokým obsahem uhlíku má relativně velké míry smrštění tuhnutí.
Struktura a velikost obsazení
Tloušťka stěny: tlustá - zděná odlitky pomalu vychladnou, trvá dlouho, než se ztuhne, a je relativně obtížné doplnit tekutý kov, což může vést k velké rychlosti smrštění. Navíc se v hustých stěnách snadno vytvářejí defekty, jako jsou dutiny smrštění a poréznost smršťování, což dále ovlivňuje rychlost smrštění.
Složitost tvaru: U odlitků s komplexními tvary se rychlost smrštění změní v důsledku nerovnoměrné rychlosti chlazení každé části a vzájemné omezení během smršťování. Například pro odlitky s tenkým - zděným a tlustým - zděná spojení, tenká - zděná část rychle ochladí a nejprve ztuhne, což omezuje smršťování tlustého - a způsobuje míru zmrznutí.
Podmínky plísní
Tuhost: Forma má vysokou rigiditu a špatný výnos, který brání smrštění odlévání, způsobí napětí uvnitř odlitku a sníží skutečnou rychlost smrštění. V tomto případě je však obsazení náchylné k vadám, jako jsou praskliny.
Tepelná vodivost: Forma má dobrou tepelnou vodivost, která zrychlí rychlost chlazení odlitku, což způsobí, že se povrch lití rychle zmenší a vnitřek se pomalu zmenší, což může vést k nerovnoměrnému smrštění a ovlivnit rychlost smršťování.
Parametry procesu nalévání
Teplota nalévání: Příliš vysoká teplota nalévání zvýší přehřátí kapalného kovu, což povede ke zvýšenému smrštění kapaliny, a také zvýší teplotu formy, což ovlivňuje rychlost chlazení a zmenšení procesu odlitku.
Rychlost nalévání: Pokud je rychlost lití příliš rychlá, bude tok roztaveného kovu ve formě nestabilní, což způsobí místní přehřátí, což ovlivňuje proces tuhnutí a zmenšuje uniformitu; Pokud je rychlost lití příliš pomalá, roztavený kov se může během procesu plnění příliš rychle vychladnout, což nepřispívá k doplnění smrštění kapalného kovu.
2. příčinný vztah mezi vadami trhlin a smršťováním v ocelových odlitcích
Shrinkage napětí způsobuje trhliny
Rozdíly v chlazení: Během procesu chlazení ocelových odlitků mají různé části různé rychlosti chlazení v důsledku faktorů, jako je tloušťka a tvar. Silná stěna se pomalu ochladí, zmenšuje se později a je v tahovém stavu; Tenká stěna se rychle ochladí, nejprve ztuhne a zmenšuje a vytváří tahové napětí na silné stěně. Když toto napětí v tahu přesahuje limit pevnosti lité oceli, dojde k prasklinám.
Napětí fázové změny: Odlitková ocel během chlazení podstoupí změnu fáze, jako je transformace austenitu na Martensite, a objem se rozšíří. Pokud okolní ztuhnuté části omezí tuto expanzi, bude vytvořen tkáňový stres. Superpozice tkáňového stresu a smršťování napětí zvyšuje možnost trhlin.
Obstrukce smrštění způsobuje trhliny
Obstrukce plísní a jádra: Pokud má forma a jádro vysokou rigiditu a špatný výnos, bude bránit smrštění odlitku oceli. Například při použití kovové formy pro lití má kovová forma vysokou rigiditu a lití podléhá velkému odporu při zmenšení, což je snadné způsobit koncentraci napětí uvnitř lití. Když napětí překročí sílu materiálu, objeví se trhliny.
Nepřijatelný design struktury odlévání: Pokud dojde k náhlým změnám tloušťky stěny a ostrých úhlů ve struktuře odlévání, bude smršťování nerovnoměrné. V těchto částech nelze stres generovaný smršťováním uvolňovat hladce a snadno se soustředí, což má za následek trhliny.
Defekty pórů smrštění způsobují trhliny
Pokud je tekutý kov nedostatečně doplněn, bude vytvořena pórovitost smršťování a smršťování: Během procesu zhoršení a smršťování ocelových odlitků. Tyto vady pórů oslabí účinnou ložiskovou oblast odlitku a zvýší místní stres. V následném procesu chlazení nebo použití se napětí soustředí kolem pórů, což je snadno způsobuje trhliny a expanduje.
2. Jak snížit smršťování ocelových odlitků?
Optimalizovat chemické složení
Upravte obsah uhlíku. Pokud jde o předpoklad splnění výkonu obsazení, přiměřeně zvýšit obsah uhlíku a pomocí rozšíření grafitizace k kompenzaci smršťování.
Přiměřeně zvyšuje obsah křemíku, aby se zlepšila plynulost roztavené oceli, což vede ke snížení kompenzace během tuhnutí a snižuje smrštění.
Ovládejte proces nalévání
Přísně ovládejte teplotu lití. Na předpokladu zajištění plynulosti roztavené oceli se pokuste snížit teplotu lití a snížit smrštění kapaliny.
Optimalizujte rychlost lití a použijte vhodnou rychlost nalévání, abyste zajistili, že roztavená ocel plísně hladce vyplní, vyhýbá se zachycení plynu a způsobuje místní přehřátí.
Zlepšit strukturální návrh odlitků
Pokuste se vytvořit tloušťku stěny odlitkové uniformy během návrhu, vyhněte se náhlým změnám tloušťky stěny a snížit rozdíl smrštění způsobený nerovnoměrným chlazením.
Nastavte přiměřené stoupačky v hustých a velkých částech odlitku, aby poskytovaly dostatek tekutého kovu pro doplnění smrštění.
Vyberte vhodné obsazení materiálů a procesů
Vyberte lití materiály s dobrým výnosem, jako je pryskyřičný písek, abyste snížili překážku odlévání na smrštění odlitku.
Předehřejte plíseň, aby se snížil teplotní rozdíl mezi odlitkem a formou, vytvořit proces chlazení uniformu a snížit napětí smrštění.
Posilujte kontrolu procesu tuhnutí
Použijte vhodné metody chlazení, jako je nastavení studeného železa ve formě, abyste zrychlili míru lokálního chlazení lití, dosáhli sekvenčního tuhnutí a podpořili kompenzaci zmenšení kapalného kovu.
Přiměřeně vibrujte nebo promíchejte odlitky, aby se na začátku ztuhnutí rozbily dendrity v roztaveném kovu, zvýšily plynulost kapalného kovu a usnadnily kompenzaci smrštění.
