چگونه ترک در ریخته گری شکل می گیرد? دلیل, پیشگیری, راه حل

مقدمه

ریخته گری ترک یکی از شایع ترین و مخرب ترین عیوب در ساخت ریخته گری فلزات است..

آنها به شدت یکپارچگی ساختاری را به خطر می اندازند, ثبات ابعادی, عملکرد مکانیکی و ایمنی خدمات قطعات ریختگی, منجر به نرخ بالای قراضه می شود, افزایش هزینه های تولید و کوتاه شدن عمر سرویس تجهیزات.

در تولید ریخته گری صنعتی, ترک ها از نظر علمی بر اساس مرحله تشکیل به دو نوع انحصاری طبقه بندی می شوند, مکانیسم میکروسکوپی, ویژگی های مورفولوژیکی و وضعیت استرس: ترک های گرم (اشکهای گرم) وت ترک های سرد (اشک سرد).

ترک های داغ در مرحله انجماد نهایی فلز مذاب رخ می دهد, در حالی که ترک های سرد پس از انجماد کامل در طول فاز خنک کننده الاستیک در دمای پایین ایجاد می شوند.

دو نوع نقص در مورفولوژی ماکروسکوپی به شدت متفاوت هستند, حالت انبساط میکروسکوپی, علل ریشه ای و سیستم های آلیاژی حساس.

درک سیستماتیک مکانیسم های شکل گیری و استراتژی های تفکیک هدفمند برای مهندسین ریخته گری برای بهینه سازی فرآیندهای ریخته گری ضروری است., رفع عیوب ترک و بهبود نرخ بازده ریخته گری با کیفیت بالا.

این مقاله ویژگی های تمام بعدی را توضیح می دهد, اصول تشکیل, عوامل کلیدی القا کننده و پیشگیری استاندارد & راه حل های اصلاحی برای ریخته گری ترک های گرم و سرد.

1. ترک های داغ: مکانیسم تشکیل, ویژگی ها و راه حل ها

ترک های داغ، عیوب معمولی ریخته گری در دمای بالا هستند که در آن ظاهر می شوند مرحله انجماد دیررس یا بلافاصله پس از انجماد, هنگامی که آلیاژ ریخته گری استحکام بسیار کم و چقرمگی پلاستیک ضعیف را حفظ می کند.

آنها در ریخته گری فولاد رایج هستند, ریخته گری چکش خوار و ریخته گری آلیاژی سبک, و اساساً توسط تنش انقباضی و تنش حرارتی در طول انجماد هدایت می شوند.

خصوصیات مورفولوژیکی و ساختاری معمولی

ترک های گرم دارای ویژگی های بصری و میکروسکوپی منحصر به فردی هستند که آنها را از ترک های سرد متمایز می کند:

شکل ماکرو:

خطوط کرک پرپیچ و خم هستند, ضخامت نامنظم و ناهموار, ارائه یک دهانه بیرونی گسترده و باریک شدن تدریجی بخش داخلی با پارگی معمولی, حالت شکستگی "تا حدی متصل"..

ویژگی های اکسیداسیون سطحی:

سطوح ترک لایه های اکسیدی متمایز را بدون درخشش فلزی تشکیل می دهند.
ترک های داغ ریخته گری فولاد تقریبا سیاه به نظر می رسند, در حالی که ترک های آلیاژ آلومینیوم به دلیل اکسیداسیون در دمای بالا رنگ خاکستری مات را نشان می دهند.

حالت انبساط میکروسکوپی:

ترک های داغ جوانه زده و در امتداد مرزهای دانه گسترش می یابند, که ویژگی اصلی شناسایی میکروسکوپی آنهاست.

طبقه بندی:

به ترک های داغ خارجی و ترک های داغ داخلی تقسیم می شود.
ترک های خارجی روی سطح ریخته گری قابل مشاهده است, بیشتر در گوشه های تیز توزیع شده است, انتقال ناگهانی ضخامت دیواره و مناطق متمرکز با تنش با انجماد موضعی کند, و حتی ممکن است در موارد شدید به کل سطح مقطع ریخته گری نفوذ کند.
ترک های داغ داخلی در منطقه انجماد نهایی در داخل ریخته گری ایجاد می شود, همراه با ساختارهای کریستالی دندریتی, و به ندرت تا سطح بیرونی گسترش می یابد.

مکانیسم تشکیل هسته

بعد از اینکه فلز مذاب داخل قالب ریخته شد, گرما از طریق دیواره قالب به بیرون پخش می شود, انجماد از سطح ریخته گری شروع می شود و به تدریج به سمت داخل گسترش می یابد.

در مرحله انجماد اواخر, کریستال های دندریتی با هم همپوشانی دارند و یک اسکلت جامد سفت و سخت را تشکیل می دهند و شروع به انقباض خطی می کنند..

در این مرحله, یک فیلم فلزی مایع جامد نازک هنوز بین دندریت های مجاور وجود دارد.

اگر انقباض اسکلت دندریتی کاملا بلامانع باشد, هیچ استرس داخلی ایجاد نخواهد شد.

هر چند, هنگامی که انقباض جامد توسط موانع خارجی مانند قالب های شنی مهار می شود, هسته های شن و ماسه و اصطکاک قالب, تنش کششی در داخل ریخته گری جمع می شود.

زمانی که تنش کششی از مقاومت نهایی آلیاژ در دماهای بالا فراتر رفت, ترک بین دانه ای بین دندریت ها رخ می دهد.

بروز ترک های داغ به پرکردن فلز مایع پس از ترک بستگی دارد.

اگر فلز مذاب کافی شکاف های ترک خورده را به موقع پر کند, نقص ایجاد نخواهد شد; اگر ترک ها را نتوان دوباره پر کرد, ترک های داغ دائمی ایجاد می شود.

آلیاژهایی با محدوده دمای انجماد گسترده و ویژگی‌های انجماد خمیری اسفنجی به شدت مستعد ترک‌خوردگی داغ هستند.,

در حالی که آلیاژهای یوتکتیک با انجماد در دمای ثابت کمترین تمایل به ترک داغ را دارند.

عوامل کلیدی القا کننده

ایجاد ترک های داغ نتیجه ترکیبی طراحی سازه است, کیفیت ذوب و پارامترهای فرآیند ریخته گری:

1. عیوب ساختاری: ضخامت دیوار ناهموار, فیله های داخلی بیش از حد کوچک, انشعاب بیش از حد قطعات روی هم قرار گرفته اند, و ساختارهای قاب یا دنده سفت و سخت که انقباض جامد آزاد ریخته گری را مسدود می کند.
2. غیرمنطقی های فرآیندی: اندازه و موقعیت نامناسب سیستم های دریچه ای و رایزر که انقباض را محدود می کند;
   تکان دادن زودرس قالب منجر به خنک شدن سریع و ناهموار می شود; استحکام قالب بیش از حد با تغییر شکل پذیری ضعیف.
3. مسائل مربوط به ترکیب مواد و شیمیایی: آلیاژهایی با نرخ انقباض خطی بالا; عناصر ناخالصی کم ذوب بیش از حد;
   محتوای بیش از حد گوگرد و فسفر در ریخته گری فولاد و آهن که چقرمگی در دمای بالا را کاهش می دهد..

تصمیم گیری سیستماتیک و اقدامات پیشگیرانه

بهینه سازی طراحی سازه ریخته گری

استاندارد کردن طراحی سازه برای حذف خطرات تمرکز تنش ذاتی: اطمینان از ضخامت دیواره یکنواخت قطعات ریخته گری, فیله های انتقال گرد را در تمام گوشه های تیز تنظیم کنید تا تنش انقباض را از بین ببرید,

و ساختارهای پره های منحنی را برای ریخته گری چرخ بکار ببرید تا به طور موثر مقاومت در برابر انقباض را از بین ببرید.

بهبود کیفیت ذوب آلیاژ مذاب

اتخاذ فرآیندهای پالایش و گاززدایی برای حذف اخلاط اکسید و گاز محلول در فلز مذاب, ریزساختار آلیاژ را خالص کنید.

محتوای ناخالصی های مضر مانند گوگرد و فسفر را به شدت کنترل کنید, و از فازهای کم ذوب بیش از حد برای تثبیت استحکام در دمای بالا و انعطاف پذیری آلیاژ اجتناب کنید..

بهینه سازی پارامترهای فرآیند ریخته گری

را اجرا کنید اصل انجماد همزمان برای متعادل کردن سرعت خنک کننده تمام قطعات ریخته گری و به حداقل رساندن اختلاف تنش حرارتی.

برای جلوگیری از انسداد انقباض، ابعاد و چیدمان مناسب دروازه و بالابر را طراحی کنید.

برای دستیابی به توزیع یکنواخت دما و کاهش تنش حرارتی داخلی، زمان ماند ریخته گری را در قالب ماسه افزایش دهید.

تغییر شکل قالب های شن و ماسه را بهبود بخشد, وزنه های گیره قالب و وسایل بست را از قبل حذف کنید,

و برای کاهش مقاومت در برابر انقباض، ماسه قالب گیری اضافی را برای ریخته گری های بزرگ تا حدی حفاری کنید.

استاندارد کردن عملیات پس از ریخته گری

از برخورد جلوگیری کنید, اکستروژن و ارتعاش شدید در حین لرزش, تمیز کردن و جابجایی برای جلوگیری از پارگی ثانویه ریخته گری در دمای بالا.

2. ترک های سرد: مکانیسم تشکیل, ویژگی ها و راه حل ها

ترک های سرد عیوب ساختاری با دمای پایین هستند که پس از جامد شدن کامل ریخته گری و سرد شدن تا حالت کشسانی ایجاد می شوند..

آنها زمانی رخ می دهند که تنش کششی ریخته گری موضعی از مقاومت نهایی آلیاژ در دمای اتاق فراتر رود., و عمدتاً در مناطق تنش متمرکز در طول فرآیند خنک‌سازی توزیع می‌شوند.

تمایز ویژگی های مورفولوژیکی و میکروسکوپی

ترک های سرد خصوصیات کاملاً متفاوتی با ترک های گرم دارند, امکان شناسایی دقیق بصری و میکروسکوپی را فراهم می کند:

• مورفولوژی ماکرو: ترک ها مستقیم یا چین دار با یکنواخت هستند, عرض باریک و ثابت, دارای خطوط شکستگی صاف و منظم.
• حالت شکستگی: سطح شکستگی با درخشش فلزی آشکار یا رنگ اکسیداسیون کمی در دمای پایین تمیز است, بدون لایه اکسید شده خشن ترک های داغ.
• حالت میکروسکوپی: ترک های سرد به صورت فراگرانول گسترش می یابند, نفوذ در کل مقطع ریخته گری به جای پخش شدن در امتداد مرزهای دانه, که اساسی ترین تفاوت با ترک های داغ است.

مکانیسم تشکیل

پس از انجماد کامل, ریخته گری وارد مرحله خنک کننده الاستیک می شود.

سرعت سرمایش نامناسب در بخش‌های مختلف ساختاری، گرادیان‌های دما قابل توجهی ایجاد می‌کند, منجر به تغییر شکل انقباض نامتعادل می شود.

توسط ساختار سفت و سخت خود ریخته گری و مقاومت در برابر قالب خارجی محدود شده است, تنش کششی پسماند عظیمی در داخل قطعه جمع می شود.

هنگامی که تنش کششی محلی از تسلیم دمای پایین و استحکام کششی مواد آلیاژی فراتر رود., شکستگی گرانولر رخ می دهد, ایجاد ترک های سرد.

عوامل القا کننده اصلی

ساختار ریخته گری نامعقول

ضخامت ناهموار دیواره به شدت باعث انقباض خنک کننده ناسازگار می شود; سازه های سفت و سخت بسته و دیوار نازک & ساختارهای هسته بزرگ مستعد تنش انقباضی محدود هستند, که به راحتی از مقاومت کششی آلیاژ فراتر می رود و باعث ایجاد ترک می شود.

طراحی سیستم گیتینگ و رایزر معیوب

قرارگیری نامناسب درگاه (در موقعیت های دیوار ضخیم چیده شده است) تفاوت سرعت خنک کننده و غلظت تنش حرارتی را تشدید می کند.

رایزرهای کم اندازه یا نامناسب از انقباض آزاد قطعات ریخته گری جلوگیری می کنند.

استحکام بیش از حد بالا در دمای بالا و تغییر شکل ضعیف ماسه قالب گیری و ماسه هسته باعث افزایش مقاومت در برابر انقباض و تنش کششی می شود..

ترکیب شیمیایی آلیاژی فاقد صلاحیت

محتوای بیش از حد کربن و عناصر آلیاژی باعث افزایش شکنندگی آلیاژ و کاهش چقرمگی در دمای پایین می شود..

محتوای بیش از حد فسفر (بیش از 0.05%) به طور قابل توجهی شکنندگی سرد ریخته گری فولاد را افزایش می دهد.

عناصر ضد گرافیت بیش از حد در ریخته گری آهن خاکستری باعث افزایش حجم انقباض و ایجاد ترک سرد می شود..

فرآیندهای غیر استاندارد پس از ریخته گری

تکان دادن زودرس قالب و تکان دادن با دمای بالا منجر به خنک شدن سریع و افزایش شدید تنش می شود; برخورد مکانیکی و اکستروژن در حین تمیز کردن و جابجایی مستقیم قطعات ریخته گری با چقرمگی کم.

راهبردهای راهبردی و پیشگیری هدفمند

بهینه سازی طراحی ساختاری و فرآیندی

یکنواختی ضخامت دیوار را بهینه کنید, ساختارهای انتقالی را برای قطعات بسته سفت اضافه کنید, و تمرکز تنش ساختاری را حذف می کند.

طراحی مجدد سیستم دریچه و بالابر برای جلوگیری از انسداد انقباض ریخته گری و متعادل کردن سرعت خنک کننده مقاطع ضخیم و نازک.

ترکیب آلیاژ را به شدت کنترل کنید

نسبت عناصر آلیاژی را دقیقاً تنظیم کنید, محتوای ناخالصی های شکننده مانند فسفر را به شدت محدود کنید, و کاهش شکنندگی سرد مواد برای بهبود چقرمگی ضربه در دمای پایین.

استاندارد کردن مشخصات انتشار و مدیریت قالب

زمان ماندگاری قالب را به درستی افزایش دهید تا خنک شدن آهسته و یکنواخت ریخته گری ها حاصل شود و تنش پسماند به تدریج آزاد شود..

از ضربه و اکستروژن مکانیکی در مراحل پس از پردازش اجتناب کنید.

اجرای عملیات حرارتی کاهش استرس

انجام عملیات حرارتی پیری به موقع برای ریخته گری با تنش ریخته گری باقی مانده زیاد برای از بین بردن تنش داخلی.

پس از برش و تعمیر جوشکاری، عملیات پیری ثانویه را انجام دهید تا از ترک خوردگی سرد با تأخیر جلوگیری کنید.

3. اصل مهندسی پشت پیشگیری از ترک

پیشگیری از ترک در ریخته گری ها یک شانس یا آزمون و خطا نیست. بحث تعادل مهندسی است.

زمانی که فلز در مرحله ای که مقاومت آن بسیار کم است مجبور به تحمل تنش کششی شود، یک ریخته گری ترک می خورد., یا زمانی که تنش پسماند سریعتر از آن چیزی که ماده بتواند آن را آرام کند جمع می شود.

از این منظر, هر ترک نتیجه قابل مشاهده یک عدم تطابق نامرئی بین آنهاست رفتار حرارتی, رفتار جامد سازی, مهار مکانیکی, و قابلیت مادی.

اصل اساسی ساده است: ریخته گری باید اجازه داده شود تا در یک محیط کنترل شده منقبض و سرد شود, روشی با مقاومت کم, در حالی که تغذیه کافی و حمایت ساختاری را در طول مراحل آسیب پذیر انجماد و خنک سازی حفظ می کند.

اگر بخشی از آن تعادل از بین برود, ترک خوردن محتمل می شود.

تشکیل ترک یک مشکل استرس است, نه فقط مشکل نقص

در عمل ریخته گری, ترک ها اغلب به عنوان ترک های داغ یا ترک های سرد توصیف می شوند, اما در زیر این طبقه بندی های سطحی همان حقیقت مکانیکی نهفته است: ریخته گری استرسی را تجربه می کند که از قدرت آنی آن فراتر می رود.

در طول انجماد, فلز تا حدی جامد و تا حدی مایع است. این شکننده ترین مرحله از همه است.

اسکلت دندریتیک تشکیل شده است, اما هنوز شکل پذیری کافی برای تحمل تغییر شکل های بزرگ ایجاد نکرده است.

اگر قالب اطراف, هسته, سیستم رایزر, یا هندسه از انقباض آزاد جلوگیری می کند, تنش کششی در ناحیه ضعیف متمرکز می شود. این منشاء ترک داغ است.

پس از استحکام, ممکن است ریخته گری کاملاً سالم به نظر برسد, اما شیب های دمایی زیاد هنوز بین سطح و داخل وجود دارد.

همانطور که قسمت سرد می شود, لایه‌های بیرونی ابتدا منقبض می‌شوند در حالی که لایه‌های داخلی داغ‌تر در برابر این انقباض مقاومت می‌کنند. این باعث ایجاد استرس پسماند می شود.

اگر استرس به تدریج برطرف نشود, می تواند از استحکام مواد در دمای اتاق یا دمای متوسط ​​فراتر رود و باعث ایجاد ترک سرد شود.

بنابراین سوال مهندسی واقعی این نیست که چگونه ترک ها را متوقف کنیم?” بلکه بیشتر: چگونه فرآیند را طوری طراحی کنیم که استرس هرگز فراتر از قدرت موقت ریخته گری نباشد?

ریخته گری باید به عنوان یک سیستم انقباض طراحی شود

ریخته گری یک شی سفت و سخت در طول تولید نیست. بدنی است که با سرد شدن باید اندکی و به طور مداوم تغییر شکل دهد.

طراحی خوب این را تشخیص می دهد و به جای انقباض حرارتی کار می کند.

به همین دلیل است که طراحی مقاوم در برابر ترک با سادگی هندسی و یکنواختی ساختاری آغاز می شود:

• ضخامت دیوار باید تا حد امکان یکنواخت باشد.
• از تغییرات ناگهانی در بخش باید اجتناب شود.
• گوشه های داخلی تیز باید با شعاع های سخاوتمندانه جایگزین شوند.
• تقاطع دنده ها, روسای, و فلنج ها باید به جای ناگهانی نرم شوند.
• قاب های سفت و سخت بلند باید شکسته یا دوباره طراحی شوند تا امکان انقباض فراهم شود.
• مقاطع سنگین نباید بدون استراتژی انتقال از بخشهای نازکتر جدا شوند.

هنگامی که هندسه سفت و نامنظم است, ریخته گری مانند یک سازه با متمرکز کننده های تنش داخلی رفتار می کند.

نتیجه فقط خطر ترک بالاتر نیست, بلکه انجماد ناهموار, نقاط داغ موضعی, مشکل تغذیه, و انباشت تنش پسماند.

به عبارت دیگر, هندسه ضعیف باعث ایجاد آبشاری از شکست ها می شود.

بنابراین، طرح ریخته گری مقاوم در برابر ترک، انقباض را به عنوان یک نیاز کاربردی در نظر می گیرد, مزاحم نیست. قطعه باید به طور قابل پیش بینی منقبض شود.

انجماد باید کنترل شود, نه فقط شتاب گرفته

بسیاری از مشکلات فرآیند ناشی از درک نادرست نرخ خنک کننده است. سریعتر همیشه بهتر نیست. آنچه مهم است حداکثر سرعت خنک کننده نیست, اما خنک کننده یکنواخت و هماهنگ.

اگر یک ناحیه خیلی زودتر از منطقه دیگر جامد شود, در حالی که بخش باقی مانده هنوز در حال انقباض یا تغذیه است، ناحیه انجماد اولیه به یک پوسته سفت تبدیل می شود.

این عدم تعادل تنش کششی ایجاد می کند. اگر تغذیه مسدود شده باشد یا پوسته مهار شده باشد, ترک خوردگی به دنبال دارد.

به همین دلیل, طراح باید الگوی انجماد ریخته گری را درک کند:

• آخرین مناطق انجماد کجا هستند?
• مرکز حرارتی کجا تشکیل می شود?
• کدام مناطق بیشترین محدودیت را تجربه خواهند کرد?
• جایی که فلز مایع همچنان می تواند انقباض را تغذیه کند?
• جایی که پوسته در مرحله نهایی نازک و ضعیف خواهد بود?

یک فرآیند ریخته گری قوی سعی می کند یک الگوی انجماد ایجاد کند که عمدی و قابل پیش بینی باشد.

بسته به آلیاژ و هندسه, این ممکن است به معنای انجماد جهت دار به سمت بالابرها باشد, یا در برخی موارد انجماد تقریباً همزمان برای کاهش تنش دیفرانسیل.

کلید ثبات است. انجماد کنترل نشده باعث ایجاد گرادیان تنش می شود; انجماد کنترل شده آنها را مدیریت می کند.

قالب و هسته باید از شکل پشتیبانی کنند, مخالف انقباض نیست

یک قالب باید در طول ریختن و انجماد اولیه شکل ریخته گری را حفظ کند, اما پس از آن نباید مانند یک گیره سفت و سخت رفتار کند.

اگر قالب یا هسته ماسه دارای استحکام بیش از حد باشد, جمع شدن ضعیف, یا رفتار تسلیم ناکافی در دمای بالا, در برابر انقباض مقاومت می کند و انقباض حرارتی را به تنش کششی تبدیل می کند.

این یکی از نادیده گرفته ترین منابع کرک است. قالبی که "بیش از حد خوب" به معنای سفت بودن بیش از حد می تواند مضر باشد.

سیستم قالب ایده آل ترکیبی متعادل از:

• ثبات ابعادی در هنگام ریختن,
• مقاومت در برابر فرسایش کافی,
• قابلیت جمع شدن کافی پس از انجماد,
• و مهار کم در هنگام انقباض.

طراحی هسته به ویژه در ریخته گری های توخالی یا جعبه ای شکل بسیار مهم است.

هسته ای که خیلی بزرگ است, خیلی سخته, یا خیلی قوی می تواند به یک مهاربند مکانیکی در داخل قطعه تبدیل شود.

همانطور که فلز در اطراف آن منقبض می شود, استرس در دیوارها متمرکز می شود. اگر تنش حاصل از مقاومت آلیاژ بیشتر شود, ریخته گری می ترکد, اغلب به روشی به ظاهر غیرقابل توضیح.

بنابراین، پیشگیری از ترک های مهندسی فقط به مشخصات فلزی نیاز ندارد, اما مشخصات رفتار قالب. قالب بخشی از سیستم مکانیکی است.

تغذیه و مهار باید با هم متعادل باشند

رایزرها اغلب فقط از نظر جبران انقباض مورد بحث قرار می گیرند, اما عملکرد آنها ظریف تر است.

یک رایزر باید فلز را به مناطق انقباض تغذیه کند, اما اگر طرح دروازه و بالا آمدن محدودیت محلی ایجاد کند, همچنین ممکن است به بخشی از مشکل کرک تبدیل شود.

یک سیستم تغذیه خوب باید:

• تامین فلز مایع به آخرین نواحی جامد,
• از به دام انداختن نقاط داغ جدا شده خودداری کنید,
• جلوگیری از یخ زدگی زودرس دروازه,
• و ریخته گری را در یک میدان تنش سفت و سخت قفل نکنید.

اگر یک دروازه خیلی زود یخ بزند, می تواند انقباض طبیعی ریخته گری را مسدود کند.

اگر یک رایزر یا فیدر طوری قرار گیرد که به طور مکانیکی انقباض را مهار کند, ممکن است ریخته گری نزدیک ناحیه اتصال پاره شود.

این امر به ویژه در مواردی که عدم تطابق سختی زیادی بین بدنه ریخته گری و سیستم تغذیه متصل وجود دارد رایج است..

اصل در اینجا حیاتی است: تغذیه فلز و کاهش تنش انقباضی هر دو ضروری هستند, اما آنها یک چیز نیستند.

فرآیندی که به خوبی تغذیه می‌کند اما انقباض را مهار می‌کند ممکن است همچنان ترک بخورد. طراحی باید هر دو عملکرد را به طور همزمان انجام دهد.

تنش پسماند باید قبل از تبدیل شدن به ترک کاهش یابد

همه ترک ها بلافاصله ظاهر نمی شوند. برخی از ریخته گری ها دست نخورده از قالب خارج می شوند و بعداً در حین تکان خوردن ترک می خورند, نظافت, ماشینکاری, یا دست زدن.

این بدان معناست که ریخته گری حاوی تنش باقی مانده بود که هنوز به طور کامل آزاد نشده بود.

تنش پسماند تا حدی اجتناب ناپذیر است, اما بزرگی آن قابل کنترل است. ابزارهای مهندسی اصلی هستند:

• طراحی بخش یکنواخت,
• قابلیت جمع شدن قالب مناسب,
• خنک سازی کنترل شده در قالب,
• زمان بندی مناسب تکان دادن,
• عملیات حرارتی کاهش استرس,
• و رسیدگی دقیق پس از انجماد.

هدف از عملیات حرارتی تنش زدایی تغییر شکل قطعه نیست, اما برای کاهش استرس داخلی به سطح ایمن تر.

برای ریخته گری با استرس بالا, این اغلب تفاوت بین یک قطعه پایدار و یک ترک تاخیری است.

در ریخته گری های بزرگ یا پیچیده, کاهش تنش به ویژه مهم است زیرا گرادیان دما و تغییرات مقطع معمولاً بیشتر است.

در چنین مواردی, ریخته گری ممکن است از نظر ابعادی پایدار به نظر برسد در حالی که همچنان فشار داخلی خطرناکی را تحمل می کند.

هنگامی که ماشینکاری یک سطح تکیه گاه را برداشته یا مسیر تنش قفل شده را باز می کند, ترک می تواند به طور ناگهانی ظاهر شود.

انتخاب مواد باید با هندسه و فرآیند مطابقت داشته باشد

فرآیند مقاوم در برابر ترک تنها زمانی امکان پذیر است که رفتار آلیاژ با طراحی قطعه و فرآیند ریخته گری سازگار باشد..

برخی از آلیاژها محدوده انجماد گسترده تری دارند, شکل پذیری گرم کمتر, یا حساسیت انقباضی بیشتر.

این آلیاژها ممکن است در یک هندسه کاملاً مناسب و در هندسه بسیار مستعد ترک باشند.

این بدان معناست که انتخاب آلیاژ را نمی توان از طراحی جدا کرد. مهندس باید در نظر بگیرد:

• محدوده انجماد,
• حساسیت به پارگی گرم,
• انقباض خطی,
• شکل پذیری در مرحله نیمه جامد,
• چقرمگی پس از انجماد,
• حساسیت به عناصر ترد کننده,
• و اثر ناخالصی هایی مانند گوگرد یا فسفر.

یک هندسه با انتقال های تیز و مهار قوی نیاز به آلیاژ مقاوم تر در برابر ترک نسبت به یک آلیاژ ساده دارد., قسمتی با برش یکنواخت.

به همین ترتیب, یک آلیاژ با حساسیت ترک گرم شناخته شده ممکن است نیاز به دریچه اصلاح شده داشته باشد, مهار پایین تر, بهبود قابلیت جمع شدن قالب, یا خنک کننده کنترل شده کندتر.

در عمل, بسیاری از مشکلات کرک تنها با تنظیم فرآیند حل نمی شوند. گاهی اوقات مواد باید تغییر کند, یا طراحی باید آرام باشد تا با رفتار واقعی آلیاژ مطابقت داشته باشد.

جابجایی پس از انجماد بخشی از سیستم پیشگیری از ترک است

جلوگیری از ترک با یخ زدن فلز به پایان نمی رسد. یک ریخته‌گری همچنان می‌تواند در حین تکان دادن با شکست مواجه شود, برش, سنگ زنی, انفجار شات, یا حمل و نقل.

زمانی که قطعه سفت شد, ممکن است همچنان به دلیل تنش پسماند زیاد شکننده باشد, چقرمگی دمای پایین, یا میکروترک های پنهان.

به همین دلیل, عملیات پس از انجماد باید به عنوان بخشی از فرآیند متالورژی در نظر گرفته شود:

• تکان دادن نباید خیلی زود باشد,
• قطعات نباید افتاد یا ضربه خورد,
• حذف دروازه باید کنترل شود,
• ماشینکاری باید از اعمال نیروی ناگهانی اجتناب کند,
• و ذخیره سازی باید از انباشتن بارها یا تنش خمشی جلوگیری کند.

این امر به ویژه برای ریخته گری های دیواره نازک بزرگ و ریخته گری های صلب با دهانه های بلند بسیار مهم است. این قطعات ممکن است مستحکم به نظر برسند اما می توانند به طرز شگفت آوری نسبت به ضربه یا خم شدن موضعی حساس باشند.

4. تفاوت های اصلی بین ترک های داغ و ترک های سرد

5. پایان

ترک ها در قطعات ریخته گری به این دلیل ایجاد می شوند که از فلز خواسته می شود منقبض شود, محکم کردن, و تحت مهار خنک شود. زمانی که آن مهار تنش بیشتر از آن چیزی که آلیاژ می تواند تحمل کند ایجاد کند, ریخته گری پاره می شود.

ترک های داغ در هنگام انجماد ظاهر می شود, معمولا با نامنظم, اکسید شده, ویژگی های بین دانه ای.

ترک های سرد در هنگام خنک شدن بعدی ظاهر می شود, معمولا به صورت صاف تر, تمیز کننده, شکستگی های ضخیم ناشی از استرس پسماند.

درمان به همان اندازه سیستماتیک است: بهبود طراحی ریخته گری, کاهش تمرکز استرس, بهینه سازی انجماد, شیمی آلیاژ مناسب را انتخاب کنید, بهبود قابلیت جمع شدن قالب, کنترل زمان تکان دادن, و در صورت نیاز عملیات حرارتی کاهش استرس را اعمال کنید.

در عمل, بهترین ریخته گری بدون ترک، آنی نیست که در قالب "قوی ترین" باشد, اما یکی که اجازه دارد در یک کنترل شده کوچک شود, متعادل, و راه قابل پیش بینی.