Følgende påkjenninger vil bli generert når støpingen stivner:
Støpe termisk stress
Årsaker til støpe termisk stress
Støpestruktur og størrelsesfaktorer
Veggtykkelse Forskjell: Veggtykkelsen til hver del av støpegodset er forskjellig. Den tykke veggen forsvinner sakte og kjøling og krymping henger etter. Den tynne veggen avkjøles raskt og krymper først. Den tynne veggdelen som avkjøles raskt vil produsere strekkspenning på den tykke veggdelen, og den tykke veggdelen vil produsere trykkspenning på den tynne veggdelen, og dermed danne termisk spenning.
Kompleks form: støping med komplekse former, som de med sjefer, ribbeina og andre strukturer, er gjensidig begrenset og kan ikke utføres fritt under kjøling og krymping. Krympingen av forskjellige deler påvirker hverandre, noe som resulterer i termisk stress.
Forskjeller i termiske fysiske egenskaper til materialer
Materialegenskaper ved støping: Ulike støpematerialer har forskjellige termiske fysiske egenskaper som termisk ledningsevne og spesifikk varmekapasitet. Materialer med høy termisk ledningsevne forsvinner raskt og krymper raskt når du avkjøles; Materialer med lav termisk ledningsevne er motsatt. Denne forskjellen i termiske fysiske egenskaper vil føre til forskjellige kjølehastigheter i forskjellige deler av støpingen, som igjen vil produsere termisk spenning.
Påvirkning av støpematerialer: De termiske egenskapene til støpematerialer vil også påvirke kjøleprosessen med støping. Hvis støpets termiske ledningsevne er stor, vil overflaten av støpet i kontakt med støpet forsøke seg raskt, mens den indre varmen vil spre varmen sakte, og forårsake en temperaturforskjell mellom overflaten og innsiden av støpingen, og danne termisk stress.
Kjøleforhold og miljøfaktorer
Ujevn kjølemedium: Under kjøleprosessen, hvis kjølemediet (for eksempel luft, vann osv.) Er ujevn fordelt rundt støpingen, vil det føre til forskjellige kjølehastigheter i forskjellige deler av støpingen. For eksempel, når den er luftkjølt, avkjøles den vindovergående siden av støpet raskt og den leeward-siden avkjøles sakte, og produserer dermed termisk stress.
Endringer i omgivelsestemperatur: Omgivelsestemperaturen i støperiet er ustabil. Under avkjølingsprosessen med støping vil svingningen av omgivelsestemperatur påvirke støpeshastigheten til varmeavledningen, noe som forårsaker inkonsekvent kjøling og krymping av forskjellige deler av støpingen, noe som resulterer i termisk stress.
Effekten av termisk stress av støping på støpekvalitet
Forårsaker deformasjon
Termisk stress vil forårsake ujevn krymping av støpingen under kjøleprosessen, og dermed forårsake deformasjon av støpingen. For eksempel, i noen flate støpegods, kan termisk stress generert av forskjellige kjølehastigheter på overflaten og midten føre til at flatplaten varer og deformerer, noe som påvirker dimensjonsnøyaktigheten og utseendet på støping, og øker vanskeligheten og kostnadene for etterfølgende prosessering.
Forårsake sprekker
Når den termiske belastningen overstiger styrkegrensen til støpematerialet, vil støpingen sprekke. Termiske sprekker dannes vanligvis ved høye temperaturer i den sene størkningsperioden, med kronglete former, brede hull og oksiderte farger på overflaten. Kaldsprekker dannes ved lavere temperaturer på grunn av superposisjonen av termisk stress og faseendringsspenning. Sprekkene er små, kontinuerlige og rette, og det er ingen oksidert farge på overflaten. Sprekker vil redusere de mekaniske egenskapene og forsegling av støpingen alvorlig, noe som gjør støpeavfallet.
Reduser mekaniske egenskaper
Termisk stress vil forårsake mikroskopiske defekter inne i støpingen, for eksempel gitterforvrengning og dislokasjoner. Disse feilene vil hindre bevegelse av dislokasjoner og redusere styrken og seigheten til materialet. Samtidig kan termisk stress også forårsake ujevn indre struktur av støpingen, noe som ytterligere reduserer de omfattende mekaniske egenskapene til støpingen, og det er lett å bli skadet ved stresskonsentrasjonen når du bærer belastninger.
Forårsaker restspenning
Hvis den termiske belastningen som genereres under størkningsprosessen ikke frigjøres helt, vil den eksistere i støpingen i form av restspenning. Reststress vil føre til at støpingen er dimensjonalt ustabil på grunn av omfordeling av stress under påfølgende prosessering og bruk, noe som påvirker monteringsnøyaktigheten og ytelsen til delene. I tillegg vil gjenværende stress bli lagt over arbeidsspenningen, noe som reduserer utmattelsesstyrken og stresskorrosjonsmotstanden til støpingen.
Faseendringsstress av støpegods
Årsaker til dannelse av faseendringsstress i støping:
Legeringsfaseendringsegenskaper
Spesifikk volumendring: Når legeringen gjennomgår faseendring under størkning, er de spesifikke volumene i forskjellige faser vanligvis forskjellige. For eksempel, i jernkarbonlegeringer, når austenitt forvandles til martensitt, er det martensittspesifikke volumet stort, og volumutvidelse oppstår under faseendring. Hvis faseendringene av forskjellige deler av støpingen ikke blir synkronisert, vil utvidelsen av den første faseendrede delen gi trykkspenning på den ikke-fase-endrede delen, og den ikke-faseendrede delen vil gi strekkspenning på den faseendrede delen, og dermed danne faseendringsstress.
Latent varme fra faseendring: Den latente varmen fra faseendring vil bli frigjort eller absorbert under faseendringen, noe som vil påvirke det lokale temperaturfeltet til støpingen. Frigjøring av latent varme fra faseendring vil øke temperaturen på delen, bremse kjølehastigheten, og kjøleforskjellen med de omkringliggende delene vil føre til inkonsekvent krymping, som deretter vil gi faseendringsstress.
Forskjell i kjøleforhold
Ulike kjølehastigheter: Når du kjøler forskjellige deler av støpingen, er kjølehastighetene forskjellige på grunn av forskjellige varmeavlederforhold. Faseendringen av delen med rask avkjøling er først fullført, og faseendringen av delen med langsom kjøling blir forsinket. Denne asynkroniteten av faseendring forårsaker ujevne volumendringer inne i støpingen, og genererer dermed faseendringsstress. For eksempel avkjøles overflaten på støpet raskt, mens innsiden avkjøles sakte. Faseendringen av overflaten og innsiden er ikke synkronisert, noe som vil føre til faseendringsstress.
Temperaturgradienteffekt: Det er en temperaturgradient inne i støpingen, og legeringsfaseendringsprosessen i forskjellige temperatursoner er forskjellig. Faseendringen i den høye temperatursonen er forsinket, og faseendringen i den lave temperatursonen utføres først. Rekkefølgen på faseendring forårsaker samhandling mellom delene, dannende faseendringsstress.
