Wie entstehen Risse in Gussteilen?? Ursachen, Verhütung, Lösungen

Einführung

Casting Risse gehören zu den häufigsten und zerstörerischsten Mängeln bei der Herstellung von Metallgussteilen.

Sie gefährden die strukturelle Integrität erheblich, Dimensionsstabilität, mechanische Leistung und Betriebssicherheit von Gusskomponenten, was zu hohen Ausschussraten führt, erhöhte Produktionskosten und verkürzte Lebensdauer der Geräte.

In der industriellen Gussfertigung, Risse werden wissenschaftlich basierend auf dem Entstehungsstadium in zwei verschiedene Typen eingeteilt, mikroskopischer Mechanismus, morphologische Merkmale und Spannungszustand: Heiße Risse (Heiße Tränen) Und kalte Risse (kalte Tränen).

Heißrisse entstehen in der Enderstarrungsphase der Metallschmelze, während sich nach der vollständigen Erstarrung während der tieftemperaturelastischen Abkühlphase Kaltrisse bilden.

Die beiden Defekttypen unterscheiden sich drastisch in der makroskopischen Morphologie, mikroskopischer Expansionsmodus, Ursachen und anfällige Legierungssysteme.

Ein systematisches Verständnis ihrer Entstehungsmechanismen und gezielte Lösungsstrategien sind für Gießereiingenieure unerlässlich, um Gießprozesse zu optimieren, Beseitigen Sie Rissdefekte und verbessern Sie die Ausbeute hochwertiger Gussteile.

In diesem Artikel werden die volldimensionalen Eigenschaften erläutert, Gestaltungsprinzipien, Schlüsselfaktoren und standardisierte Prävention & Sanierungslösungen für den Guss von Heißrissen und Kaltrissen.

1. Heiße Risse: Bildungsmechanismus, Eigenschaften und Lösungen

Heißrisse sind typische Hochtemperatur-Gussfehler, die an der Oberfläche entstehen spätes Erstarrungsstadium oder unmittelbar nach der Erstarrung, wenn die Gusslegierung eine extrem geringe Festigkeit und schlechte plastische Zähigkeit aufweist.

Sie kommen häufig in Stahlgussteilen vor, Gussteile aus Temperguss und Gussteile aus Leichtmetalllegierungen, und werden im Wesentlichen durch nicht abgebaute Schrumpfspannung und thermische Spannung während der Erstarrung bestimmt.

Typische morphologische und strukturelle Merkmale

Heiße Risse besitzen einzigartige visuelle und mikroskopische Merkmale, die sie von kalten Rissen unterscheiden:

Makroform:

Risslinien sind gewunden, unregelmäßig und ungleichmäßig dick, Mit einer weiten Außenöffnung und einem sich allmählich verengenden Innenteil mit einem typischen Riss, „teilweise verbundener“ Bruchzustand.

Oberflächenoxidationsmerkmale:

Rissoberflächen bilden ausgeprägte Oxidschichten ohne metallischen Glanz.
Heiße Risse im Stahlguss erscheinen fast schwarz, während Risse in Aluminiumlegierungen aufgrund der Hochtemperaturoxidation einen matten Grauton aufweisen.

Mikroskopischer Expansionsmodus:

Heiße Risse entstehen und dehnen sich entlang der Korngrenzen aus, Das ist ihr zentrales mikroskopisches Identifikationsmerkmal.

Einstufung:

Unterteilt in äußere Heißrisse und innere Heißrisse.
Auf der Gussoberfläche sind äußere Risse sichtbar, meist an scharfen Ecken verteilt, Abrupte Wanddickenübergänge und Spannungskonzentrationsbereiche mit langsamer lokaler Erstarrung, und kann in schweren Fällen sogar den gesamten Gussstückquerschnitt durchdringen.
In der Enderstarrungszone im Inneren von Gussstücken bilden sich innere Heißrisse, begleitet von dendritischen Kristallstrukturen, und erstrecken sich selten bis zur Außenfläche.

Kernbildungsmechanismus

Danach wird geschmolzenes Metall in die Form gegossen, Die Wärme wird durch die Formwand nach außen abgeleitet, Die Erstarrung beginnt an der Gussoberfläche und breitet sich allmählich nach innen aus.

Im späten Erstarrungsstadium, Dendritische Kristalle überlappen sich, bilden ein starres, festes Skelett und beginnen linear zu schrumpfen.

In dieser Phase, Zwischen benachbarten Dendriten existiert immer noch ein dünner, nicht verfestigter flüssiger Metallfilm.

Wenn die Schrumpfung des dendritischen Skeletts völlig ungehindert verläuft, Es entsteht kein innerer Stress.

Jedoch, wenn die Feststoffschrumpfung durch äußere Barrieren wie Sandformen eingeschränkt wird, Sandkerne und Formreibung, Im Inneren des Gussteils kommt es zu Zugspannungen.

Sobald die Zugspannung die Endfestigkeit der Legierung bei hohen Temperaturen übersteigt, Zwischen Dendriten kommt es zu interkristallinen Rissen.

Das Auftreten von Heißrissen hängt von der Wiederauffüllung mit flüssigem Metall nach der Rissbildung ab.

Wenn genügend geschmolzenes Metall rechtzeitig die rissigen Lücken füllt, Es entstehen keine Mängel; wenn die Risse nicht verfüllt werden können, Es entstehen dauerhafte Heißrisse.

Legierungen mit einem breiten Erstarrungstemperaturbereich und schwammig-pastösen Erstarrungseigenschaften sind sehr anfällig für Heißrisse,

während eutektische Legierungen mit Erstarrung bei konstanter Temperatur die geringste Heißrissneigung aufweisen.

Wichtige auslösende Faktoren

Die Bildung von Heißrissen ist das kombinierte Ergebnis der konstruktiven Gestaltung, Schmelzqualität und Gießprozessparameter:

1. Strukturelle Mängel: Ungleichmäßige Wandstärke, zu kleine Innenfilets, übermäßige Verzweigung überlappender Teile, und starre Rahmen- oder Rippenstrukturen, die ein freies festes Schrumpfen von Gussteilen verhindern.
2. Prozessirrationalitäten: Falsche Größe und Position von Anguss- und Steigrohrsystemen, die die Schrumpfung einschränken;
   vorzeitiges Ausschütteln der Form führt zu schneller und ungleichmäßiger Abkühlung; übermäßige Formfestigkeit bei schlechter Verformbarkeit.
3. Probleme mit Material und chemischer Zusammensetzung: Legierungen mit hohen linearen Schrumpfraten; übermäßige niedrig schmelzende Verunreinigungselemente;
   Übermäßiger Schwefel- und Phosphorgehalt in Stahl- und Eisengussteilen, der die Hochtemperaturzähigkeit beeinträchtigt.

Systematische Lösung und vorbeugende Maßnahmen

Optimieren Sie das Strukturdesign von Gussstücken

Standardisieren Sie das Strukturdesign, um inhärente Spannungskonzentrationsrisiken zu eliminieren: sorgen für eine gleichmäßige Wandstärke der Gussteile, Setzen Sie an allen scharfen Ecken abgerundete Übergangskehlen ein, um Schrumpfungsspannungen abzufedern,

und gekrümmte Speichenstrukturen für Radgussteile verwenden, um den Schrumpfungswiderstand wirksam zu beseitigen.

Verbessern Sie die Schmelzqualität geschmolzener Legierungen

Nutzen Sie Raffinations- und Entgasungsprozesse, um Oxideinschlüsse und gelöstes Gas in geschmolzenem Metall zu entfernen, Reinigen Sie die Mikrostruktur der Legierung.

Kontrollieren Sie streng den Gehalt an schädlichen Verunreinigungen wie Schwefel und Phosphor, und vermeiden Sie übermäßig niedrig schmelzende Phasen, um die Hochtemperaturfestigkeit und Plastizität der Legierung zu stabilisieren.

Optimieren Sie die Parameter des Gießprozesses

Implementieren Sie die Simultanerstarrungsprinzip um die Abkühlgeschwindigkeit aller Gussteile auszugleichen und thermische Spannungsunterschiede zu minimieren.

Entwerfen Sie angemessene Anguss- und Steigleitungsabmessungen und -anordnungen, um Schrumpfungshindernisse zu vermeiden.

Verlängern Sie die Verweilzeit von Gussteilen in der Sandform, um eine gleichmäßige Temperaturverteilung zu erreichen und interne thermische Spannungen zu reduzieren.

Verbessern Sie die Verformbarkeit von Sandformen und Sandkernen, Werkzeugspanngewichte und Befestigungsmittel vorab entfernen,

und überschüssigen Formsand für große Gussteile teilweise ausheben, um den Schrumpfungswiderstand zu verringern.

Standardisieren Sie den Post-Casting-Vorgang

Kollision vermeiden, Extrusion und heftige Vibrationen beim Ausschütteln, Reinigung und Handhabung, um ein sekundäres Reißen von Hochtemperatur-Gussteilen zu verhindern.

2. Kalte Risse: Bildungsmechanismus, Eigenschaften und Lösungen

Kaltrisse sind Strukturfehler bei niedriger Temperatur, die sich bilden, nachdem das Gussstück vollständig erstarrt und in einen elastischen Zustand abgekühlt ist.

Sie treten auf, wenn die lokale Zugspannung beim Gießen die Höchstfestigkeit der Legierung bei Raumtemperatur übersteigt, und verteilen sich während des Abkühlvorgangs überwiegend in spannungsgeprägten Spannungszonen.

Unterscheidung morphologischer und mikroskopischer Merkmale

Kalte Risse haben völlig andere Eigenschaften als heiße Risse, Ermöglicht eine genaue visuelle und mikroskopische Identifizierung:

• Makromorphologie: Risse sind gerade oder faltenförmig und gleichmäßig, schlank und gleichmäßig breit, mit glatten und sauberen Bruchlinien.
• Bruchzustand: Die Bruchfläche ist sauber mit deutlichem Metallglanz oder einer leichten Oxidationsfarbe bei niedriger Temperatur, ohne die grobe Oxidationsschicht heißer Risse.
• Mikroskopischer Modus: Kalte Risse dehnen sich transgranular aus, Es dringt in den gesamten Gussquerschnitt ein, anstatt sich entlang der Korngrenzen auszubreiten, Das ist der wesentlichste Unterschied zu heißen Rissen.

Bildungsmechanismus

Nach vollständiger Erstarrung, Das Gussstück tritt in die Phase der elastischen Abkühlung ein.

Eine ungleichmäßige Abkühlungsgeschwindigkeit verschiedener Strukturteile führt zu erheblichen Temperaturgradienten, Dies führt zu einer ungleichmäßigen Schrumpfverformung.

Eingeschränkt durch die eigene starre Struktur des Gussstücks und den äußeren Schimmelwiderstand, Im Inneren des Bauteils kommt es zu enormen Zugeigenspannungen.

Wenn die lokale Zugspannung die Tieftemperaturstreckgrenze und Zugfestigkeit des Legierungsmaterials übersteigt, Es kommt zu einem transgranulären Bruch, Es bilden sich Kaltrisse.

Hauptinduzierende Faktoren

Unangemessene Besetzungsstruktur

Eine stark ungleichmäßige Wandstärke führt zu einer unregelmäßigen Kühlschrumpfung; starre geschlossene Strukturen und dünnwandig & Strukturen mit großem Kern unterliegen einer eingeschränkten Schrumpfungsbeanspruchung, Dies übersteigt leicht die Zugfestigkeit der Legierung und führt zu Rissen.

Fehlerhaftes Design des Anguss- und Steigrohrsystems

Falsche Anschnittplatzierung (an dickwandigen Stellen angeordnet) verschärft die Abkühlungsgeschwindigkeitsunterschiede und die thermische Spannungskonzentration.

Unterdimensionierte oder falsch positionierte Steigleitungen verhindern das freie Schrumpfen der Gussteile.

Zu hohe Warmfestigkeiten und schlechte Verformbarkeit von Formsand und Kernsand erhöhen zusätzlich die Schwindfestigkeit und Zugspannung.

Unqualifizierte chemische Zusammensetzung der Legierung

Ein zu hoher Gehalt an Kohlenstoff und Legierungselementen erhöht die Sprödigkeit der Legierung und verringert die Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen.

Zu hoher Phosphorgehalt (über 0.05%) Verbessert die Kaltsprödigkeit von Stahlgussteilen deutlich.

Zu viele Antigraphitisierungselemente in Gussstücken aus Grauguss erhöhen das Schrumpfvolumen und führen zu Kaltrissen.

Nicht standardmäßige Post-Casting-Prozesse

Vorzeitiges Ausschütteln der Form und Ausrüsten bei hohen Temperaturen führen zu einer schnellen Abkühlung und einem starken Spannungsanstieg; Mechanische Kollisionen und Extrusionen während der Reinigung und Handhabung führen zu Rissen bei Gussteilen mit geringer Zähigkeit.

Gezielte Lösungs- und Präventionsstrategien

Optimieren Sie Struktur- und Prozessdesign

Optimieren Sie die Gleichmäßigkeit der Wandstärke, Fügen Sie Übergangsstrukturen für starre geschlossene Teile hinzu, und strukturelle Spannungskonzentrationen beseitigen.

Entwerfen Sie das Anguss- und Steigsystem neu, um eine Blockierung der Gussschrumpfung zu vermeiden und die Abkühlgeschwindigkeit dicker und dünner Abschnitte auszugleichen.

Kontrollieren Sie die Legierungszusammensetzung streng

Passen Sie die Legierungselementverhältnisse präzise an, Begrenzen Sie den Gehalt an spröden Verunreinigungen wie Phosphor streng, und reduzieren die Kaltsprödigkeit des Materials, um die Schlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen zu verbessern.

Standardisieren Sie die Formfreigabe- und Handhabungsspezifikationen

Verlängern Sie die Formverweilzeit ordnungsgemäß, um eine langsame und gleichmäßige Abkühlung der Gussteile zu erreichen und Restspannungen schrittweise abzubauen.

Vermeiden Sie mechanische Einwirkungen und Extrusion bei Nachbearbeitungsverfahren.

Führen Sie eine Wärmebehandlung zum Stressabbau durch

Führen Sie bei Gussteilen mit großer Gussrestspannung rechtzeitig eine Alterungswärmebehandlung durch, um innere Spannungen zu beseitigen.

Führen Sie nach dem Schneiden und Schweißen des Steigrohrs eine sekundäre Alterungsbehandlung durch, um eine verzögerte Kaltrissbildung zu verhindern.

3. Das technische Prinzip hinter der Rissvermeidung

Die Vermeidung von Rissen in Gussteilen ist keine Frage von Glück oder Versuch und Irrtum. Es ist eine Frage des technischen Gleichgewichts.

Ein Gussstück reißt, wenn das Metall in einem Stadium, in dem seine Festigkeit zu gering ist, einer Zugbelastung standhalten muss, oder wenn sich Eigenspannungen schneller aufbauen, als das Material sie entspannen kann.

Aus dieser Perspektive, Jeder Riss ist das sichtbare Ergebnis einer unsichtbaren Diskrepanz zwischen ihnen Wärmeverhalten, Verfestigungsverhalten, mechanische Zurückhaltung, und Materialfähigkeit.

Das Grundprinzip ist einfach: Ein Gussstück muss kontrolliert schrumpfen und abkühlen können, widerstandsarme Weise, während gleichzeitig eine ausreichende Versorgung und strukturelle Unterstützung während der empfindlichen Phasen der Erstarrung und Abkühlung aufrechterhalten wird.

Wenn ein Teil dieses Gleichgewichts verloren geht, Risse werden wahrscheinlich.

Rissbildung ist ein Spannungsproblem, nicht nur ein Defektproblem

In der Gießereipraxis, Risse werden oft als Heißrisse oder Kaltrisse beschrieben, Aber hinter diesen oberflächlichen Klassifizierungen verbirgt sich dieselbe mechanische Wahrheit: Das Gussteil erfährt eine Belastung, die seine momentane Festigkeit übersteigt.

Während der Erstarrung, Das Metall ist teilweise fest und teilweise flüssig. Dies ist die fragilste Phase von allen.

Das dendritische Skelett hat sich gebildet, aber es hat noch nicht genügend Duktilität entwickelt, um große Verformungen zu tolerieren.

Wenn die Umgebung schimmelt, Kern, Steigsystem, oder die Geometrie verhindert eine freie Kontraktion, Die Zugspannung konzentriert sich in der Schwachzone. Das ist der Ursprung der Heißrissbildung.

Nach der Verfestigung, Der Guss kann vollkommen solide erscheinen, Zwischen der Oberfläche und dem Inneren bestehen jedoch immer noch große Temperaturgradienten.

Während das Teil abkühlt, Die äußeren Schichten ziehen sich zuerst zusammen, während das heißere Innere dieser Kontraktion Widerstand leistet. Dadurch entsteht Eigenspannung.

Wenn der Stress nicht allmählich abgebaut wird, Es kann die Raumtemperatur- oder Zwischentemperaturfestigkeit des Materials überschreiten und zu Kaltrissen führen.

Die eigentliche technische Frage lautet also nicht einfach: „Wie verhindern wir Risse?“?” sondern vielmehr: Wie gestalten wir den Prozess so, dass die Spannung nie über die vorübergehende Festigkeit des Gussteils hinaus ansteigt??

Der Guss muss als Schrumpfanlage ausgelegt sein

Ein Gussteil ist bei der Herstellung kein starres Objekt. Es handelt sich um einen Körper, der beim Abkühlen seine Form kontinuierlich und leicht verändern muss.

Gutes Design erkennt dies und arbeitet mit der thermischen Kontraktion statt dagegen.

Aus diesem Grund beginnt risssicheres Design mit geometrischer Einfachheit und struktureller Einheitlichkeit:

• Die Wandstärke sollte möglichst gleichmäßig sein.
• Plötzliche Abschnittswechsel sollten vermieden werden.
• Scharfe Innenecken sollten durch großzügige Radien ersetzt werden.
• Schnittpunkte der Rippen, Chefs, und Flansche sollten weich und nicht abrupt sein.
• Lange starre Rahmen sollten aufgebrochen oder neu gestaltet werden, um eine Kontraktion zu ermöglichen.
• Schwere Abschnitte sollten nicht ohne Übergangsstrategie von dünneren Abschnitten isoliert werden.

Wenn die Geometrie steif und unregelmäßig ist, Das Gussstück verhält sich wie eine Struktur mit eingebauten Spannungskonzentratoren.

Die Folge ist nicht nur ein erhöhtes Rissrisiko, aber auch ungleichmäßige Erstarrung, lokalisierte Hotspots, Schwierigkeiten beim Füttern, und Eigenspannungsakkumulation.

Mit anderen Worten, Eine schlechte Geometrie führt zu einer Kaskade von Fehlern.

Eine risssichere Gusskonstruktion berücksichtigt daher die Schwindung als funktionale Anforderung, kein Ärgernis. Das Teil muss vorhersehbar kontrahieren können.

Die Erstarrung muss kontrolliert werden, nicht nur beschleunigt

Viele Prozessprobleme sind auf ein Missverständnis der Abkühlgeschwindigkeit zurückzuführen. Schneller ist nicht immer besser. Entscheidend ist nicht die maximale Abkühlgeschwindigkeit, Aber gleichmäßige und koordinierte Kühlung.

Wenn ein Bereich viel früher verfestigt als ein anderer, Der früh erstarrte Bereich wird zu einer starren Schale, während sich der verbleibende Abschnitt noch zusammenzieht oder speist.

Dieses Ungleichgewicht erzeugt Zugspannung. Wenn die Nahrungsaufnahme blockiert ist oder die Schale blockiert ist, Es folgt ein Knacken.

Aus diesem Grund, Der Konstrukteur muss das Erstarrungsmuster des Gussstücks verstehen:

• Wo sind die Regionen, die zuletzt gefroren sind??
• Wo entsteht das Thermalzentrum??
• Welche Zonen erfahren die höchste Zurückhaltung??
• Wo kann flüssiges Metall noch schrumpfen??
• Wo wird die Schale im Endstadium dünn und schwach sein??

Ein robuster Gießprozess versucht, ein bewusstes und vorhersehbares Erstarrungsmuster zu erzeugen.

Abhängig von der Legierung und Geometrie, Dies kann eine gerichtete Erstarrung in Richtung Steigleitungen bedeuten, oder in einigen Fällen eine nahezu gleichzeitige Erstarrung, um die Differenzspannung zu reduzieren.

Der Schlüssel ist Konsistenz. Durch unkontrollierte Erstarrung entstehen Spannungsgradienten; Die kontrollierte Erstarrung verwaltet sie.

Form und Kern sollten die Form unterstützen, der Kontraktion nicht entgegenwirken

Eine Gussform muss während des Gießens und der anfänglichen Erstarrung die Gussform behalten, aber danach sollte es sich nicht mehr wie eine starre Klemme verhalten.

Wenn die Sandform oder der Sandkern eine übermäßige Festigkeit aufweist, schlechte Faltbarkeit, oder unzureichendes Fließverhalten bei hohen Temperaturen, Es widersteht Kontraktionen und wandelt thermische Schrumpfung in Zugspannung um.

Dies ist eine der am häufigsten übersehenen Ursachen für Risse. Eine Form, die „zu gut“ im Sinne von zu starr ist, kann schädlich sein.

Das ideale Formsystem sorgt für eine ausgewogene Kombination von:

• Formstabilität beim Gießen,
• ausreichende Erosionsbeständigkeit,
• ausreichende Kollabierbarkeit nach dem Erstarren,
• und geringe Rückhaltung beim Schrumpfen.

Das Kerndesign ist besonders wichtig bei hohlen oder kastenförmigen Gussteilen.

Ein zu großer Kern, zu hart, oder zu stark kann zu einer mechanischen Verspannung im Inneren des Teils führen.

Während sich das Metall um ihn herum zusammenzieht, Spannungen konzentrieren sich in den Wänden. Wenn die resultierende Spannung die Festigkeit der Legierung übersteigt, der Guss reißt, oft auf scheinbar unerklärliche Weise.

Die technische Rissverhütung erfordert daher nicht nur eine Metallspezifikation, sondern eine Formverhaltensspezifikation. Die Form ist Teil des mechanischen Systems.

Fütterung und Haltung müssen aufeinander abgestimmt sein

Steigrohre werden oft nur im Hinblick auf den Schwundausgleich diskutiert, aber ihre Funktion ist subtiler.

Ein Steigrohr muss Metall den Schrumpfungszonen zuführen, aber wenn die Anschnitt- und Steigungsanordnung örtliche Beschränkungen schafft, es kann auch Teil des Rissproblems werden.

Ein gutes Fütterungssystem sollte:

• Versorgung der zuletzt erstarrenden Bereiche mit flüssigem Metall,
• Vermeiden Sie es, isolierte Hotspots einzuschließen,
• verhindern ein vorzeitiges Einfrieren des Angusses,
• und das Gussstück nicht einem starren Spannungsfeld aussetzen.

Wenn ein Tor zu früh einfriert, es kann die natürliche Kontraktion des Gussstücks blockieren.

Wenn ein Steigrohr oder Speiser so positioniert ist, dass er die Schrumpfung mechanisch einschränkt, Der Guss kann im Bereich der Verbindung reißen.

Dies kommt besonders häufig vor, wenn zwischen dem Gusskörper und dem angeschlossenen Zuführsystem ein großer Steifigkeitsunterschied besteht.

Das Prinzip ist hier entscheidend: Sowohl das Zuführen von Metall als auch das Lösen von Schrumpfspannungen sind notwendig, aber sie sind nicht dasselbe.

Ein Prozess, der gut ernährt, aber die Kontraktion hemmt, kann dennoch reißen. Das Design muss beide Funktionen gleichzeitig erfüllen.

Bevor es zu einem Riss kommt, muss die Eigenspannung abgebaut werden

Nicht alle Risse treten sofort auf. Einige Gussteile kommen unversehrt aus der Form heraus und reißen später beim Ausschütteln, Reinigung, Bearbeitung, oder Handhabung.

Das bedeutet, dass im Gussteil Restspannungen vorhanden waren, die noch nicht vollständig abgebaut waren.

Reststress ist bis zu einem gewissen Grad unvermeidbar, aber seine Größe kann kontrolliert werden. Die wichtigsten technischen Werkzeuge sind:

• einheitliche Abschnittsgestaltung,
• ordnungsgemäße Formkollabierbarkeit,
• kontrollierte Abkühlung in der Form,
• geeigneten Zeitpunkt für die Ausschüttung,
• Spannungsabbauende Wärmebehandlung,
• und sorgfältige Handhabung nach dem Erstarren.

Der Zweck der Spannungsarmglühbehandlung besteht nicht darin, die Form des Teils zu verändern, sondern um den inneren Stress auf ein sichereres Niveau zu senken.

Für hochbeanspruchte Gussteile, Dies ist oft der Unterschied zwischen einem stabilen Teil und einem verzögerten Riss.

Bei großen oder komplexen Gussteilen, Spannungsabbau ist besonders wichtig, da die Temperaturgradienten und Abschnittsschwankungen normalerweise größer sind.

In solchen Fällen, Der Guss kann formstabil erscheinen, weist aber dennoch gefährliche innere Spannungen auf.

Sobald die Bearbeitung erfolgt, wird eine Stützfläche entfernt oder ein festgelegter Spannungspfad geöffnet, Der Riss kann plötzlich auftreten.

Die Materialauswahl muss zur Geometrie und zum Prozess passen

Ein rissbeständiger Prozess ist nur möglich, wenn das Verhalten der Legierung mit dem Teiledesign und dem Gießprozess kompatibel ist.

Einige Legierungen haben breitere Erstarrungsbereiche, geringere Warmduktilität, oder größere Kontraktionsempfindlichkeit.

Diese Legierungen können in einer Geometrie perfekt geeignet und in einer anderen sehr rissanfällig sein.

Das bedeutet, dass die Auswahl der Legierung nicht vom Design getrennt werden kann. Der Ingenieur muss darüber nachdenken:

• Erstarrungsbereich,
• Empfindlichkeit gegenüber heißem Reißen,
• linearer Schrumpfung,
• Duktilität im halbfesten Stadium,
• Zähigkeit nach der Erstarrung,
• Anfälligkeit für versprödende Elemente,
• und die Wirkung von Verunreinigungen wie Schwefel oder Phosphor.

Eine Geometrie mit scharfen Übergängen und starker Einspannung erfordert eine risstolerantere Legierung als eine einfache, gleichmäßig geschnittener Teil.

Ebenfalls, Bei einer Legierung mit bekannter Heißrissempfindlichkeit ist möglicherweise eine geänderte Angussführung erforderlich, untere Zurückhaltung, verbesserte Formkollabierbarkeit, oder langsamere kontrollierte Abkühlung.

In der Praxis, Viele Rissprobleme lassen sich nicht allein durch Prozessoptimierung lösen. Manchmal muss sich das Material ändern, oder das Design muss gelockert werden, um es an das tatsächliche Verhalten der Legierung anzupassen.

Die Handhabung nach der Erstarrung ist Teil des Systems zur Rissvermeidung

Die Rissvermeidung endet nicht mit dem Gefrieren des Metalls. Ein Guss kann beim Ausrüsten immer noch fehlschlagen, Schneiden, Schleifen, Schussstrahlung, oder Transport.

Sobald das Teil verfestigt ist, Aufgrund der hohen Eigenspannung kann es dennoch zerbrechlich sein, Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen, oder versteckte Mikrorisse.

Aus diesem Grund, Nacherstarrungsvorgänge sollten als Teil des metallurgischen Prozesses behandelt werden:

• Die Ausschüttung sollte nicht zu früh erfolgen,
• Teile dürfen nicht fallen gelassen oder angestoßen werden,
• Das Entfernen des Tors sollte kontrolliert werden,
• Bei der Bearbeitung sollte eine abrupte Krafteinwirkung vermieden werden,
• und die Lagerung sollte Stapelbelastungen oder Biegebeanspruchungen verhindern.

Dies ist besonders wichtig für große dünnwandige Gussteile und starre Gussteile mit großen Spannweiten. Diese Teile sehen zwar robust aus, können jedoch überraschend empfindlich auf lokale Stöße oder Biegungen reagieren.

4. Kernunterschiede zwischen Heißrissen und Kaltrissen

5. Abschluss

Risse in Gussteilen entstehen, weil das Metall schrumpfen muss, verfestigen, und kühl unter Zurückhaltung. Wenn diese Beschränkung eine Spannung erzeugt, die größer ist, als die Legierung tolerieren kann, Der Guss zerreißt.

Heiße Risse treten beim Erstarren auf, normalerweise mit unregelmäßigen, oxidiert, intergranulare Merkmale.

Kalte Risse treten beim späteren Abkühlen auf, normalerweise so gerade, Reiniger, Durch Eigenspannung verursachte Brüche durch die Dicke.

Das Mittel ist ebenso systematisch: Verbesserung des Gussdesigns, Stresskonzentration reduzieren, Optimierung der Erstarrung, Wählen Sie eine geeignete Legierungschemie, Verbesserung der Formkollabierbarkeit, Kontrollieren Sie die Ausschüttzeit, und wenden Sie bei Bedarf eine spannungsarme Wärmebehandlung an.

In der Praxis, Der beste rissfreie Guss ist nicht derjenige, der in der Form „am stärksten“ ist, sondern derjenige, der kontrolliert schrumpfen darf, ausgewogen, und vorhersehbare Weise.