Miten valukappaleiden halkeamat muodostuvat? Syyt, Ennaltaehkäisy, Ratkaisut

Esittely

Valu halkeamat ovat yksi yleisimmistä ja tuhoavista vioista metallivalujen valmistuksessa.

Ne vaarantavat vakavasti rakenteen eheyden, ulottuvuusvakaus, Valukomponenttien mekaaninen suorituskyky ja käyttöturvallisuus, mikä johtaa korkeisiin romumääriin, lisääntyneet tuotantokustannukset ja lyhentynyt laitteiden käyttöikä.

Teollisuusvalutuotannossa, halkeamat on tieteellisesti luokiteltu kahteen yksinomaiseen tyyppiin muodostumisvaiheen perusteella, mikroskooppinen mekanismi, morfologiset ominaisuudet ja stressitila: kuumat halkeamat (kuumat kyyneleet) ja kylmiä halkeamia (kylmät kyyneleet).

Kuumia halkeamia syntyy sulan metallin viimeisessä jähmettymisvaiheessa, kun taas kylmähalkeamia muodostuu täydellisen jähmettymisen jälkeen matalan lämpötilan elastisen jäähdytysvaiheen aikana.

Nämä kaksi vikatyyppiä eroavat rajusti makroskooppisen morfologian suhteen, mikroskooppinen laajennustila, perimmäiset syyt ja herkät seosjärjestelmät.

Valimoinsinöörien järjestelmällinen ymmärtäminen niiden muodostusmekanismeista ja kohdistetuista resoluutiostrategioista on välttämätöntä valuprosessien optimoimiseksi., poistaa halkeamia ja parantaa korkealaatuisten valukappaleiden myötöä.

Tässä artikkelissa käsitellään täysimittaisia ​​ominaisuuksia, muodostumisen periaatteet, keskeisiä indusoivia tekijöitä ja standardoitua ennaltaehkäisyä & korjaavia ratkaisuja kuuma- ja kylmähalkeamien valuun.

1. Kuumia halkeamia: Muodostusmekanismi, Ominaisuudet ja ratkaisut

Kuumat halkeamat ovat tyypillisiä korkean lämpötilan valuvirheitä, jotka ilmenevät myöhäisessä jähmettymisvaiheessa tai välittömästi jähmettymisen jälkeen, kun valuseos säilyttää erittäin alhaisen lujuuden ja huonon muovin sitkeyden.

Ne ovat yleisiä teräsvaluissa, takorautavalut ja kevytmetallivalut, ja niitä ohjaavat pohjimmiltaan lievittämätön kutistumisjännitys ja lämpöjännitys jähmettymisen aikana.

Tyypilliset morfologiset ja rakenteelliset ominaisuudet

Kuumilla halkeamilla on ainutlaatuiset visuaaliset ja mikroskooppiset ominaisuudet, jotka erottavat ne kylmistä halkeamista:

Makro muoto:

Halkeamaviivat ovat mutkaisia, epäsäännöllinen ja paksuudeltaan epätasainen, jossa on leveä ulkoaukko ja vähitellen kapeneva sisäosa tyypillisellä repeämällä, "osittain kytketty" murtumatila.

Pinnan hapetusominaisuudet:

Halkeamat pinnat muodostavat selkeitä oksidikerroksia ilman metallista kiiltoa.
Teräksen kuumahalkeamat näyttävät lähes mustilta, kun taas alumiiniseoksen halkeamat näyttävät himmeän harmaan sävyn korkean lämpötilan hapettumisen vuoksi.

Mikroskooppinen laajennustila:

Kuumat halkeamat itävät ja laajenevat jyvien rajoja pitkin, mikä on niiden ydinmikroskooppinen tunnistusominaisuus.

Luokitus:

Jaettu ulkoisiin kuumahalkeamiin ja sisäisiin kuumahalkeamiin.
Valupinnassa näkyy ulkoisia halkeamia, enimmäkseen jaettu teräviin kulmiin, äkilliset seinämän paksuuden muutokset ja jännitykseen keskittyneet alueet, joissa on hidas paikallinen jähmettyminen, ja voi jopa tunkeutua koko valun poikkileikkaukseen vaikeissa tapauksissa.
Lopullisessa jähmettymisvyöhykkeessä valukappaleiden sisällä muodostuu sisäisiä kuumahalkeamia, mukana dendriittiset kiderakenteet, ja harvoin ulottuvat ulkopinnalle.

Ytimen muodostusmekanismi

Kun sula metalli on kaadettu muottiin, lämpö haihtuu ulospäin muotin seinämän läpi, jolloin jähmettyminen alkaa valupinnasta ja ulottuu vähitellen sisäänpäin.

Myöhäisessä jähmettymisvaiheessa, dendriittikiteet menevät päällekkäin muodostaen jäykän kiinteän rungon ja aloittaen lineaarisen kutistumisen.

Tässä vaiheessa, Ohut jähmettynyt nestemäinen metallikalvo on edelleen olemassa vierekkäisten dendriittien välillä.

Jos dendriittirungon kutistuminen on täysin esteetöntä, ei synny sisäistä jännitystä.

Kuitenkin, kun kiinteää kutistumista rajoittavat ulkoiset esteet, kuten hiekkamuotit, hiekkaytimet ja muotin kitka, vetojännitys kertyy valun sisälle.

Kun vetojännitys ylittää lejeeringin murtolujuuden korkeissa lämpötiloissa, dendriittien välillä tapahtuu rakeiden välistä halkeilua.

Kuumahalkeamien esiintyminen riippuu nestemäisen metallin täydennyksestä halkeilun jälkeen.

Jos riittävästi sulaa metallia täyttää halkeilevat raot ajoissa, vikoja ei muodostu; jos halkeamia ei voida korjata, kehittyy pysyviä kuumia halkeamia.

Seokset, joilla on laaja jähmettymislämpötila-alue ja sienimäiset tahnamaiset jähmettymisominaisuudet, ovat erittäin herkkiä kuumahalkeilulle,

kun taas eutektisilla lejeeringeillä, jotka jähmettyvät vakiolämpötilassa, on alhaisin kuumahalkeamistaipumus.

Tärkeimmät indusoivat tekijät

Kuumien halkeamien muodostuminen on rakenteellisen suunnittelun yhteistulos, sulatuksen laatu ja valuprosessin parametrit:

1. Rakenteellisia vikoja: Epätasainen seinämän paksuus, liian pieniä sisäfileitä, päällekkäisten osien liiallinen haarautuminen, ja jäykät runko- tai riparakenteet, jotka estävät valukappaleiden vapaan kiinteän kutistumisen.
2. Prosessin irrationaalisuus: Kutistumista rajoittava portti- ja nousuputkijärjestelmien väärä koko ja sijainti;
   ennenaikainen muotin ravistelu, mikä johtaa nopeaan ja epätasaiseen jäähtymiseen; liiallinen muottilujuus ja huono muotoutuvuus.
3. Materiaali- ja kemialliset koostumukset: Seokset, joilla on korkea lineaarinen kutistuvuus; liian alhaalla sulavia epäpuhtauksia;
   liiallinen rikki- ja fosforipitoisuus teräs- ja rautavaluissa, jotka heikentävät kestävyyttä korkeissa lämpötiloissa.

Järjestelmällinen ratkaisu ja ennaltaehkäisevät toimenpiteet

Optimoi valurakennesuunnittelu

Standardoi rakennesuunnittelu välttääksesi luontaiset stressin keskittymisriskit: varmistaa valukappaleiden tasaisen seinämän paksuuden, aseta pyöristetyt siirtymäfileet kaikkiin teräviin kulmiin kutistumisjännityksen vähentämiseksi,

ja ottamaan käyttöön kaarevat pinnat pyörän valuissa kutistumisvastuksen vapauttamiseksi tehokkaasti.

Paranna sulatetun metalliseoksen sulatuksen laatua

Ottaa käyttöön jalostus- ja kaasunpoistoprosessit oksidisulkeutumien ja liuenneen kaasun poistamiseksi sulasta metallista, puhdistaa metalliseoksen mikrorakennetta.

Valvo tiukasti haitallisten epäpuhtauksien, kuten rikin ja fosforin, pitoisuutta, ja vältä liiallisia matalassa lämpötilassa sulavia faaseja lejeeringin lujuuden ja plastisuuden vakauttamiseksi korkeissa lämpötiloissa.

Optimoi valuprosessin parametrit

Toteuta samanaikaisen jähmettymisen periaate tasapainottamaan kaikkien valuosien jäähdytysnopeutta ja minimoimaan lämpöjännityksen erot.

Suunnittele kohtuulliset portin ja nousuputken mitat ja asettelu kutistumisesteiden välttämiseksi.

Pidennä valukappaleiden viipymisaikaa hiekkamuotissa tasaisen lämpötilan jakautumisen saavuttamiseksi ja sisäisen lämpörasituksen vähentämiseksi.

Paranna hiekkamuottien ja hiekkaytimien muotoutuvuutta, poista muotin kiinnityspainot ja kiinnityslaitteet etukäteen,

ja kaivaa osittain ylimääräistä muottihiekkaa suuria valukappaleita varten kutistumiskestävyyden vähentämiseksi.

Standardoi lähetyksen jälkeinen toiminta

Vältä törmäystä, pursotus ja voimakas tärinä ravistelun aikana, puhdistus ja käsittely korkean lämpötilan valukappaleiden toissijaisen repeytymisen estämiseksi.

2. Kylmiä halkeamia: Muodostusmekanismi, Ominaisuudet ja ratkaisut

Kylmähalkeamat ovat matalan lämpötilan rakenteellisia vikoja, jotka muodostuvat valukappaleen täydellisen jähmettymisen ja elastisen jäähdytyksen jälkeen.

Niitä esiintyy, kun paikallinen valun vetojännitys ylittää lejeeringin murtolujuuden huoneenlämpötilassa, ja ne jakautuvat pääasiassa jännityskeskittyneille jännitysalueille jäähdytysprosessin aikana.

Erottuvat morfologiset ja mikroskooppiset piirteet

Kylmähalkeamilla on täysin erilaiset ominaisuudet kuin kuumahalkeamilla, mahdollistaa tarkan visuaalisen ja mikroskooppisen tunnistamisen:

• Makromorfologia: Halkeamat ovat suoria tai taittamaisia ​​ja yhtenäisiä, hoikka ja tasainen leveys, jossa on sileät ja siistit murtumaviivat.
• Murtuman tila: Murtumapinta on puhdas ja siinä on ilmeistä metallikiiltoa tai lievää matalan lämpötilan hapettumisväriä, ilman karkeaa hapettunutta kuumien halkeamien kerrosta.
• Mikroskooppinen tila: Kylmähalkeamat laajenevat rakeiden läpi, tunkeutuvat koko valun poikkileikkaukseen sen sijaan, että leviäisivät pitkin raerajaa, mikä on olennaisin ero kuumista halkeamista.

Muodostusmekanismi

Täydellisen jähmettymisen jälkeen, valu siirtyy elastiseen jäähdytysvaiheeseen.

Epätasainen jäähdytysnopeus eri rakenneosissa aiheuttaa merkittäviä lämpötilagradientteja, mikä johtaa epätasapainoiseen kutistuman muodonmuutokseen.

Rajoitetaan valun oman jäykän rakenteen ja ulkoisen muotinkestävyyden vuoksi, komponentin sisään kertyy valtava jäännösvetolujuus.

Kun paikallinen vetojännitys ylittää seosmateriaalin matalan lämpötilan myönnön ja vetolujuuden, tapahtuu transgranulaarinen murtuma, muodostaen kylmiä halkeamia.

Tärkeimmät indusoivat tekijät

Kohtuuton valurakenne

Vakavasti epätasainen seinämän paksuus aiheuttaa epätasaista jäähdytyskutistumista; jäykät suljetut rakenteet ja ohutseinäiset & suuriytimiset rakenteet ovat alttiita rajoitetulle kutistumisjännitykselle, joka ylittää helposti lejeeringin vetolujuuden ja laukaisee halkeilun.

Viallinen portti- ja nousujärjestelmän suunnittelu

Epätasainen sijoitus (sijoitettu paksuseinäisiin paikkoihin) pahentaa jäähdytysnopeuseroja ja lämpöjännityksen keskittymistä.

Alimittaiset tai väärin sijoitetut nousuputket estävät valukappaleiden vapaan kutistumisen.

Liian korkea lujuus korkeissa lämpötiloissa ja muottihiekan ja ydinhiekan huono muotoutuvuus lisäävät entisestään kutistumiskestävyyttä ja vetojännitystä.

Epäselvä metalliseoksen kemiallinen koostumus

Liian korkea hiili- ja seosainepitoisuus lisää seoksen haurautta ja vähentää sitkeyttä matalassa lämpötilassa.

Liiallinen fosforipitoisuus (yli 0.05%) lisää merkittävästi teräsvalujen kylmähaurautta.

Liialliset grafitisoinninestoelementit harmaarautavaluissa lisäävät kutistumistilavuutta ja aiheuttavat kylmähalkeamia.

Ei-standardit jälkivaluprosessit

Ennenaikainen muotin ravistelu ja korkean lämpötilan ravistelu johtavat nopeaan jäähtymiseen ja voimakkaaseen jännityspiikkiin; mekaaninen törmäys ja suulakepuristus puhdistuksen ja käsittelyn aikana halkeilevat suoraan heikosti sitkeitä valukappaleita.

Kohdennetut ratkaisu- ja ehkäisystrategiat

Optimoi rakenne- ja prosessisuunnittelu

Optimoi seinämän paksuuden tasaisuus, lisää siirtymärakenteet jäykille suljetuille osille, ja eliminoi rakenteellisen jännityksen keskittymisen.

Suunnittele portti- ja nousuputkijärjestelmä uudelleen välttääksesi valun kutistumisen estämistä ja tasapainottaaksesi paksujen ja ohuiden osien jäähdytysnopeutta.

Tarkkaan valvottava seoskoostumus

Säädä seoselementtien suhteita tarkasti, rajoittaa tiukasti hauraiden epäpuhtauksien, kuten fosforin, pitoisuutta, ja vähentää materiaalin kylmähaurautta parantaakseen iskunkestävyyttä alhaisissa lämpötiloissa.

Standardoi muotin irrotus- ja käsittelytiedot

Pidennä muotin viipymäaikaa oikein saavuttaaksesi valukappaleiden hidas ja tasainen jäähdytys ja vapauttaa jäännösjännitys asteittain.

Vältä mekaanista iskua ja puristamista jälkikäsittelyssä.

Ota käyttöön stressiä lievittävä lämpökäsittely

Suorita ikääntymisen lämpökäsittely ajoissa valuille, joilla on suuri jäännösvalujännitys sisäisen jännityksen poistamiseksi.

Suorita toissijainen vanhenemiskäsittely nousuputken leikkauksen ja hitsauksen korjauksen jälkeen, jotta vältytään viivästyneeltä kylmähalkeilulta.

3. Halkeamien ehkäisyn taustalla oleva tekninen periaate

Halkeamien ehkäisy valukappaleissa ei ole onnen tai yrityksen ja erehdyksen asia. Kysymys on teknisestä tasapainosta.

Valu halkeilee, kun metalli pakotetaan kestämään vetojännitystä siinä vaiheessa, kun sen lujuus on liian alhainen, tai kun jäännösjännitys kerääntyy nopeammin kuin materiaali pystyy rentoutumaan.

Tästä näkökulmasta, jokainen halkeama on näkyvä seuraus näkymättömästä yhteensopimattomuudesta lämpökäyttäytyminen, jähmettymiskäyttäytyminen, mekaaninen rajoitus, ja materiaalikykyä.

Perusperiaate on selkeä: valukappaleen on annettava kutistua ja jäähtyä kontrolloidussa tilassa, matalan vastuksen tapa, säilyttäen samalla riittävän ruokinnan ja rakenteellisen tuen jähmettymisen ja jäähtymisen herkkien vaiheiden aikana.

Jos jokin osa tästä tasapainosta menetetään, halkeilu tulee todennäköiseksi.

Halkeamien muodostuminen on stressiongelma, ei vain vikaongelma

Valimokäytännössä, halkeamia kuvataan usein kuumahalkeamia tai kylmiä halkeamia, mutta näiden pintaluokitusten alla piilee sama mekaaninen totuus: valu kokee jännitystä, joka ylittää sen hetkellisen lujuuden.

Jähmettymisen aikana, metalli on osittain kiinteää ja osittain nestemäistä. Tämä on haurain vaihe kaikista.

Dendriittirunko on muodostunut, mutta se ei ole vielä kehittänyt tarpeeksi taipuisuutta sietääkseen suuria muodonmuutoksia.

Jos ympäröivä home, ydin, nousujärjestelmä, tai geometria estää vapaan supistumisen, vetojännitys keskittyy heikommalle alueelle. Siitä johtuu kuumahalkeilu.

Jähmettymisen jälkeen, casting saattaa näyttää täysin hyvältä, mutta pinnan ja sisäosan välillä on edelleen suuria lämpötilagradientteja.

Kun osa jäähtyy, ulommat kerrokset supistuvat ensin, kun taas kuumempi sisäpuoli vastustaa tätä supistumista. Tämä synnyttää jäännösjännitystä.

Jos stressi ei helpota vähitellen, se voi ylittää materiaalin huoneenlämpötilan tai keskilämpötilan lujuuden ja aiheuttaa kylmähalkeilua.

Joten todellinen insinöörikysymys ei ole vain "Kuinka pysäytämme halkeamat?” vaan pikemminkin: Kuinka suunnittelemme prosessin niin, että jännitys ei koskaan kasva valun tilapäisen lujuuden yli?

Valu on suunniteltava kutistusjärjestelmäksi

Valu ei ole tuotannon aikana jäykkä esine. Se on runko, jonka täytyy muuttaa muotoaan hieman ja jatkuvasti jäähtyessään.

Hyvä suunnittelu tunnistaa tämän ja toimii lämpösupistumalla sen sijaan, että se olisi sitä vastaan.

Siksi halkeamia kestävä suunnittelu alkaa geometrisesta yksinkertaisuudesta ja rakenteellisesta yhtenäisyydestä:

• Seinän paksuuden tulee olla mahdollisimman tasainen.
• Äkillisiä muutoksia osassa tulee välttää.
• Terävät sisäkulmat tulee korvata suurilla säteillä.
• Kylkiluiden risteyskohdat, pomot, ja laippoja tulee pehmentää mieluummin kuin äkillisesti.
• Pitkät jäykät kehykset tulee hajottaa tai suunnitella uudelleen supistumisen mahdollistamiseksi.
• Raskaita osia ei tulisi eristää ohuemmista osista ilman siirtymästrategiaa.

Kun geometria on jäykkä ja epäsäännöllinen, valu käyttäytyy kuin rakenne, jossa on sisäänrakennetut jännityskeskittimet.

Tuloksena ei ole vain suurempi halkeiluriski, mutta myös epätasaista jähmettymistä, paikallisia kuumia paikkoja, ruokinnan vaikeus, ja jäännösjännityksen kertyminen.

Toisin sanoen, huono geometria luo virheiden sarjan.

Halkeamia kestävä valurakenne pitää siksi kutistumisen toiminnallisena vaatimuksena, ei haittaa. Osan on annettava kutistua ennakoivasti.

Kiinteytymistä on valvottava, ei vain kiihdytetty

Monet prosessiongelmat johtuvat jäähdytysnopeuden väärinymmärryksestä. Nopeampi ei ole aina parempi. Suurin jäähdytysnopeus ei ole tärkeä, mutta yhtenäinen ja koordinoitu jäähdytys.

Jos yksi alue jähmettyy paljon aikaisemmin kuin toinen, aikaisin jähmettyneestä alueesta tulee jäykkä kuori, kun jäljellä oleva osa on vielä supistumassa tai ruokkimassa.

Tämä epätasapaino luo vetojännitystä. Jos ruokinta on tukossa tai kuori on rajoittunut, halkeilu seuraa.

Tästä syystä, suunnittelijan tulee ymmärtää valun jähmettymiskuvio:

• Missä ovat viimeksi jäätyneet alueet?
• Mihin lämpökeskus muodostuu?
• Mitkä vyöhykkeet kokevat suurimman rajoituksen?
• Missä nestemäinen metalli voi vielä syöttää kutistumista?
• Missä kuori on ohut ja heikko loppuvaiheessa?

Vankka valuprosessi yrittää luoda jähmettymiskuvion, joka on tarkoituksellinen ja ennustettavissa.

Seoksesta ja geometriasta riippuen, tämä voi tarkoittaa suunnattua jähmettymistä kohti nousuputkia, tai joissakin tapauksissa lähes samanaikainen jähmettyminen erotusjännityksen vähentämiseksi.

Avain on johdonmukaisuus. Hallitsematon jähmettyminen luo jännitysgradientteja; kontrolloitu kiinteytys hallitsee niitä.

Muotin ja ytimen tulee tukea muotoa, ei vastusta supistumista

Muotin on säilytettävä valumuoto kaatamisen ja alkukiinteytymisen aikana, mutta sen jälkeen sen ei pitäisi käyttäytyä kuin jäykkä puristin.

Jos hiekkamuotissa tai ytimessä on liikaa lujuutta, huono kokoontaittuvuus, tai riittämätön korkean lämpötilan myöntymiskäyttäytyminen, se vastustaa supistumista ja muuttaa lämpökutistumisen vetojännitykseksi.

Tämä on yksi huomiotta jääneimmistä halkeilun lähteistä. Muotti, joka on "liian hyvä" siinä mielessä, että se on liian jäykkä, voi olla haitallista.

Ihanteellinen muottijärjestelmä tarjoaa tasapainoisen yhdistelmän:

• mittastabiilius kaatamisen aikana,
• riittävä eroosionkestävyys,
• riittävä kokoonpuristuvuus jähmettymisen jälkeen,
• ja vähäinen pidättyvyys kutistumisen aikana.

Sydänsuunnittelu on erityisen tärkeää ontoissa tai laatikonmuotoisissa valukappaleissa.

Liian suuri ydin, liian kovaa, tai liian vahva voi muodostua mekaaniseksi tueksi osan sisällä.

Kun metalli supistuu sen ympärillä, jännitys keskittyy seiniin. Jos tuloksena oleva jännitys ylittää lejeeringin lujuuden, valuhalkeamia, usein näennäisesti selittämättömällä tavalla.

Sen vuoksi tekninen halkeamien estäminen ei vaadi vain metallispesifikaatiota, vaan muotin käyttäytymisspesifikaatio. Muotti on osa mekaanista järjestelmää.

Ruokinnan ja hillitsemisen tulee olla tasapainossa

Nousuputkista puhutaan usein vain kutistumisen kompensoinnista, mutta niiden tehtävä on hienovaraisempi.

Nousuputken on syötettävä metallia kutistuville vyöhykkeille, mutta jos portti- ja nousuasetelma luo paikallista rajoitusta, siitä voi myös tulla osa halkeiluongelmaa.

Hyvän ruokintajärjestelmän pitäisi olla:

• toimittaa nestemäistä metallia viimeksi jähmettyville alueille,
• vältä yksittäisten kuumapisteiden jäämistä kiinni,
• estää porttien ennenaikaisen jäätymisen,
• eikä lukitse valukappaletta jäykkään jännityskenttään.

Jos portti jäätyy liian aikaisin, se voi estää valukappaleen luonnollisen supistumisen.

Jos nousuputki tai syöttölaite on sijoitettu siten, että se estää mekaanisesti kutistumista, valukappale voi repeytyä lähellä liitosaluetta.

Tämä on erityisen yleistä, jos valurungon ja siihen liitetyn syöttöjärjestelmän välillä on suuri jäykkyysero..

Periaate tässä on kriittinen: metallin syöttäminen ja kutistumisjännityksen poistaminen ovat molemmat tarpeellisia, mutta ne eivät ole sama asia.

Prosessi, joka ruokkii hyvin mutta hillitsee supistumista, voi silti halkeilla. Suunnittelun tulee suorittaa molemmat toiminnot kerralla.

Jäännösjännitystä on vähennettävä ennen kuin siitä tulee halkeama

Kaikki halkeamat eivät näy heti. Jotkut valukappaleet poistuvat muotista ehjinä ja halkeilevat myöhemmin ravistelun aikana, siivous, koneistus, tai käsittelyyn.

Tämä tarkoittaa, että valussa oli jäännösjännitystä, jota ei ollut vielä täysin vapautunut.

Jäljellä oleva stressi on jossain määrin väistämätöntä, mutta sen suuruutta voidaan hallita. Tärkeimmät suunnittelutyökalut ovat:

• yhtenäinen osasuunnittelu,
• oikea muotin kokoonpuristuvuus,
• ohjattu jäähdytys muotissa,
• sopiva shakeout ajoitus,
• stressiä lievittävä lämpökäsittely,
• ja huolellinen käsittely jähmettymisen jälkeen.

Jännitystä vähentävän lämpökäsittelyn tarkoituksena ei ole muuttaa osan muotoa, mutta sisäisen stressin alentamiseksi turvallisemmalle tasolle.

Korkean jännityksen valuihin, tämä on usein ero vakaan osan ja viivästyneen halkeaman välillä.

Suurissa tai monimutkaisissa valuissa, jännityksen vähentäminen on erityisen tärkeää, koska lämpötilagradientit ja poikkileikkauksen vaihtelut ovat yleensä suurempia.

Sellaisissa tapauksissa, valukappale voi näyttää mittojen suhteen vakaalta kantaen silti vaarallista sisäistä jännitystä.

Kun koneistus poistaa tukipinnan tai avaa lukitun jännityspolun, halkeama voi ilmestyä yhtäkkiä.

Materiaalivalinnan tulee vastata geometriaa ja prosessia

Halkeamankestävä prosessi on mahdollista vain, kun lejeeringin käyttäytyminen on yhteensopiva osan suunnittelun ja valimoprosessin kanssa.

Joillakin seoksilla on laajemmat jähmettymisalueet, matalampi kuuma sitkeys, tai suurempi supistumisherkkyys.

Nämä seokset voivat olla täydellisesti sopivia yhdelle geometrialle ja erittäin halkeilualttiita toisessa.

Tämä tarkoittaa, että seoksen valintaa ei voida erottaa suunnittelusta. Insinöörin on harkittava:

• jähmettymisalue,
• kuuma repeytymisherkkyys,
• lineaarinen kutistuminen,
• sitkeys puolikiinteässä vaiheessa,
• sitkeys jähmettymisen jälkeen,
• herkkyys haurastuville aineille,
• ja epäpuhtauksien, kuten rikin tai fosforin, vaikutus.

Geometria, jossa on teräviä siirtymiä ja vahva rajoitus vaatii halkeilua kestävämpää metalliseosta kuin yksinkertaista, tasaisesti leikattu osa.

Samoin, seos, jonka kuumahalkeiluherkkyys tunnetaan, saattaa vaatia muutettua porttia, alempi rajoitus, parannettu muotin kokoon taittuvuus, tai hitaammin ohjattu jäähdytys.

Käytännössä, monia halkeamisongelmia ei ratkaista pelkällä prosessivirityksellä. Joskus materiaalia on vaihdettava, tai muotoilun on oltava rento, jotta se sopisi lejeeringin todelliseen käyttäytymiseen.

Käsittely jähmettymisen jälkeen on osa halkeamisenestojärjestelmää

Halkeamien esto ei pääty metallin jäätymiseen. Casting voi silti epäonnistua shakeoutin aikana, leikkaus, hiominen, ammuttu räjähdys, tai kuljetus.

Kun osa on jähmettynyt, se voi silti olla hauras suuren jäännösjännityksen vuoksi, alhaisen lämpötilan sitkeys, tai piilotettuja mikrohalkeamia.

Siitä syystä, jähmettymisen jälkeiset toimenpiteet tulee käsitellä osana metallurgista prosessia:

• ravistelu ei saa olla liian aikaista,
• osia ei saa pudottaa tai lyödä,
• portin poistoa tulee valvoa,
• koneistuksessa tulee välttää äkillistä voimankäyttöä,
• ja varastoinnin tulee estää kuormien pinoaminen tai taivutusjännitys.

Tämä on erityisen tärkeää suurille ohutseinäisille valukappaleille ja jäykille valukappaleille, joilla on pitkät jännevälit. Nämä osat voivat näyttää lujilta, mutta voivat olla yllättävän herkkiä paikallisille iskuille tai taipumiselle.

4. Keskeiset erot kuumahalkeamien ja kylmähalkeamien välillä

5. Johtopäätös

Valukappaleisiin muodostuu halkeamia, koska metallia pyydetään kutistumaan, kiinteytyä, ja jäähtyä hillittynä. Kun tämä rajoitus aiheuttaa suuremman jännityksen kuin seos kestää, valu repeää erilleen.

Kuumia halkeamia näkyvät jähmettymisen aikana, yleensä epäsäännöllisillä, hapettunut, rakeiden välisiä ominaisuuksia.

Kylmiä halkeamia näkyvät myöhemmän jäähdytyksen aikana, yleensä yhtä suorempi, siivooja, jäännösjännityksen aiheuttamat läpimittaiset murtumat.

Korjauskeino on yhtä järjestelmällinen: parantaa valusuunnittelua, vähentää stressin keskittymistä, optimoi jähmettymisen, valitse sopiva seoskemia, parantaa muotin taittuvuutta, valvoa shakeout-aikaa, ja käytä stressiä lievittävää lämpökäsittelyä tarvittaessa.

Käytännössä, paras halkeamaton valu ei ole se, joka on "vahvin" muotissa, mutta se, jonka annetaan kutistua kontrolloidussa, tasapainoinen, ja ennustettavalla tavalla.