كيف الشقوق في شكل المسبوكات? أسباب, وقاية, الحلول

مقدمة

صب تعتبر الشقوق من أكثر العيوب انتشارًا وتدميرًا في صناعة صب المعادن.

أنها تهدد بشدة السلامة الهيكلية, الاستقرار الأبعاد, الأداء الميكانيكي وسلامة الخدمة لمكونات الزهر, مما يؤدي إلى ارتفاع معدلات الخردة, زيادة تكاليف الإنتاج وتقصير عمر خدمة المعدات.

في إنتاج الصب الصناعي, يتم تصنيف الشقوق علميا إلى نوعين حصريين على أساس مرحلة التكوين, آلية مجهرية, السمات المورفولوجية وحالة الإجهاد: تشققات ساخنة (الدموع الساخنة) و الشقوق الباردة (الدموع الباردة).

تحدث الشقوق الساخنة في مرحلة التصلب النهائية للمعدن المنصهر, بينما تتشكل الشقوق الباردة بعد التصلب الكامل أثناء مرحلة التبريد المرنة ذات درجات الحرارة المنخفضة.

يختلف نوعي العيوب بشكل كبير في التشكل العياني, وضع التوسع المجهري, الأسباب الجذرية وأنظمة السبائك الحساسة.

يعد الفهم المنهجي لآليات تشكيلها واستراتيجيات الحل المستهدفة أمرًا ضروريًا لمهندسي المسبك لتحسين عمليات الصب, القضاء على عيوب الشقوق وتحسين معدل إنتاج المسبوكات عالية الجودة.

توضح هذه المقالة الخصائص كاملة الأبعاد, مبادئ التكوين, العوامل المحفزة الرئيسية والوقائية الموحدة & الحلول العلاجية لصب الشقوق الساخنة والشقوق الباردة.

1. الشقوق الساخنة: آلية التشكيل, الخصائص والحلول

الشقوق الساخنة هي عيوب نموذجية في الصب عند درجة حرارة عالية والتي تظهر عند مرحلة التصلب المتأخرة أو مباشرة بعد التصلب, عندما تحتفظ سبيكة الصب بقوة منخفضة للغاية وصلابة بلاستيكية ضعيفة.

وهي شائعة في المسبوكات الفولاذية, مصبوبات الحديد القابلة للطرق ومسبوكات السبائك خفيفة الوزن, وهي مدفوعة بشكل أساسي بضغط الانكماش غير المخفف والضغط الحراري أثناء التصلب.

الخصائص المورفولوجية والهيكلية النموذجية

تمتلك الشقوق الساخنة سمات بصرية ومجهرية فريدة تميزها عن الشقوق الباردة:

شكل ماكرو:

خطوط الكراك ملتوية, غير منتظمة وغير متساوية في السمك, تقديم فتحة خارجية واسعة وتضييق القسم الداخلي تدريجيًا مع تمزق نموذجي, حالة الكسر "المتصلة جزئيًا"..

ميزات الأكسدة السطحية:

تشكل أسطح التشققات طبقات أكسيد مميزة بدون بريق معدني.
تظهر الشقوق الساخنة في صب الفولاذ باللون الأسود تقريبًا, بينما تظهر شقوق سبائك الألومنيوم لونًا رماديًا باهتًا بسبب الأكسدة في درجات الحرارة العالية.

وضع التوسع المجهري:

تنبت الشقوق الساخنة وتتوسع على طول حدود الحبوب, وهي ميزة تحديد الهوية المجهرية الأساسية.

تصنيف:

وتنقسم إلى شقوق ساخنة خارجية وشقوق ساخنة داخلية.
تظهر الشقوق الخارجية على سطح الصب, موزعة في الغالب في زوايا حادة, التحولات المفاجئة في سمك الجدار والمناطق التي تتركز فيها الضغوط مع التصلب المحلي البطيء, وقد يخترق المقطع العرضي للصب بأكمله في الحالات الشديدة.
تتشكل الشقوق الساخنة الداخلية في منطقة التصلب النهائية داخل المسبوكات, مصحوبة بهياكل بلورية شجرية, ونادرا ما تمتد إلى السطح الخارجي.

آلية التشكيل الأساسية

بعد صب المعدن المنصهر في القالب, تتبدد الحرارة إلى الخارج من خلال جدار القالب, يبدأ التصلب من سطح الصب ويمتد تدريجياً إلى الداخل.

في مرحلة التصلب المتأخرة, تتداخل البلورات التغصنية لتشكل هيكلًا صلبًا وصلبًا وتبدأ في الانكماش الخطي.

في هذه المرحلة, لا يزال هناك طبقة رقيقة من المعدن السائل غير المتصلب بين التشعبات المجاورة.

إذا كان انكماش الهيكل العظمي التغصنى دون عائق تماما, لن يتم توليد أي ضغوط داخلية.

لكن, عندما يتم تقييد الانكماش الصلب بواسطة حواجز خارجية مثل القوالب الرملية, النوى الرملية والاحتكاك العفن, يتراكم إجهاد الشد داخل الصب.

بمجرد أن يتجاوز إجهاد الشد القوة النهائية للسبيكة عند درجات حرارة عالية, يحدث تكسير بين الحبيبات بين التشعبات.

يعتمد حدوث الشقوق الساخنة على تجديد المعدن السائل بعد التشقق.

إذا كان المعدن المنصهر كافيًا يملأ الفجوات المتشققة في الوقت المناسب, لن تتشكل العيوب; إذا كان لا يمكن تجديد الشقوق, سوف تتطور الشقوق الساخنة الدائمة.

السبائك ذات نطاق واسع من درجات حرارة التصلب وخصائص التصلب الشبيهة بالمعجون الإسفنجي تكون عرضة بدرجة كبيرة للتكسير الساخن,

في حين أن السبائك سهلة الانصهار ذات التصلب بدرجة حرارة ثابتة لديها أقل ميل للتشقق الساخن.

العوامل المحفزة الرئيسية

إن تشكل الشقوق الساخنة هو نتيجة مشتركة للتصميم الهيكلي, جودة الصهر ومعلمات عملية الصب:

1. العيوب الهيكلية: سمك الجدار غير متساوي, شرائح داخلية صغيرة جدًا, التفرع المفرط للأجزاء المتداخلة, والإطار الصلب أو الهياكل الضلعية التي تمنع الانكماش الصلب الحر للمسبوكات.
2. عملية غير عقلانية: حجم وموضع غير مناسب لأنظمة البوابات والناهض التي تحد من الانكماش;
   اهتزاز العفن المبكر يؤدي إلى تبريد سريع وغير متساوٍ; قوة العفن المفرطة مع ضعف التشوه.
3. قضايا المواد والتركيب الكيميائي: سبائك ذات معدلات انكماش خطية عالية; الإفراط في عناصر الشوائب منخفضة الذوبان;
   المحتوى الزائد من الكبريت والفوسفور في مصبوبات الفولاذ والحديد الذي يؤدي إلى تدهور المتانة عند درجات الحرارة العالية.

القرار المنهجي والتدابير الوقائية

تحسين التصميم الهيكلي للصب

توحيد التصميم الهيكلي للقضاء على مخاطر تركيز الإجهاد الكامنة: ضمان سمك جدار موحد للمسبوكات, ضع شرائح انتقالية مستديرة في جميع الزوايا الحادة لتخفيف ضغط الانكماش,

واعتماد هياكل منحنية لسبائك العجلات لإطلاق مقاومة الانكماش بشكل فعال.

تحسين جودة صهر السبائك المنصهرة

اعتماد عمليات التكرير والتفريغ لإزالة شوائب الأكسيد والغاز المذاب في المعدن المنصهر, تنقية البنية المجهرية للسبائك.

رقابة صارمة على محتوى الشوائب الضارة مثل الكبريت والفوسفور, وتجنب مراحل الانصهار المنخفضة المفرطة لتحقيق الاستقرار في قوة درجة الحرارة العالية واللدونة للسبائك.

تحسين معلمات عملية الصب

تنفيذ مبدأ التصلب المتزامن لموازنة معدل التبريد لجميع أجزاء الصب وتقليل فروق الضغط الحراري.

تصميم أبعاد وتخطيط معقول للبوابات والناهضات لتجنب عرقلة الانكماش.

تمديد وقت الاحتفاظ بالمسبوكات في القالب الرملي لتحقيق توزيع موحد لدرجة الحرارة وتقليل الإجهاد الحراري الداخلي.

تحسين تشوه قوالب الرمل ونوى الرمل, قم بإزالة أوزان تثبيت القالب وأجهزة التثبيت مسبقًا,

وحفر رمل صب زائد عن الحاجة جزئيًا للمسبوكات الكبيرة لتقليل مقاومة الانكماش.

توحيد عملية ما بعد الصب

تجنب الاصطدام, قذف والاهتزاز العنيف أثناء الهز, التنظيف والتعامل لمنع التمزق الثانوي للمسبوكات ذات درجة الحرارة العالية.

2. الشقوق الباردة: آلية التشكيل, الخصائص والحلول

الشقوق الباردة هي عيوب هيكلية منخفضة الحرارة تتشكل بعد تصلب الصب بالكامل وتبريده إلى حالة مرنة.

تحدث عندما يتجاوز إجهاد الشد المحلي للصب القوة النهائية للسبيكة في درجة حرارة الغرفة, وتتوزع بشكل رئيسي في مناطق التوتر التي تتركز فيها الضغوط أثناء عملية التبريد.

تمييز السمات المورفولوجية والمجهرية

الشقوق الباردة لها خصائص مختلفة تماما عن الشقوق الساخنة, تمكين التعرف البصري والمجهري الدقيق:

• التشكل الكلي: الشقوق مستقيمة أو مطوية الشكل وموحدة, عرض نحيف ومتسق, يتميز بخطوط كسر ناعمة وأنيقة.
• حالة الكسر: سطح الكسر نظيف مع بريق معدني واضح أو لون أكسدة طفيف عند درجة حرارة منخفضة, بدون الطبقة المؤكسدة الخشنة من الشقوق الساخنة.
• الوضع المجهري: تتوسع الشقوق الباردة بطريقة عبر الحبيبية, اختراق المقطع العرضي للصب بالكامل بدلاً من الانتشار على طول حدود الحبوب, وهو الفرق الأكثر أهمية عن الشقوق الساخنة.

آلية التشكيل

بعد التصلب الكامل, يدخل الصب مرحلة التبريد المرنة.

تؤدي سرعة التبريد غير المتساوية عبر الأجزاء الهيكلية المختلفة إلى توليد تدرجات كبيرة في درجات الحرارة, مما يؤدي إلى تشوه انكماش غير متوازن.

مقيد بالهيكل الصلب الخاص بالصب ومقاومة العفن الخارجي, يتراكم إجهاد الشد المتبقي الضخم داخل المكون.

عندما يتجاوز إجهاد الشد المحلي عائد درجات الحرارة المنخفضة وقوة الشد لمادة السبائك, يحدث كسر عبر الحبيبات, تشكيل الشقوق الباردة.

العوامل المحفزة الرئيسية

هيكل الصب غير معقول

يؤدي التفاوت الشديد في سمك الجدار إلى انكماش التبريد بشكل غير متناسق; الهياكل المغلقة الصلبة والجدران الرقيقة & الهياكل ذات النواة الكبيرة عرضة لضغط الانكماش المقيد, والتي تتجاوز بسهولة قوة الشد للسبائك وتؤدي إلى التشقق.

تصميم معيب لنظام البوابات والناهض

وضع غير لائق للبوابة (مرتبة في مواقع سميكة الجدار) يؤدي إلى تفاقم الاختلافات في سرعة التبريد وتركيز الإجهاد الحراري.

تمنع الرافعات ذات الحجم الصغير أو الموضوعة بشكل غير صحيح الانكماش الحر للمسبوكات.

إن القوة المفرطة في درجات الحرارة العالية وضعف التشوه في رمل القالب والرمل الأساسي يزيد من مقاومة الانكماش وإجهاد الشد.

التركيب الكيميائي للسبائك غير المؤهل

يزيد المحتوى العالي من الكربون والسبائك من هشاشة السبائك ويقلل من صلابة درجات الحرارة المنخفضة.

محتوى مفرط من الفوسفور (زيادة 0.05%) يعزز بشكل كبير الهشاشة الباردة للمسبوكات الفولاذية.

تعمل العناصر المفرطة المضادة للجرافيت في مصبوبات الحديد الرمادي على زيادة حجم الانكماش وتسبب الشقوق الباردة.

عمليات ما بعد الصب غير القياسية

يؤدي اهتزاز العفن السابق لأوانه والاهتزاز الناتج عن درجات الحرارة العالية إلى التبريد السريع وزيادة الضغط الحادة; الاصطدام الميكانيكي والبثق أثناء التنظيف والتعامل مباشرة يؤدي إلى كسر المسبوكات منخفضة الصلابة.

استراتيجيات الحل والوقاية المستهدفة

تحسين التصميم الهيكلي والعمليات

تحسين توحيد سمك الجدار, إضافة هياكل انتقالية للأجزاء المغلقة الصلبة, والقضاء على تركيز الإجهاد الهيكلي.

إعادة تصميم نظام البوابات والناهض لتجنب عرقلة انكماش الصب وتحقيق التوازن في معدل التبريد للمقاطع السميكة والرقيقة.

تحكم صارم في تكوين السبائك

ضبط نسب عناصر السبائك بدقة, تحد بشكل صارم من محتوى الشوائب الهشة مثل الفوسفور, وتقليل هشاشة المواد الباردة لتحسين صلابة التأثير في درجات الحرارة المنخفضة.

توحيد مواصفات إطلاق القالب والتعامل معه

قم بتمديد وقت الاحتفاظ بالقالب بشكل صحيح لتحقيق تبريد بطيء وموحد للمسبوكات وإطلاق الضغط المتبقي تدريجيًا.

تجنب التأثير الميكانيكي والبثق في إجراءات ما بعد المعالجة.

تنفيذ المعالجة الحرارية لتخفيف التوتر

إجراء المعالجة الحرارية للشيخوخة في الوقت المناسب للمسبوكات ذات إجهاد الصب المتبقي الكبير للتخلص من الإجهاد الداخلي.

قم بإجراء معالجة ثانوية للشيخوخة بعد القطع الصاعد وإصلاح اللحام لمنع التشقق البارد المتأخر.

3. المبدأ الهندسي وراء منع التشققات

إن منع التشققات في المسبوكات ليس مسألة حظ أو تجربة وخطأ. إنها مسألة توازن هندسي.

تتشقق عملية الصب عندما يضطر المعدن إلى تحمل إجهاد الشد في مرحلة تكون فيها قوته منخفضة للغاية, أو عندما يتراكم الضغط المتبقي بشكل أسرع من قدرة المادة على الاسترخاء.

من هذا المنظور, كل صدع هو النتيجة المرئية لعدم التطابق غير المرئي بينهما السلوك الحراري, سلوك التصلب, التقييد الميكانيكي, والإمكانات المادية.

المبدأ الأساسي واضح ومباشر: يجب السماح للصب بالانكماش والتبريد في بيئة خاضعة للرقابة, بطريقة منخفضة المقاومة, مع الحفاظ على التغذية والدعم الهيكلي الكافي خلال المراحل الضعيفة من التصلب والتبريد.

إذا ضاع أي جزء من هذا الرصيد, يصبح التشقق محتملاً.

تشكيل الكراك هو مشكلة الإجهاد, ليست مجرد مشكلة عيب

في ممارسة المسبك, غالبًا ما توصف الشقوق بأنها شقوق ساخنة أو شقوق باردة, ولكن تحت هذه التصنيفات السطحية تكمن الحقيقة الميكانيكية نفسها: يواجه الصب إجهادًا يتجاوز قوته اللحظية.

أثناء التصلب, المعدن صلب جزئيًا وسائلًا جزئيًا. هذه هي المرحلة الأكثر هشاشة على الإطلاق.

تم تشكيل الهيكل العظمي الشجيري, لكنها لم تطور بعد ما يكفي من الليونة لتحمل التشوه الكبير.

إذا كان العفن المحيط, جوهر, نظام الناهض, أو الهندسة تمنع الانكماش الحر, يتركز إجهاد الشد في المنطقة الضعيفة. هذا هو أصل التكسير الساخن.

بعد التصلب, قد يبدو الصب سليمًا تمامًا, ولكن لا تزال هناك تدرجات كبيرة في درجات الحرارة بين السطح والداخل.

كما يبرد الجزء, تنقبض الطبقات الخارجية أولاً بينما يقاوم الجزء الداخلي الأكثر سخونة هذا الانكماش. هذا يولد الإجهاد المتبقي.

إذا لم يتم تخفيف التوتر تدريجياً, يمكن أن تتجاوز درجة حرارة المادة في درجة حرارة الغرفة أو قوة درجة الحرارة المتوسطة وتنتج تشققًا باردًا.

لذا فإن السؤال الهندسي الحقيقي ليس ببساطة "كيف نوقف الشقوق?" بل بالأحرى: كيف نصمم العملية بحيث لا يتراكم الضغط أبدًا بما يتجاوز قوة الصب المؤقتة؟?

يجب أن يتم تصميم الصب كنظام انكماش

الصب ليس جسمًا صلبًا أثناء الإنتاج. وهو الجسم الذي يجب أن يتغير شكله قليلاً وبشكل مستمر عندما يبرد.

التصميم الجيد يدرك ذلك ويعمل مع الانكماش الحراري وليس ضده.

ولهذا السبب يبدأ التصميم المقاوم للتشققات بالبساطة الهندسية والتوحيد الهيكلي:

• يجب أن يكون سمك الجدار متساويًا قدر الإمكان.
• ينبغي تجنب التغييرات المفاجئة في القسم.
• يجب استبدال الزوايا الداخلية الحادة بأنصاف أقطار سخية.
• تقاطعات الأضلاع, الرؤساء, ويجب تخفيف الشفاه بدلاً من أن تكون مفاجئة.
• يجب تفكيك الإطارات الصلبة الطويلة أو إعادة تصميمها للسماح بالانكماش.
• لا ينبغي عزل المقاطع الثقيلة عن المقاطع الرقيقة بدون استراتيجية انتقالية.

عندما تكون الهندسة قاسية وغير منتظمة, يتصرف الصب مثل هيكل به مكثفات إجهاد مدمجة.

والنتيجة ليست مجرد زيادة خطر التشقق, ولكن أيضًا التصلب غير المتكافئ, النقاط الساخنة المحلية, صعوبة التغذية, وتراكم الضغوط المتبقية.

بعبارة أخرى, الهندسة السيئة تخلق سلسلة من الإخفاقات.

وبالتالي فإن تصميم الصب المقاوم للتشقق يتعامل مع الانكماش باعتباره متطلبًا وظيفيًا, ليس مصدر إزعاج. يجب السماح للجزء بالتعاقد بشكل متوقع.

يجب السيطرة على التصلب, وليس مجرد تسارع

العديد من مشاكل العملية تأتي من سوء فهم معدل التبريد. الأسرع ليس دائمًا أفضل. ما يهم ليس أقصى سرعة التبريد, لكن تبريد موحد ومنسق.

إذا تصلبت منطقة واحدة في وقت أبكر بكثير من الأخرى, تصبح المنطقة المتصلبة مبكرًا قشرة صلبة بينما الجزء المتبقي لا يزال ينكمش أو يتغذى.

هذا الخلل يخلق إجهاد الشد. إذا تم حظر التغذية أو تقييد القشرة, يتبع التكسير.

لهذا السبب, يجب أن يفهم المصمم نمط التصلب الخاص بالصب:

• أين هي المناطق الأخيرة للتجميد?
• أين سيتشكل المركز الحراري?
• ما هي المناطق التي ستشهد أعلى درجات ضبط النفس؟?
• أين يمكن للمعدن السائل أن يغذي الانكماش؟?
• أين ستكون القشرة رقيقة وضعيفة خلال المرحلة النهائية?

تحاول عملية الصب القوية إنشاء نمط تصلب متعمد ويمكن التنبؤ به.

اعتمادا على سبيكة والهندسة, قد يعني هذا التصلب الاتجاهي نحو الناهضين, أو في بعض الحالات التصلب شبه المتزامن لتقليل الإجهاد التفاضلي.

المفتاح هو الاتساق. التصلب غير المنضبط يخلق تدرجات الإجهاد; التصلب المتحكم فيه يديرهم.

يجب أن يدعم القالب واللب الشكل, لا تعارض الانكماش

يجب أن يحتفظ القالب بشكل الصب أثناء الصب والتصلب الأولي, ولكن بعد ذلك لا ينبغي أن يتصرف مثل المشبك الصلب.

إذا كان القالب الرملي أو اللب ذو قوة زائدة, ضعف الانهيار, أو عدم كفاية السلوك الناتج عن درجات الحرارة العالية, فهو يقاوم الانكماش ويحول الانكماش الحراري إلى إجهاد الشد.

هذا هو أحد أكثر مصادر التشقق التي يتم إغفالها. القالب "الجيد جدًا" بمعنى أنه جامد جدًا يمكن أن يكون ضارًا.

يوفر نظام القالب المثالي مزيجًا متوازنًا من:

• استقرار الأبعاد أثناء الصب,
• مقاومة التآكل الكافية,
• الانهيار الكافي بعد التصلب,
• وضبط النفس المنخفض أثناء الانكماش.

التصميم الأساسي مهم بشكل خاص في المسبوكات المجوفة أو على شكل صندوق.

نواة كبيرة جدًا, صعب للغاية, أو يمكن أن تصبح قوية جدًا دعامة ميكانيكية داخل الجزء.

كما ينقبض المعدن حوله, يتركز الإجهاد في الجدران. إذا كان الإجهاد الناتج يتجاوز قوة السبيكة, الشقوق الصب, في كثير من الأحيان بطريقة تبدو غير مفسرة.

وبالتالي فإن الوقاية من التشققات الهندسية لا تتطلب فقط مواصفات معدنية, ولكن مواصفات سلوك العفن. القالب جزء من النظام الميكانيكي.

يجب أن تكون التغذية وضبط النفس متوازنة معًا

غالبًا ما تتم مناقشة الناهضين فقط من حيث تعويض الانكماش, لكن وظيفتها أكثر دقة.

يجب أن يغذي الناهض المعدن إلى مناطق الانكماش, ولكن إذا كان تصميم البوابة والارتفاع يخلق ضبطًا محليًا, قد يصبح أيضًا جزءًا من مشكلة التكسير.

وينبغي لنظام التغذية الجيد:

• توريد المعدن السائل إلى المناطق المتصلبة الأخيرة,
• تجنب محاصرة النقاط الساخنة المعزولة,
• منع تجميد النابضة المبكرة,
• وعدم قفل الصب في مجال ضغط جامد.

إذا تجمدت البوابة في وقت مبكر جدا, يمكن أن يمنع الانكماش الطبيعي للصب.

إذا تم وضع الناهض أو وحدة التغذية بحيث تمنع الانكماش ميكانيكيًا, قد يتمزق الصب بالقرب من منطقة الاتصال.

يعد هذا أمرًا شائعًا بشكل خاص عندما يكون هناك عدم تطابق كبير في الصلابة بين جسم الصب ونظام التغذية المرفق.

المبدأ هنا أمر بالغ الأهمية: من الضروري تغذية المعدن وإطلاق إجهاد الانكماش, لكنهم ليسوا نفس الشيء.

إن العملية التي تتغذى بشكل جيد ولكنها تقيد الانكماش قد لا تزال تتصدع. يجب أن ينجز التصميم كلا الوظيفتين في وقت واحد.

يجب تقليل الضغط المتبقي قبل أن يصبح صدعًا

لا تظهر جميع الشقوق على الفور. تخرج بعض المصبوبات من القالب سليمة وتتشقق لاحقًا أثناء عملية الاهتزاز, تنظيف, الآلات, أو التعامل.

وهذا يعني أن عملية الصب تحتوي على إجهاد متبقي لم يتم إطلاقه بالكامل بعد.

الإجهاد المتبقي لا مفر منه إلى حد ما, ولكن يمكن التحكم في حجمها. الأدوات الهندسية الرئيسية هي:

• تصميم قسم موحد,
• انهيار القالب المناسب,
• التبريد المتحكم به في القالب,
• توقيت الاهتزاز المناسب,
• المعالجة الحرارية لتخفيف التوتر,
• والتعامل الدقيق بعد التصلب.

الغرض من المعالجة الحرارية لتخفيف الضغط ليس تغيير شكل الجزء, ولكن لتقليل الضغط الداخلي إلى مستوى أكثر أمانًا.

للمسبوكات عالية الضغط, وهذا هو الفرق بين الجزء المستقر والكسر المتأخر.

في المسبوكات الكبيرة أو المعقدة, يعد تخفيف الضغط مهمًا بشكل خاص لأن تدرجات درجة الحرارة وتباين القسم عادة ما يكون أكبر.

في مثل هذه الحالات, قد يبدو الصب مستقرًا من حيث الأبعاد بينما لا يزال يحمل ضغوطًا داخلية خطيرة.

بمجرد أن تقوم المعالجة بإزالة سطح الدعم أو فتح مسار ضغط مغلق, يمكن أن يظهر الكراك فجأة.

يجب أن يتطابق اختيار المواد مع الهندسة والعملية

لا تكون عملية مقاومة التشقق ممكنة إلا عندما يكون سلوك السبيكة متوافقًا مع تصميم الأجزاء وعملية المسبك.

بعض السبائك لها نطاقات تصلب أوسع, انخفاض الليونة الساخنة, أو زيادة حساسية الانكماش.

قد تكون هذه السبائك مناسبة تمامًا في شكل هندسي ما، وتكون شديدة العرضة للتشقق في شكل آخر.

وهذا يعني أنه لا يمكن فصل اختيار السبائك عن التصميم. وعلى المهندس أن يأخذ بعين الاعتبار:

• نطاق التصلب,
• حساسية التمزق الساخن,
• الانكماش الخطي,
• ليونة خلال المرحلة شبه الصلبة,
• صلابة بعد التصلب,
• القابلية للعناصر الهشة,
• وتأثير الشوائب مثل الكبريت أو الفوسفور.

تتطلب الهندسة ذات التحولات الحادة وضبط النفس القوي سبيكة أكثر تحملاً للتشققات من سبيكة بسيطة, جزء مقسم بشكل موحد.

على نفس المنوال, قد تتطلب سبيكة ذات حساسية معروفة للتكسير الساخن تعديل البوابات, ضبط النفس أقل, تحسين قابلية انهيار القالب, أو التبريد الذي يتم التحكم فيه بشكل أبطأ.

في الممارسة العملية, لا يتم حل العديد من مشكلات الكراك عن طريق ضبط العملية وحدها. في بعض الأحيان يجب أن تتغير المادة, أو يجب أن يكون التصميم مريحًا ليناسب السلوك الحقيقي للسبيكة.

تعتبر المعالجة بعد التصلب جزءًا من نظام منع التشققات

لا تنتهي عملية منع التشققات عندما يتجمد المعدن. لا يزال من الممكن أن تفشل عملية الصب أثناء عملية الاهتزاز, قطع, طحن, إطلاق النار, أو النقل.

بمجرد ترسيخ الجزء, ربما لا تزال هشة بسبب الضغط المتبقي العالي, صلابة درجة حرارة منخفضة, أو الشقوق الصغيرة المخفية.

لهذا السبب, يجب التعامل مع عمليات ما بعد التصلب كجزء من العملية المعدنية:

• لا ينبغي أن يكون الهز مبكرًا جدًا,
• لا ينبغي إسقاط الأجزاء أو ضربها,
• يجب التحكم في إزالة البوابة,
• يجب أن يتجنب التشغيل الآلي تطبيق القوة المفاجئ,
• ويجب أن يمنع التخزين تكديس الأحمال أو إجهاد الانحناء.

وهذا مهم بشكل خاص للمسبوكات الكبيرة ذات الجدران الرقيقة والمسبوكات الصلبة ذات المسافات الطويلة. قد تبدو هذه الأجزاء قوية ولكنها قد تكون حساسة بشكل مدهش للتأثيرات المحلية أو الانحناء.

4. الاختلافات الأساسية بين الشقوق الساخنة والشقوق الباردة

5. خاتمة

تتشكل الشقوق في المسبوكات بسبب مطالبة المعدن بالانكماش, توسيع, وتبرد تحت ضبط النفس. عندما يخلق هذا التقييد ضغطًا أكبر مما يمكن أن تتحمله السبيكة, صب الدموع بعيدا.

الشقوق الساخنة تظهر أثناء التصلب, عادة مع غير النظامية, يتأكسد, ميزات بين الحبيبية.

الشقوق الباردة تظهر أثناء التبريد اللاحق, عادة أكثر استقامة, نظافة, كسور من خلال السماكة مدفوعة بالإجهاد المتبقي.

العلاج منهجي بنفس القدر: تحسين تصميم الصب, تقليل تركيز التوتر, تحسين التصلب, اختر كيمياء السبائك المناسبة, تحسين قابلية انهيار القالب, التحكم في وقت الاهتزاز, وتطبيق المعالجة الحرارية لتخفيف التوتر عند الحاجة.

في الممارسة العملية, أفضل صب خالي من الشقوق ليس هو "الأقوى" في القالب, ولكن الذي يسمح له بالانكماش في السيطرة, متوازن, وطريقة يمكن التنبؤ بها.