Composition chimique inégale
Sévégation de la composition: Pendant le processus de coulée, en raison de la complexité du processus de solidification, la ségrégation de la composition chimique est susceptible de se produire dans la coulée. Les produits de température de phase et de changement de phase des alliages dans différentes zones de composition chimique sont différents, et le changement de volume pendant le changement de phase est également différent. Cette différence provoque une contrainte de changement de phase entre différentes parties.
Influence des éléments d'impureté: la présence d'éléments d'impureté modifiera les caractéristiques du changement de phase de l'alliage. Les impuretés peuvent entraver ou promouvoir le processus de changement de phase, provoquant différents comportements de changement de phase dans différentes parties de l'alliage, générant ainsi une contrainte de changement de phase.
Influence du stress de changement de phase de coulée sur la qualité de la coulée
Conduisant à une précision dimensionnelle réduite
La contrainte de changement de phase entraînera des changements de volume inégaux dans la coulée pendant le processus de changement de phase, entraînant des changements dans les dimensions globales ou locales de la coulée et des écarts dimensionnels. Par exemple, dans certaines pièces coulées de précision, les changements dimensionnels causés par la contrainte de changement de phase peuvent rendre les pièces incapables de répondre aux exigences d'assemblage et d'augmenter le taux de rebut.
Provoque la fissuration des pièces moulées
Lorsque la contrainte de changement de phase dépasse la limite de résistance du matériau de coulée à la température correspondante, les fissures apparaîtront dans la coulée. La génération de fissures provoquera non seulement des défauts de l'apparition de la coulée, mais plus sérieusement, il réduira considérablement les propriétés mécaniques et la durée de vie de la coulée, ce qui facilite le casting de rompre la fissure lorsqu'elle est sous charge, entraînant une défaillance de l'ensemble du composant.
Provoque une organisation inégale
Le stress du changement de phase affecte la transformation organisationnelle à l'intérieur du moulage, ce qui rend l'organisation métallographique de diverses parties de la coulée inégale. Par exemple, dans certaines pièces moulées en acier en alliage, la contrainte de changement de phase peut provoquer la formation de grains grossiers dans certaines zones, tandis que les grains fins se forment dans d'autres domaines. Différentes tailles de grains et morphologies organisationnelles feront des propriétés mécaniques de la coulée anisotrope, réduisant les performances complètes de la coulée.
Génère un stress résiduel
Si la contrainte de changement de phase n'est pas complètement libérée après le refroidissement de la coulée, il existera dans la coulée sous forme de stress résiduel. La contrainte résiduelle rendra la coulée dimensionnellement instable en raison de la redistribution du stress pendant le traitement et l'utilisation ultérieurs, affectant la rétention de précision des pièces. De plus, le stress résiduel sera également superposé à la stress de travail, réduisant la résistance à la fatigue et la résistance à la corrosion du stress de la coulée, ce qui rend la coulée plus sujette aux fissures de fatigue et à la fissuration de la corrosion du stress pendant l'utilisation.
Stress de retrait de coulée
Causes de stress de rétrécissement dans les pièces moulées
Retrait du métal liquide
Changement de volume: Pendant le processus de refroidissement de la température de versement à la température de solidification, le métal liquide se rétrécira sous forme liquide et le volume diminuera progressivement. Lorsque le métal liquide coule et remplit le moule, s'il est limité par le moule, le noyau, etc. et ne peut pas rétrécir librement, une contrainte sera générée à l'intérieur du métal liquide.
Processus de remplissage: Pendant le processus de remplissage, il y a un frottement entre le métal liquide et la paroi du moule, ainsi que la résistance à l'écoulement du métal liquide dans la cavité du moule, qui entravera le retrait libre du métal liquide, générant ainsi une contrainte de rétrécissement.
Retrait de solidification
Retrait du changement de phase: lorsque le métal se solidifie, il passe du liquide au solide, et un rétrécissement du volume se produira. Par exemple, lorsque le métal pur se solidifie, la formation de structure cristalline rendra les atomes plus étroitement disposés, entraînant une diminution du volume. Lorsque les alliages se solidifient, le retrait est plus compliqué en raison de la transition de plusieurs phases. Si le retrait est entravé, une contrainte sera générée.
Ordre de solidification: Pour les pièces moulées avec des formes complexes et une épaisseur de paroi inégale, l'ordre de solidification de différentes parties est différent. La partie qui se solidifie d'abord gênera le rétrécissement de la pièce qui se solidifie plus tard, et la partie qui se solidifie plus tard générera plus tard une contrainte de traction sur la partie qui se solidifie d'abord lors du rétrécissement, formant ainsi le contraintes de retrait.
Retrait à l'état solide
Expansion thermique et contraction: après la solidification de la coulée, alors qu'elle continue de se refroidir à température ambiante, le métal solide rétrécira en raison du principe de l'expansion thermique et de la contraction. À ce stade, le casting a déjà une certaine force et rigidité. Si le retrait est limité par le moule, noyau, la structure de la coulée elle-même ou d'autres facteurs externes, une contrainte de retrait sera générée.
Contraintes structurelles: La conception structurelle de la coulée affectera son retrait à l'état solide. Par exemple, les pièces moulées avec des structures complexes, telles que celles avec des côtes renforcées, des boss, etc., sont mutuellement contraints et ne peuvent pas rétrécir librement pendant la contraction à l'état solide, qui produira un grand stress de retrait.
Influence des moules et des noyaux
Mauvaise renforcement: la renoncement des moules et des noyaux fait référence à leur capacité à se déformer à mesure que la coulée se rétrécit, réduisant ainsi la capacité de gêner le rétrécissement de la coulée. Si la renonciabilité du moule et du noyau n'est pas bonne, comme l'utilisation d'un matériau avec une plus grande rigidité ou une compacité trop élevée, elle entravera sérieusement le rétrécissement de la coulée, entraînant une contrainte de retrait accrue.
Résistance résiduelle: Pendant le processus de refroidissement de la coulée, de l'adhésion ou du frottement peut se produire entre le moule et le noyau et la coulée, ce qui augmentera la résistance au rétrécissement de la coulée et générera du stress de rétrécissement.
Impact de la contrainte de rétrécissement des pièces moulées sur la qualité des coulées:
Provoquer une déviation dimensionnelle
La contrainte de rétrécissement entraînera un retrait inégal de la coulée pendant le processus de refroidissement, entraînant une déviation entre la taille de la coulée et la taille de la conception. Pour les pièces moulées avec des exigences de haute précision, telles que les lames du moteur d'avion, une déviation dimensionnelle peut rendre les pièces incapables de répondre aux exigences d'assemblage et affecter les performances de l'équipement entier.
Les pièces moulées avec des formes complexes ont différentes contraintes de rétrécissement dans différentes parties, ce qui fera que la coulée se tordre et se déforme, augmentant davantage l'écart dimensionnel.
Cause de casting fissure
Lorsque la contrainte de rétrécissement dépasse la limite de résistance du matériau de coulée, la coulée se fissure. Les microfissures deviendront une source de concentration de stress, se développent progressivement dans une utilisation ultérieure et réduiront la capacité d'appui de la coulée.
Les fissures de surface affectent la qualité d'apparence de la coulée, tandis que les fissures internes sont difficiles à détecter et provoqueront une rupture soudaine pendant l'utilisation, entraînant de graves conséquences. Par exemple, les fissures dans le bloc de cylindre d'un moteur de voiture peuvent provoquer une défaillance du moteur.
