Les contraintes suivantes seront générées lorsque la coulée se solidifie:
Casting Thermal Stress
Causes de la coulée stress thermique
Structure de coulée et facteurs de taille
Différence d'épaisseur de paroi: L'épaisseur de la paroi de chaque partie de la coulée est différente. La paroi épaisse se dissipe la chaleur lentement et le refroidissement et le rétrécissement sont en retard. La fine paroi se refroidit rapidement et se rétrécit en premier. La partie de la paroi mince qui refroidisse rapidement produira une contrainte de traction sur la partie de la paroi épaisse, et la partie de la paroi épaisse produira une contrainte de compression sur la partie de la paroi mince, formant ainsi une contrainte thermique.
Forme complexe: les pièces moulées avec des formes complexes, telles que celles avec des boss, des côtes et d'autres structures, sont mutuellement contraints et ne peuvent pas être effectuées librement pendant le refroidissement et le rétrécissement. Le rétrécissement de différentes parties s'influe les uns aux autres, entraînant une contrainte thermique.
Différences dans les propriétés physiques thermiques des matériaux
Caractéristiques des matériaux des pièces moulées: différents matériaux de moulage ont des propriétés physiques thermiques différentes telles que la conductivité thermique et une capacité thermique spécifique. Les matériaux à conductivité thermique élevée se dissipent rapidement la chaleur et rétrécissent rapidement lors du refroidissement; Les matériaux à faible conductivité thermique sont le contraire. Cette différence de propriétés physiques thermiques entraînera différentes vitesses de refroidissement dans différentes parties de la coulée, qui produiront à son tour une contrainte thermique.
Influence des matériaux de coulée: Les propriétés thermiques des matériaux de coulée affecteront également le processus de refroidissement des pièces moulées. Si la conductivité thermique de la coulée est grande, la surface de la coulée en contact avec la coulée dissipera rapidement la chaleur, tandis que la chaleur interne dissipera lentement la chaleur, provoquant une différence de température entre la surface et l'intérieur de la coulée, formant une contrainte thermique.
Conditions de refroidissement et facteurs environnementaux
Medium de refroidissement inégal: Pendant le processus de refroidissement, si le milieu de refroidissement (comme l'air, l'eau, etc.) est inégalement réparti autour de la coulée, il provoquera différentes vitesses de refroidissement dans différentes parties de la coulée. Par exemple, lorsqu'il est refroidi par air, le côté au vent de la coulée se refroidit rapidement et le côté sous-vent se refroidit lentement, produisant ainsi une contrainte thermique.
Changements dans la température ambiante: la température ambiante dans la fonderie est instable. Pendant le processus de refroidissement de la coulée, la fluctuation de la température ambiante affectera la vitesse de dissipation de la chaleur de la coulée, provoquant un refroidissement incohérent et un rétrécissement de diverses parties de la coulée, entraînant une contrainte thermique.
Impact de la contrainte thermique des pièces moulées sur la qualité de la moulage
Provoque une déformation
La contrainte thermique provoquera un retrait inégal de la coulée pendant le processus de refroidissement, provoquant ainsi la déformation de la coulée. Par exemple, dans certaines pièces moulées plates, la contrainte thermique générée par différentes vitesses de refroidissement de la surface et le centre peut provoquer une déformation et une déformation de la plaque plate, affectant la précision dimensionnelle et la qualité de l'apparence de la coulée, et l'augmentation de la difficulté et du coût du traitement ultérieur.
Cause de fissuration
Lorsque la contrainte thermique dépasse la limite de résistance du matériau de coulée, la coulée se fissure. Les fissures thermiques sont généralement formées à des températures élevées au cours de la période de solidification tardive, avec des formes tortueuses, de larges lacunes et des couleurs oxydées à la surface. Des fissures froides se forment à des températures plus basses en raison de la superposition de la contrainte thermique et de la contrainte de changement de phase. Les fissures sont petites, continues et droites, et il n'y a pas de couleur oxydée à la surface. Les fissures réduiront sérieusement les propriétés mécaniques et l'étanchéité de la coulée, ce qui fait les déchets de coulée.
Réduire les propriétés mécaniques
La contrainte thermique provoquera des défauts microscopiques à l'intérieur de la coulée, tels que la distorsion du réseau et les dislocations. Ces défauts entraveront le mouvement des dislocations et réduiront la résistance et la ténacité du matériau. Dans le même temps, la contrainte thermique peut également provoquer une structure interne inégale de la coulée, réduisant davantage les propriétés mécaniques complètes de la coulée, et il est facile d'être endommagé à la concentration de contrainte lors des charges.
Provoque un stress résiduel
Si la contrainte thermique générée pendant le processus de solidification n'est pas complètement libérée, elle existera dans la coulée sous forme de contrainte résiduelle. La contrainte résiduelle rendra la coulée dimensionnellement instable en raison de la redistribution des contraintes pendant le traitement et l'utilisation ultérieurs, affectant la précision de l'assemblage et les performances des pièces. De plus, le stress résiduel sera superposé à la contrainte de travail, réduisant la résistance à la fatigue et la résistance à la corrosion du stress de la coulée.
Contrainte de changement de phase des pièces moulées
Causes de la formation de la contrainte de changement de phase dans les pièces moulées:
Caractéristiques du changement de phase en alliage
Changement de volume spécifique: lorsque l'alliage subit un changement de phase pendant la solidification, les volumes spécifiques de différentes phases sont généralement différents. Par exemple, dans les alliages de carbone de fer, lorsque l'austénite se transforme en martensite, le volume spécifique à la martensite est important et l'expansion du volume se produit pendant le changement de phase. Si les changements de phase de diverses parties de la coulée ne sont pas synchronisés, l'expansion de la première partie modifiée de phase produira une contrainte de compression sur la pièce non phase à transaction, et la pièce non phase-transformée produira une contrainte de traction sur la partie modifiée en phase, formant ainsi la contrainte de changement de phase.
Chaleur latente du changement de phase: La chaleur latente du changement de phase sera libérée ou absorbée pendant le changement de phase, ce qui affectera le champ de température local de la coulée. La libération de la chaleur latente du changement de phase augmentera la température de la pièce, ralentira la vitesse de refroidissement, et la différence de refroidissement avec les parties environnantes entraînera un retrait incohérent, qui produira ensuite le stress du changement de phase.
Différence dans les conditions de refroidissement
Différentes taux de refroidissement: lors du refroidissement différentes parties de la coulée, les taux de refroidissement sont différents en raison de différentes conditions de dissipation de chaleur. Le changement de phase de la pièce avec refroidissement rapide est terminé en premier, et le changement de phase de la pièce avec un refroidissement lent est retardé. Cette asynchronicité du changement de phase provoque des changements de volume inégaux à l'intérieur de la coulée, générant ainsi une contrainte de changement de phase. Par exemple, la surface de la coulée se refroidit rapidement, tandis que l'intérieur se refroidit lentement. Le changement de phase de la surface et de l'intérieur n'est pas synchronisé, ce qui entraînera une contrainte de changement de phase.
Effet du gradient de température: il y a un gradient de température à l'intérieur de la coulée, et le processus de changement de phase en alliage dans différentes zones de température est différent. Le changement de phase dans la zone de température élevée est retardé et le changement de phase dans la zone de faible température est effectué en premier. L'ordre du changement de phase provoque une interaction entre les pièces, formant la contrainte de changement de phase.
