הקשר בין קצב הצטמקות של יציקות פלדה לבין יצירת פגמים בסדק
האימונים ה -63 של עובדי תנורי היציקה של לאו לו נרשמו ב- 26 באפריל. תוכן האימונים הזה הוא ברזל רקיע, ברזל יצוק לבן, ברזל יצוק, התכת פלדה יצוקה ואימוני טיפול בחום
I. גורמים לקצב הצטמקות וליקויים בסדקים ביציקות פלדה
1. גורמים לקצב הצטמקות
תכונות פיזיות של מתכות
התפשטות תרמית והתכווצות: במהלך תהליך ההתמצקות והקירור של יציקות פלדה, התנועה התרמית בין האטומים נחלשת והמרחק האטומי מצטמצם בגלל הירידה בטמפרטורה, וכתוצאה מכך הצטמקות נפח המתכת.
טרנספורמציה של מבנה קריסטל: בתהליך הקירור של פלדה יצוקה, מבנה הגביש ישתנה. הנפחים הספציפיים של מבני קריסטל שונים שונים. לדוגמה, כאשר אוסטניט הופך לפריט ופרליט, הוא ילווה בהצטמצמות נפח.
השפעת תהליך ההתמצקות
הצטמקות נוזלית: מטמפרטורת השפיכה לטמפרטורת ההתמצקות, המתכת הנוזלית מתכווצת בנפח בגלל ירידת הטמפרטורה. ככל שטמפרטורת השפיכה גבוהה יותר, כך התכווצות הנוזלית גבוהה יותר.
הצטמקות התמצקות: בשלב ההתמצקות, מתכת נוזלית הופכת למצב מוצק. מכיוון שצפיפות המתכת הנוזלית נמוכה מזו של מתכת מוצקה, תתרחש הצטמקות נפח. קצב הצטמקות ההתמצקות קשור להרכב הכימי של פלדה יצוקה. לדוגמה, פלדה יצוקה עם תכולת פחמן גבוהה יש קצב הצטמקות גדול יחסית.
מבנה וגודל יציקה
עובי הקיר: עבה - יציקות מוקפות מתקררות לאט, התמצקו במשך זמן רב, וקשה יחסית לחדש מתכת נוזלית, כך שקצב ההצטמקות עשוי להיות גדול. יתר על כן, פגמים כמו חללי הצטמקות ונקבוביות הצטמקות נוצרים בקלות בקירות עבים, המשפיעים עוד יותר על קצב הצטמקות.
מורכבות הצורה: עבור יציקות עם צורות מורכבות, קצב ההצטמקות ישתנה בגלל קצב הקירור הלא אחיד של כל חלק וההגבלה ההדדית במהלך הצטמקות. לדוגמה, עבור יציקות עם - קירות ועבה - חיבורים מקוונים, החלק הדק - חלק מקיר מתקרר במהירות וממצק תחילה, ומגביל את הצטמקותו של החלק העבה- קף, וכתוצאה מכך בכיווץ התכווצות.
תנאי יציקה
קשיחות: לתבנית יש קשיחות גבוהה ותשואה ירודה, אשר יפריעו לכיווץ הליהוק, יגרום ללחץ בתוך הליהוק ויפחית את קצב ההצטמקות בפועל. עם זאת, במקרה זה, הליהוק מועד למומים כמו סדקים.
מוליכות תרמית: מוליכות תרמית טובה של הליהוק תאיץ את מהירות הקירור של הליהוק, ותגרום למשטח הליהוק להתכווץ במהירות ובפנים להתכווץ לאט, מה שעלול להוביל להתכווצות לא אחידה ולהשפיע על קצב ההצטמקות.
פרמטרים של תהליך יציקה
טמפרטורת שפיכה: טמפרטורת שפיכה גבוהה מדי תגדיל את מחממת העל של המתכת הנוזלית, תוביל לעלייה בהצטמצמות נוזלים, ותגדיל גם את הטמפרטורה של היציקה, ותשפיע על מהירות הקירור והתהליך ההצטמקות של היציקה.
מהירות שפיכה: אם מהירות השפיכה מהירה מדי, זרימת המתכת המותכת ביציקה לא תהיה יציבה, וגורמת להתחממות יתר מקומית, ותשפיע על תהליך ההתמצקות ואחידות הצטמקות; אם מהירות השפיכה איטית מדי, המתכת המותכת עשויה להתקרר מהר מדי במהלך תהליך המילוי, שאינו תורם לתוסף המתכת הנוזל של הצטמקות.
2. הקשר הסיבתי בין ליקויי סדק לצטמקות ביציקות פלדה
לחץ הצטמקות גורם לסדקים
הבדלים במהירות הקירור: בתהליך הקירור של יציקות פלדה, לחלקים שונים יש מהירויות קירור שונות בגלל גורמים כמו עובי וצורה. הקיר העבה מתקרר לאט, מתכווץ אחר כך ונמצא במצב מתיחה; הקיר הדק מתקרר במהירות, מתמצק ומתכווץ תחילה ומייצר לחץ מתיחה על הקיר העבה. כאשר לחץ מתיחה זה עולה על גבול הכוח של פלדה יצוקה, יתרחש סדקים.
מתח שלב שינוי: פלדה יצוקה תעבור שינוי פאזה בעת הקירור, כמו טרנספורמציה של אוסטניט למרטנסייט, והנפח יתרחב. אם החלקים המוצקים שמסביב מגבילים את התרחבות זו, ייווצר לחץ רקמות. העל של לחץ רקמות ומתח הצטמקות מגדיל את האפשרות של סדקים.
חסימת הצטמקות גורמת לסדקים
עובש ועובד חסימת ליבה: אם לעובש ולליבה יש קשיחות גבוהה ותשואה ירודה, היא תפריע להתכווצות של יציקות פלדה. לדוגמה, בעת שימוש ביציקת עובש מתכת, קשיחות תבנית המתכת גדולה, וההתנגדות שנתקלה כאשר היציקה מתכווצת גדולה, וזה קל לגרום לריכוז מתח בתוך היציקה. כאשר הלחץ עולה על חוזק החומר, יופיעו סדקים.
תכנון מבנה יציקה בלתי סביר: אם יש שינויים פתאומיים בעובי הקיר ובזוויות חדות במבנה היציקה, ההצטמקות לא תהיה אחידה. בחלקים אלה לא ניתן לשחרר את הלחץ שנוצר על ידי הצטמקות בצורה חלקה וקל לריכוז, וכתוצאה מכך סדקים.
ליקויי נקבוביות של התכווצות גורמים לסדקים
הצטמקות והצטמצם: אם המתכת הנוזלית לא תוחזר מספיק במהלך התמצקות והצטמצם של יציקות פלדה, הצטמקות והצטמקות ייווצרו. ליקויי נקבוביות אלה יחלישו את אזור הנשיאה היעיל של הליהוק ויגבירו את הלחץ המקומי. בתהליך הקירור או השימוש שלאחר מכן, הלחץ מרוכז סביב הנקבוביות, וזה קל לגרום לסדקים ולהתרחב.
2. כיצד להפחית את קצב ההצטמקות של יציקות פלדה?
לייעל את ההרכב הכימי
התאם את תכולת הפחמן. בהנחת היסוד של עמידה בביצועי הליהוק, להגדיל כראוי את תכולת הפחמן ולהשתמש בהרחבת גרפיטיזציה כדי לפצות על הצטמקות.
הגדלו באופן סביר את תכולת הסיליקון, שיפורו את נזילות הפלדה המותכת, מקלים על פיצוי הצטמקות במהלך ההתמצקות ומפחיתים את קצב ההצטמקות.
לשלוט בתהליך השפיכה
לשלוט בקפדנות בטמפרטורת השפיכה. בהנחת היסוד להבטיח את נזילות הפלדה המותכת, נסה להפחית את טמפרטורת השפיכה ולהפחית את הצטמקות הנוזל.
אופטימיזציה של מהירות השפיכה והשתמשו במהירות מזיגה מתאימה כדי להבטיח שהפלדה המותכת ממלאת את התבנית בצורה חלקה כדי למנוע לכידת גז ומחממת יתר מקומית.
שפר את העיצוב המבני של יציקות
בעת התכנון, נסו להפוך את עובי הקיר לאחיד של היציקות, הימנע משינויים פתאומיים בעובי הקיר, והפחית את ההבדל ההצטמצמות הנגרם כתוצאה מקירור לא אחיד.
הגדר מגדלים סבירים בחלקים העבים של היציקה כדי לספק מתכת נוזלית מספקת כדי להוסיף את הצטמקות.
בחר חומרי יציקה ותהליכים מתאימים
בחר חומרי יציקה עם תשואה טובה, כמו חול שרף, כדי להפחית את חסימת היציקה לצמצום הליהוק.
מחממים את היציקה מראש, הפחיתו את הפרש הטמפרטורה בין היציקות, הפכו את תהליך הקירור לאחיד ומפחית את לחץ הצטמקות.
לחזק את השליטה בתהליך ההתמצקות
השתמש בשיטות קירור מתאימות, כגון הגדרת ברזל קר ביציקה, כדי להאיץ את מהירות הקירור המקומית של היציקה, להשיג התמצקות רציפה ולקדם את פיצוי ההצטמקות של מתכת נוזלית.
רטט או מערבבים כראוי את היציקות כדי לשבור את הדנדריטים במתכת המותכת בתחילת ההתמצקות, להגביר את נזילות המתכת הנוזלית ולהקל על פיצוי הצטמקות.
