Vztah mezi rychlostí smršťování ocelových odlitků a generováním defektů trhlin
63. školení pracovníků slévárny Lao Lu Foundry byl zaregistrován 26. dubna. Obsahem tohoto tréninku je tažná železo, bílá litina, vermikulární litina, odlité ocelové tavení a výcvik tepelného zpracování
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 atomová vzdálenost je snížena v důsledku snížení teploty, což vede ke zmenšení objemu kovu.
Transformace krystalové struktury: Během procesu chlazení lité oceli se změní krystalová struktura. 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: Z teploty nalévání k teplotě tuhnutí se kapalný kov zmenšuje 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 se pomalu vychladnou, po dlouhou dobu ztuhnou a je relativně obtížné doplnit tekutý kov, takže rychlost smrštění může být velká. 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 -, což vede k abnormální míře smršťování.
Podmínky obsazení
Tuhost: Forma má vysokou rigiditu a špatný výnos, který brání smrštění odlitku, způsobí napětí uvnitř odlitku a sníží skutečnou rychlost smrštění. V tomto případě je však obsazení náchylné k vadám, jako jsou praskliny.
Tepelná vodivost: Dobrá tepelná vodivost odlitku urychlí 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 smrštění.
Parametry procesu obsazení
Teplota nalévání: Příliš vysoká teplota nalévání zvýší přehřátí kapalného kovu, což povede ke zvýšenému zmenšení kapaliny a také zvýší teplotu lití, což ovlivňuje rychlost chlazení a proces smrštění odlitku.
Rychlost nalévání: Pokud je rychlost nalévání příliš rychlá, bude tok roztaveného kovu v odlitku 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. kauzální vztah mezi vadami trhlin a smršťováním v ocelových odlitcích
Shrinkage napětí způsobuje trhliny
Rozdíly v rychlosti 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 se při chlazení podrobí fázové změně, 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
Během brány a obstrukce jádra: Pokud má forma a jádro vysokou rigiditu a špatný výnos, bude bránit smršťování ocelových odlitků. Například při použití lití kovových plísní je tuhost kovové formy velká a odpor, ke kterému dochází, když je zmenšení lití velkých, což je snadno způsobuje koncentraci napětí uvnitř lití. Když stres přesahuje 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 smrštěním uvolňovat hladce a snadno se soustředí, což má za následek trhliny.
Defekty pórů smrštění způsobují trhliny
Zmenšení a smršťování: Pokud kapalný kov není dostatečně doplněn během procesu zhoršení a smršťování ocelových odlitků, bude vytvořeno smrštění a smrštění. Tyto vady pórů oslabí účinnou ložiskovou oblast odlitku a zvýší místní stres. V následném procesu chlazení nebo použití je napětí koncentrován kolem pórů, což lze snadno způsobit trhliny a expandovat.
2. Jak snížit rychlost smršťování ocelových odlitků?
Optimalizovat chemické složení
Upravte obsah uhlíku. Pokud jde o předpoklad splnění výkonu obsazení, přiměřeně zvýšit obsah uhlíku a pomocí expanze grafitizace k kompenzaci smršťování.
Přiměřeně zvyšujte obsah křemíku, zlepšuje plynulost roztavené oceli, usnadněte kompenzaci smršťování během tuhnutí a snižují rychlost 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 lití, abyste zajistili, že roztavená ocel plísně hladce vyplní, aby se zabránilo zachycení plynu a místnímu přehřátí.
Zlepšit strukturální návrh odlitků
Při navrhování se pokuste vytvořit tloušťku stěny odlitků uniformy, vyhněte se náhlým změnám tloušťky stěny a snížit rozdíl smrštění způsobený nerovnoměrným chlazením.
Nastavte přiměřené stoupačky v hustých částech odlitků, 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 odlitr, snižte teplotní rozdíl mezi odlitky, vytvořte proces chlazení uniformu a snižte napětí smrštění.
Posilujte kontrolu procesu tuhnutí
Použijte vhodné metody chlazení, jako je nastavení studeného železa při odlévání, k urychlení lokální rychlosti chlazení odlitku, dosažení sekvenčního tuhnutí a podpoře kompenzace zmenšení kapalného kovu.
Na začátku tuhnutí přiměřeně vibrujte nebo promíchejte odlitky, aby se rozbily dendrity v roztaveném kovu, zvýšily plynulost kapalného kovu a usnadnily kompenzaci smršťování.
