I. Çelik dökümlerde büzülme oranı ve çatlak kusurlarının nedenleri
1. büzülme oranının nedenleri
Metallerin fiziksel özellikleri
Termal Genişleme ve Kasılma: Çelik dökümlerin katılaşması ve soğutma işlemi sırasında, atomlar arasındaki termal hareket zayıflar ve sıcaklıktaki azalma nedeniyle atomlar arasındaki mesafe azalır ve bu da metalin büzülmesine neden olur.
Kristal Yapı Dönüşümü: Soğutma işlemi sırasında dökme çeliğin kristal yapısı değişecektir. Farklı kristal yapıların belirli hacimleri farklıdır. Örneğin, östenit ferrit ve pearlite dönüştürüldüğünde, hacim büzülmesi eşlik edecektir.
Katılaşma sürecinin etkisi
Sıvı büzülmesi: Dökme sıcaklığından katılaşma sıcaklığına soğutulurken, sıcaklıktaki azalmaya bağlı olarak sıvı metalin hacim büzülmesi. Dökme sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, sıvı büzülmesi o kadar büyük olur.
Katılaşma büzülmesi: Sizimasyon aşaması sırasında sıvı metal katı hallere dönüşür. Sıvı metalin yoğunluğu katı metalden daha düşük olduğundan, hacim büzülmesi meydana gelecektir. Katılaşma büzülme hızı, dökme çeliğin kimyasal bileşimi ile ilişkilidir. Örneğin, yüksek karbon içeriğine sahip dökme çelik nispeten büyük katılaşma büzülme oranına sahiptir.
Döküm yapısı ve boyutu
Duvar kalınlığı: Kalın - duvarlı dökümler yavaşça serin, katılaşması uzun zaman alır ve büyük bir büzülme hızına yol açabilecek sıvı metali doldurması nispeten zordur. Ayrıca, büzülme boşlukları ve büzülme gözenekliliği gibi kusurlar, büzülme hızını daha da etkileyen kalın duvarlarda kolayca oluşur.
Şekil Karmaşıklığı: Karmaşık şekillere sahip dökümler için büzülme oranı, her parçanın düzensiz soğutma hızı ve büzülme sırasında karşılıklı kısıtlama nedeniyle değişecektir. Örneğin, ince - duvarlı ve kalın - duvarlı bağlantıları olan dökümler için, ince - duvarlı parça hızlı bir şekilde soğur ve katı hale getirir, bu da kalın -}}}}} duvarlı parçanın büzülmesini sınırlar ve abnormal büzülme hızına neden olur.
Kalıp koşulları
Sertlik: Kalıp, dökümün büzülmesini engelleyecek, dökümün içinde strese neden olan ve gerçek büzülme oranını azaltacak yüksek sertliğe ve zayıf verime sahiptir. Bununla birlikte, bu durumda, döküm çatlaklar gibi kusurlara eğilimlidir.
Termal iletkenlik: Kalıp, dökümün soğutma hızını hızlandıracak, döküm yüzeyinin hızlı bir şekilde küçülmesine ve iç kısmının yavaşça küçülmesine neden olan iyi termal iletkenliğe sahiptir, bu da eşit olmayan büzülmeye ve büzülme hızını etkileyebilir.
Proses parametrelerini dökme
Dökme Sıcaklığı: Çok yüksek bir dökme sıcaklığı, sıvı metalin süper ısınmasını artıracak, bu da sıvı büzülmesinin artmasına neden olacak ve ayrıca kalıbın sıcaklığını arttıracak ve dökümün soğutma hızını ve büzülme işlemini etkileyecektir.
Dökme hızı: Dökme hızı çok hızlıysa, kalıptaki erimiş metalin akışı kararsız olacaktır, bu da lokal aşırı ısınmaya neden olur, katılaşma işlemini ve büzülme homojenliğini etkiler; Dökme hızı çok yavaşsa, erimiş metal doldurma işlemi sırasında çok hızlı soğuyabilir, bu da sıvı metalin büzülme takviyesine elverişli değildir.
2. Çatlak kusurları ve çelik dökümlerde büzülme arasındaki nedensel ilişki
Büzülme stresi çatlaklara neden olur
Soğutma hızı farklılıkları: Çelik dökümlerin soğutma işlemi sırasında, farklı parçalar kalınlık ve şekil gibi faktörler nedeniyle farklı soğutma oranlarına sahiptir. Kalın duvar yavaşça soğur, daha sonra büzülür ve gerilme durumda; İnce duvar hızlı bir şekilde soğur, önce katılaşır ve küçülür ve kalın duvarda gerilme stresi üretir. Bu gerilme gerilimi döküm çeliğin mukavemet sınırını aştığında, çatlaklar meydana gelir.
Faz Değişikliği Stresi: Kast çeliği soğutma sırasında östenitin martensite dönüşümü gibi faz değişimine maruz kalacak ve hacim genişleyecektir. Çevredeki katılaşmış parçalar bu genişlemeyi kısıtlarsa, doku stresi üretilecektir. Doku stresinin üst üste binmesi ve büzülme stresi çatlak olasılığını arttırır.
Büzülme tıkanıklığı çatlaklara neden olur
Kalıp ve çekirdek tıkanıklığı: Kalıp ve çekirdek yüksek sertliğe ve zayıf verime sahipse, çelik dökümünün büzülmesini engelleyecektir. Örneğin, döküm için metal bir kalıp kullanılırken, metal kalıp yüksek sertliğe sahiptir ve döküm daraldığında büyük dirence tabidir, bu da döküm içinde stres konsantrasyonuna neden olmak kolaydır. Stres malzeme mukavemetini aştığında, çatlaklar ortaya çıkacaktır.
Mantıksız Döküm Yapısı Tasarımı: Dövme yapısında duvar kalınlığında ani değişiklikler ve keskin açılar varsa, büzülme düzensiz olacaktır. Bu kısımlarda, büzülme ile üretilen stres sorunsuz bir şekilde salınamaz ve konsantre olması kolaydır, bu da çatlaklara neden olur.
Büzülme gözenek kusurları çatlaklara neden olur
Büzülme boşlukları ve büzülme gözenekliliği: Çelik dökümlerin katılaşması ve büzülme işlemi sırasında, sıvı metal yeterince desteklenmezse, büzülme boşlukları ve büzülme gözenekliliği oluşacaktır. Bu gözenek kusurları, dökümün etkili yatak alanını zayıflatacak ve yerel stresi artıracaktır. Sonraki soğutma veya kullanım işleminde, stres gözeneklerin etrafında yoğunlaşır, bu da çatlaklara neden olmak ve genişlemek kolaydır.
2. Çelik dökümlerin büzülmesi nasıl azaltılır?
Kimyasal bileşimi optimize et
Karbon içeriğini ayarlayın. Dökümün performansını karşılama öncülünde, karbon içeriğini uygun şekilde artırın ve büzülmeyi telafi etmek için grafitizasyon genişlemesini kullanın.
Sizikasyon sırasında büzülme telafisine elverişli olan ve büzülmeyi azaltan erimiş çeliğin akışkanlığını iyileştirmek için silikon içeriğini makul bir şekilde arttırın.
Dökme işlemini kontrol edin
Dökme sıcaklığını kesinlikle kontrol edin. Erimiş çeliğin akışkanlığını sağlama öncülünde, dökme sıcaklığını azaltmaya ve sıvı büzülmesini azaltmaya çalışın.
Dökme hızını optimize edin ve erimiş çeliğin kalıbı düzgün bir şekilde doldurmasını, gaz tuzağından kaçınmasını ve yerel aşırı ısınmaya neden olmasını sağlamak için uygun bir dökme hızı kullanın.
Dökümlerin yapısal tasarımını geliştirin
Tasarım sırasında döküm üniformasının duvar kalınlığını yapmaya çalışın, duvar kalınlığındaki ani değişikliklerden kaçının ve eşit olmayan soğutmanın neden olduğu büzülme farkını azaltın.
Büzülmeyi desteklemek için yeterli sıvı metal sağlamak için dökümün kalın ve büyük kısımlarında makul yükselticileri ayarlayın.
Uygun döküm malzemelerini ve işlemlerini seçin
Dökümün tıkanmasını azaltmak için, dökümün büzülmesine indirgenmesini azaltmak için reçine kumu gibi iyi verimle döküm malzemelerini seçin.
Döküm ve kalıp arasındaki sıcaklık farkını azaltmak için kalıbı önceden ısıtın, soğutma işlemi üniformasını yapın ve büzülme stresini azaltın.
Katılaşma sürecinin kontrolünü güçlendirin
Dökümün lokal soğutma hızını hızlandırmak, sıralı katılaşmayı elde etmek ve sıvı metalin büzülme telafisini teşvik etmek için kalıpta soğuk ütü ayarlamak gibi uygun soğutma yöntemlerini kullanın.
Sekitleşmenin başlangıcında erimiş metaldeki dendritleri kırmak için uygun şekilde titreşin veya karıştırın, sıvı metalin akışkanlığını arttırın ve büzülme telafisini kolaylaştırmak.