Følgende spændinger genereres, når støbningen størkner:
Støbning af termisk stress
Årsager til støbning af termisk stress
Støbestruktur og størrelsesfaktorer
Forskel af vægtykkelse: Vægtykkelsen på hver del af støbningen er forskellig. Den tykke væg spreder opvarmes langsomt, og afkøling og krympning hænger bagud. Den tynde væg afkøles hurtigt og krymper først. Den tynde vægdel, der afkøles hurtigt, vil producere trækspænding på den tykke vægdel, og den tykke vægdel vil producere kompressionsspænding på den tynde vægdel og således danne termisk stress.
Kompleks form: Støbegods med komplekse former, såsom dem med bosser, ribben og andre strukturer, er gensidigt begrænset og kan ikke udføres frit under afkøling og krympning. Krympningen af forskellige dele påvirker hinanden, hvilket resulterer i termisk stress.
Forskelle i termiske fysiske egenskaber ved materialer
Materielle egenskaber ved støbegods: Forskellige støbematerialer har forskellige termiske fysiske egenskaber såsom termisk ledningsevne og specifik varmekapacitet. Materialer med høj termisk ledningsevne spreder varme hurtigt og krymper hurtigt ved afkøling; Materialer med lav termisk ledningsevne er det modsatte. Denne forskel i termiske fysiske egenskaber vil føre til forskellige kølehastigheder i forskellige dele af støbningen, som igen vil producere termisk stress.
Påvirkning af støbningsmaterialer: De termiske egenskaber ved støbematerialer vil også påvirke kølingsprocessen for støbegods. Hvis støbningens termiske ledningsevne er stor, vil overfladen af støbningen i kontakt med støbningen spredes hurtigt varme, mens den indre varme vil spredes varme langsomt, hvilket forårsager en temperaturforskel mellem overfladen og indersiden af støbningen og danner termisk stress.
Køleforhold og miljøfaktorer
Ujævn kølemedium: Under køleprocessen, hvis kølemediet (såsom luft, vand osv.) Distribueres ujævnt rundt om støbningen, vil det forårsage forskellige kølehastigheder i forskellige dele af støbningen. For eksempel, når den er luftkølet, afkøles den modvindede side af støbningen hurtigt, og Leeward-siden afkøles langsomt, hvilket producerer termisk stress.
Ændringer i omgivelsestemperatur: Omgivelsestemperaturen i støberiet er ustabil. Under afkølingsprocessen for støbningen vil udsving i omgivelsestemperatur påvirke støbningens varmeafledning, hvilket forårsager inkonsekvent afkøling og krympning af forskellige dele af støbningen, hvilket resulterer i termisk stress.
Virkningen af termisk stress af støbegods på støbningskvalitet
Forårsager deformation
Termisk stress vil forårsage ujævn krympning af støbningen under afkølingsprocessen, hvilket forårsager deformation af støbningen. I nogle flade støbegods kan termisk stress genereret af forskellige kølehastigheder på overfladen og midten få den flade plade til at fordreje og deformere, hvilket påvirker støbningens dimensionelle nøjagtighed og udseende og øger vanskeligheden og omkostningerne ved efterfølgende behandling.
Forårsage revner
Når den termiske stress overstiger støbematerialets styrke, vil støbningen revne. Termiske revner dannes normalt ved høje temperaturer i den sene størkningsperiode med krænkende former, brede huller og oxiderede farver på overfladen. Kolde revner dannes ved lavere temperaturer på grund af superpositionen af termisk stress og faseændringsstress. Revnerne er små, kontinuerlige og lige, og der er ingen oxideret farve på overfladen. Revner vil alvorligt reducere de mekaniske egenskaber og forsegling af støbningen, hvilket gør støbning affald.
Reducer mekaniske egenskaber
Termisk stress vil forårsage mikroskopiske defekter inde i støbningen, såsom gitterforvrængning og dislokationer. Disse defekter vil hindre bevægelsen af dislokationer og reducere styrken og sejheden i materialet. På samme tid kan termisk stress også forårsage ujævn indre struktur af støbningen, hvilket yderligere reducerer de omfattende mekaniske egenskaber ved støbningen, og det er let at blive beskadiget ved stresskoncentrationen, når de bærer belastninger.
Forårsager resterende stress
Hvis den termiske stress, der genereres under størkningsprocessen, ikke frigives fuldstændigt, vil den eksistere i støbningen i form af resterende stress. Reststress vil medføre, at støbningen er dimensionelt ustabil på grund af omfordeling af stress under efterfølgende behandling og anvendelse, hvilket påvirker delens nøjagtighed og ydeevne. Derudover overlejres resterende stress på arbejdsspændingen, hvilket reducerer træthedsstyrken og stresskorrosionsmodstanden for støbningen.
Faseændringsstress af støbegods
Årsager til dannelse af faseændringsstress i støbegods:
Legeringsfaseændringsegenskaber
Specifik volumenændring: Når legeringen gennemgår faseændring under størkning, er de specifikke volumener af forskellige faser normalt forskellige. For eksempel i jern-carbon-legeringer, når austenit omdannes til martensit, er den martensitspecifikke volumen stor, og volumenudvidelsen forekommer under faseændring. Hvis faseændringerne af forskellige dele af støbningen ikke er synkroniseret, vil udvidelsen af den første fase-ændrede del producere trykspænding på den ikke-fase-ændrede del, og den ikke-fase-ændrede del vil producere trækspænding på den fase-ændrede del og derved danne faseændringsstress.
Latent varme af faseændring: Den latente varme af faseændring frigives eller absorberes under faseændringen, hvilket vil påvirke støbningens lokale temperatur. Frigivelsen af latent varme af faseændring vil øge temperaturen på delen, bremse afkølingshastigheden, og køleforskellen med de omgivende dele vil føre til inkonsekvent krympning, som derefter producerer faseændringsstress.
Forskel i køleforhold
Forskellige afkølingshastigheder: Ved afkøling af forskellige dele af støbningen er afkølingshastighederne forskellige på grund af forskellige varmeafviklingsbetingelser. Faseændringen af delen med hurtig afkøling afsluttes først, og faseændringen af delen med langsom afkøling er forsinket. Denne asynkronicitet af faseændring forårsager ujævne volumenændringer inde i støbningen og genererer derved faseændringsstress. For eksempel afkøles castingens overflade hurtigt, mens indersiden afkøles langsomt. Faseændringen af overfladen og indersiden er ikke synkroniseret, hvilket vil føre til faseændringsstress.
Temperaturgradienteffekt: Der er en temperaturgradient inde i støbningen, og ændring af legeringsfase i forskellige temperaturzoner er forskellig. Faseændringen i den høje temperaturzone er forsinket, og faseændringen i den lave temperaturzone udføres først. Rækkefølgen af faseændring forårsager interaktion mellem delene, danner faseændringsstress.
