I. Causes de taux de retrait et de défauts de fissure dans les pièces moulées en acier
1. Causes de taux de retrait
Propriétés physiques des métaux
Expansion thermique et contraction: Pendant le processus de solidification et de refroidissement des pièces moulées en acier, le mouvement thermique entre les atomes est affaibli et la distance entre les atomes est réduite en raison de la diminution de la température, entraînant le retrait du volume du métal.
Transformation de la structure cristalline: Pendant le processus de refroidissement, la structure cristalline de l'acier coulé changera. Les volumes spécifiques de différentes structures cristallines sont différents. Par exemple, lorsque l'austénite est transformée en ferrite et en perlite, elle s'accompagnera d'un retrait de volume.
Influence du processus de solidification
Retrait liquide: lors du refroidissement de la température de versement à la température de solidification, le retrait du volume du métal liquide en raison de la diminution de la température. Plus la température de versement est élevée, plus le retrait du liquide est élevé.
Retrait de solidification: pendant le stade de solidification, le métal liquide se transforme en état solide. Étant donné que la densité du métal liquide est inférieure à celle du métal solide, un rétrécissement du volume se produira. Le taux de rétrécissement de la solidification est lié à la composition chimique de l'acier coulé. Par exemple, l'acier coulé à haute teneur en carbone a un taux de retrait de solidification relativement important.
Structure et taille de coulée
Épaisseur de paroi: épais - Les moulages muraux se refroidissent lentement, prennent beaucoup de temps pour se solidifier et sont relativement difficiles à reconstituer le métal liquide, ce qui peut entraîner un grand taux de retrait. De plus, des défauts tels que les cavités de retrait et la porosité de rétrécissement sont facilement formés dans des parois épaisses, ce qui affecte en outre le taux de retrait.
Complexité de forme: Pour les pièces moulées avec des formes complexes, le taux de retrait changera en raison du taux de refroidissement inégal de chaque partie et de la restriction mutuelle pendant le retrait. Par exemple, pour les moulages avec des connexions clôturées - et épaisses -, la mince - la partie murale refroidit rapidement et se solidifie d'abord, ce qui limite le rétrécissement épais.
Conditions de moisissure
Raideur: le moule a une rigidité élevée et un mauvais rendement, ce qui entravera le rétrécissement de la coulée, provoquera une contrainte à l'intérieur de la coulée et réduira le taux de retrait réel. Cependant, dans ce cas, la coulée est sujette à des défauts tels que des fissures.
Conductivité thermique: Le moule a une bonne conductivité thermique, qui accélérera le taux de refroidissement de la coulée, ce qui fait que la surface de la coulée se rétrécit rapidement et l'intérieur se rétrécissait lentement, ce qui peut entraîner un rétrécissement inégal et affecter le taux de rétrécissement.
Paramètres de processus versant
Température de versement: une température de versement trop élevée augmentera la surchauffe du métal liquide, entraînant une augmentation du retrait du liquide, et augmentera également la température du moule, affectant le taux de refroidissement et le processus de rétrécissement de la coulée.
Vitesse de versement: Si la vitesse de versement est trop rapide, le flux du métal fondu dans le moule sera instable, provoquant une surchauffe locale, affectant le processus de solidification et l'uniformité du rétrécissement; Si la vitesse de versement est trop lente, le métal fondu peut refroidir trop rapidement pendant le processus de remplissage, ce qui n'est pas propice à la supplémentation du métal liquide du retrait.
2. La relation causale entre les défauts de fissure et le retrait dans les pièces moulées en acier
La contrainte de rétrécissement provoque des fissures
Différences de taux de refroidissement: Pendant le processus de refroidissement des pièces moulées en acier, différentes pièces ont des taux de refroidissement différents en raison de facteurs tels que l'épaisseur et la forme. La paroi épaisse se refroidit lentement, se rétrécit plus tard et est à l'état de traction; La paroi fine se refroidit rapidement, se solidifie et rétrécit d'abord et produit une contrainte de traction sur la paroi épaisse. Lorsque cette contrainte de traction dépasse la limite de résistance de l'acier coulé, des fissures se produiront.
Contrainte de changement de phase: l'acier coulé subira un changement de phase pendant le refroidissement, comme la transformation de l'austénite en martensite, et le volume se développera. Si les parties solidifiées environnantes restreignent cette expansion, un stress tissulaire sera généré. La superposition du stress tissulaire et du stress de rétrécissement augmente la possibilité de fissures.
L'obstruction du rétrécissement provoque des fissures
Moule et obstruction du noyau: si le moule et le noyau ont une rigidité élevée et un mauvais rendement, il gênera le retrait de la coulée en acier. Par exemple, lors de l'utilisation d'un moule métallique pour la coulée, le moule métallique a une rigidité élevée et la coulée est soumise à une grande résistance lors du rétrécissement, ce qui est facile à provoquer une concentration de contrainte à l'intérieur de la coulée. Lorsque la contrainte dépasse la résistance du matériau, les fissures apparaîtront.
Conception déraisonnable de la structure de coulée: s'il y a des changements soudains de l'épaisseur de la paroi et des angles nets dans la structure de la coulée, le retrait sera inégal. Dans ces parties, la contrainte générée par le rétrécissement ne peut pas être libérée en douceur et est facile à concentrer, entraînant des fissures.
Les défauts des pores de retrait provoquent des fissures
Cavités de rétrécissement et porosité de rétrécissement: Pendant le processus de solidification et de rétrécissement des moulages en acier, si le métal liquide est insuffisamment complété, des cavités de rétrécissement et une porosité de rétrécissement se forment. Ces défauts des pores affaibliront la zone de portage effective de la coulée et augmenteront le stress local. Dans le processus de refroidissement ou d'utilisation ultérieur, la contrainte est concentrée autour des pores, ce qui est facile à provoquer des fissures et à se dilater.
2. Comment réduire le retrait des pièces moulées en acier?
Optimiser la composition chimique
Ajustez la teneur en carbone. En ce qui concerne la réalisation des performances de la coulée, augmentez de manière appropriée la teneur en carbone et utilisez l'expansion de graphitisation pour compenser le retrait.
Augmentez raisonnablement la teneur en silicium pour améliorer la fluidité de l'acier fondu, ce qui est propice à la compensation de rétrécissement pendant la solidification et réduit le retrait.
Contrôler le processus de versement
Contrôler strictement la température de versement. Sur le point d'assurer la fluidité de l'acier fondu, essayez de réduire la température de versement et de réduire le retrait du liquide.
Optimisez la vitesse de versement et utilisez une vitesse de versement appropriée pour garantir que l'acier fondu remplit le moule en douceur, en évitant le piégeage du gaz et provoquant une surchauffe locale.
Améliorer la conception structurelle des pièces moulées
Essayez de faire l'épaisseur de la paroi de l'uniforme de coulée pendant la conception, évitez les changements soudains de l'épaisseur de la paroi et réduisez la différence de rétrécissement provoquée par un refroidissement inégal.
Réglez des contremarches raisonnables dans les parties épaisses et grandes de la coulée pour fournir suffisamment de métal liquide pour compléter le retrait.
Sélectionnez des matériaux et processus de coulée appropriés
Sélectionnez des matériaux de coulée avec un bon rendement, comme le sable en résine, pour réduire l'obstruction de la coulée au rétrécissement de la coulée.
Préchauffer le moule pour réduire la différence de température entre la coulée et le moule, rendre le processus de refroidissement uniforme et réduire la contrainte de rétrécissement.
Renforcer le contrôle du processus de solidification
Utilisez des méthodes de refroidissement appropriées, telles que le réglage du fer froid dans le moule pour accélérer la vitesse de refroidissement locale de la coulée, obtenir une solidification séquentielle et favoriser la compensation de retrait du métal liquide.
Vibrer ou remuer de manière appropriée pour briser les dendrites dans le métal fondu au début de la solidification, augmenter la fluidité du métal liquide et faciliter la compensation de retrait.
