Edit terjemahan
oleh Transposh - translation plugin for wordpress
Cacat pengecoran Retakan pada pengecoran

Bagaimana Retakan pada Coran Terbentuk? Penyebab, Pencegahan, Solusi

Tabel konten Menunjukkan

Perkenalan

Pengecoran Retakan adalah salah satu cacat yang paling umum dan merusak dalam produksi pengecoran logam.

Mereka sangat membahayakan integritas struktural, stabilitas dimensi, kinerja mekanis dan keamanan servis komponen cor, menyebabkan tingkat scrap yang tinggi, peningkatan biaya produksi dan memperpendek masa pakai peralatan.

Dalam produksi pengecoran industri, retakan secara ilmiah dikategorikan menjadi dua jenis eksklusif berdasarkan tahap pembentukannya, mekanisme mikroskopis, ciri morfologi dan keadaan stres: celah panas (air mata panas) Dan retakan dingin (air mata dingin).

Retakan panas terjadi pada tahap pemadatan akhir logam cair, sedangkan retakan dingin terbentuk setelah pemadatan sempurna selama fase pendinginan elastis suhu rendah.

Kedua jenis cacat ini berbeda secara drastis dalam morfologi makroskopis, mode ekspansi mikroskopis, akar penyebab dan sistem paduan yang rentan.

Pemahaman sistematis tentang mekanisme pembentukan dan strategi resolusi yang ditargetkan sangat penting bagi para insinyur pengecoran untuk mengoptimalkan proses pengecoran, menghilangkan cacat retak dan meningkatkan tingkat hasil coran berkualitas tinggi.

This article elaborates the full-dimensional characteristics, formation principles, key inducing factors and standardized preventive & remedial solutions for casting hot cracks and cold cracks.

1. Retak Panas: Mekanisme Pembentukan, Karakteristik dan Solusi

Hot cracks are typical high-temperature casting defects that emerge at the late solidification stage or immediately after solidification, when the casting alloy retains extremely low strength and poor plastic toughness.

They are common in steel castings, malleable iron castings and lightweight alloy castings, and are fundamentally driven by unrelieved shrinkage stress and thermal stress during solidification.

 Castings hot cracking
Castings hot cracking

Ciri-ciri Morfologi dan Struktural yang Khas

Hot cracks possess unique visual and microscopic features that distinguish them from cold cracks:

Bentuk makro:

Crack lines are tortuous, irregular and uneven in thickness, menghadirkan bukaan luar yang lebar dan bagian dalam yang secara bertahap menyempit dengan robekan yang khas, keadaan fraktur “terhubung sebagian”..

Fitur oksidasi permukaan:

Permukaan retak membentuk lapisan oksida yang berbeda tanpa kilau logam.
Retakan panas pengecoran baja tampak hampir hitam, sedangkan retakan paduan aluminium menunjukkan warna abu-abu kusam karena oksidasi suhu tinggi.

Mode ekspansi mikroskopis:

Retakan panas berkecambah dan meluas sepanjang batas butir, yang merupakan fitur identifikasi mikroskopis inti mereka.

Klasifikasi:

Dibagi menjadi retakan panas luar dan retakan panas dalam.
Retakan luar terlihat pada permukaan pengecoran, sebagian besar didistribusikan di sudut tajam, transisi ketebalan dinding yang tiba-tiba dan area yang terkonsentrasi pada tegangan dengan solidifikasi lokal yang lambat, dan bahkan dapat menembus seluruh penampang pengecoran pada kasus yang parah.
Retakan panas internal terbentuk pada zona pemadatan akhir di dalam coran, disertai dengan struktur kristal dendritik, dan jarang meluas ke permukaan luar.

Mekanisme Pembentukan Inti

Setelah logam cair dituang ke dalam cetakan, panas menghilang ke luar melalui dinding cetakan, membuat pemadatan dimulai dari permukaan pengecoran dan secara bertahap meluas ke dalam.

Pada tahap solidifikasi akhir, kristal dendritik tumpang tindih untuk membentuk kerangka padat yang kaku dan mulai menyusut secara linier.

Pada tahap ini, lapisan tipis logam cair yang tidak dipadatkan masih ada di antara dendrit yang berdekatan.

Jika penyusutan kerangka dendritik tidak terhalang sama sekali, tidak ada tekanan internal yang akan dihasilkan.

Namun, ketika penyusutan padatan ditahan oleh penghalang eksternal seperti cetakan pasir, inti pasir dan gesekan cetakan, tegangan tarik terakumulasi di dalam pengecoran.

Setelah tegangan tarik melebihi kekuatan ultimat paduan pada suhu tinggi, retak intergranular terjadi di antara dendrit.

Terjadinya retakan panas bergantung pada penambahan logam cair setelah retak.

Jika logam cair cukup mengisi celah retak pada waktunya, cacat tidak akan terbentuk; jika retakan tidak dapat diisi kembali, retakan panas permanen akan terjadi.

Paduan dengan kisaran suhu pemadatan yang luas dan karakteristik pemadatan seperti pasta spons sangat rentan terhadap keretakan panas,

sedangkan paduan eutektik dengan pemadatan suhu konstan memiliki kecenderungan retak panas paling rendah.

Faktor Pemicu Utama

Terbentuknya retakan panas merupakan hasil gabungan dari desain struktur, parameter kualitas peleburan dan proses pengecoran:

  1. Cacat struktural: Ketebalan dinding tidak rata, fillet bagian dalam yang terlalu kecil, percabangan berlebihan pada bagian yang tumpang tindih, dan struktur rangka atau rusuk kaku yang menghalangi penyusutan padat bebas pada coran.
  2. Irasionalitas proses: Ukuran dan posisi sistem gating dan riser yang tidak tepat sehingga membatasi penyusutan;
    guncangan cetakan prematur menyebabkan pendinginan yang cepat dan tidak merata; kekuatan cetakan yang berlebihan dengan deformabilitas yang buruk.
  3. Masalah komposisi bahan dan kimia: Paduan dengan tingkat penyusutan linier yang tinggi; unsur pengotor dengan titik leleh rendah yang berlebihan;
    kandungan sulfur dan fosfor yang berlebihan dalam baja dan besi tuang yang menurunkan ketangguhan suhu tinggi.

Resolusi Sistematis dan Tindakan Pencegahan

Optimalkan Desain Struktur Pengecoran

Standarisasi desain struktural untuk menghilangkan risiko konsentrasi tegangan yang melekat: memastikan ketebalan dinding coran yang seragam, atur fillet transisi membulat di semua sudut tajam untuk menahan tekanan penyusutan,

dan mengadopsi struktur jari-jari melengkung untuk pengecoran roda guna melepaskan ketahanan penyusutan secara efektif.

Meningkatkan Kualitas Peleburan Paduan Cair

Mengadopsi proses pemurnian dan degassing untuk menghilangkan inklusi oksida dan gas terlarut dalam logam cair, memurnikan struktur mikro paduan.

Kontrol secara ketat kandungan pengotor berbahaya seperti belerang dan fosfor, dan hindari fase titik leleh rendah yang berlebihan untuk menstabilkan kekuatan suhu tinggi dan plastisitas paduan.

Optimalkan Parameter Proses Pengecoran

Menerapkan prinsip solidifikasi simultan untuk menyeimbangkan laju pendinginan semua bagian pengecoran dan meminimalkan perbedaan tegangan termal.

Rancang dimensi dan tata letak gerbang dan riser yang masuk akal untuk menghindari hambatan penyusutan.

Perpanjang waktu retensi coran dalam cetakan pasir untuk mencapai distribusi suhu yang seragam dan mengurangi tekanan termal internal.

Meningkatkan deformabilitas cetakan pasir dan inti pasir, lepaskan pemberat penjepit cetakan dan perangkat pengikat terlebih dahulu,

dan menggali sebagian pasir cetakan yang berlebihan untuk pengecoran besar guna mengurangi ketahanan penyusutan.

Standarisasi Operasi Pasca Pengecoran

Hindari tabrakan, ekstrusi dan getaran keras selama pengguncangan, pembersihan dan penanganan untuk mencegah robekan sekunder pada coran suhu tinggi.

2. Retakan Dingin: Mekanisme Pembentukan, Karakteristik dan Solusi

Retakan dingin adalah cacat struktural suhu rendah yang terbentuk setelah pengecoran benar-benar padat dan didinginkan hingga mencapai keadaan elastis.

Hal ini terjadi ketika tegangan tarik pengecoran lokal melebihi kekuatan ultimit paduan pada suhu kamar, dan terutama didistribusikan di zona ketegangan yang terkonsentrasi pada tegangan selama proses pendinginan.

Coran retak dingin
Coran retak dingin

Membedakan Ciri Morfologi dan Mikroskopis

Retakan dingin memiliki karakteristik yang sangat berbeda dengan retakan panas, memungkinkan identifikasi visual dan mikroskopis yang akurat:

  • Morfologi makro: Retakan berbentuk lurus atau terlipat dengan seragam, lebar ramping dan konsisten, menampilkan garis patahan yang halus dan rapi.
  • Keadaan patah: Permukaan rekahan bersih dengan kilau logam yang jelas atau sedikit warna oksidasi suhu rendah, tanpa lapisan retakan panas yang teroksidasi kasar.
  • Modus mikroskopis: Retakan dingin meluas secara transgranular, menembus seluruh penampang pengecoran dan bukannya menyebar sepanjang batas butir, yang merupakan perbedaan paling penting dari retakan panas.

Mekanisme Pembentukan

Setelah pemadatan penuh, pengecoran memasuki tahap pendinginan elastis.

Kecepatan pendinginan yang tidak merata di berbagai bagian struktur menghasilkan gradien suhu yang signifikan, mengakibatkan deformasi susut yang tidak seimbang.

Dibatasi oleh struktur kaku pengecoran dan ketahanan cetakan eksternal, tegangan tarik sisa yang sangat besar terakumulasi di dalam komponen.

Ketika tegangan tarik lokal melebihi hasil suhu rendah dan kekuatan tarik bahan paduan, terjadi fraktur transgranular, membentuk retakan dingin.

Faktor Pemicu Utama

Struktur Pengecoran yang Tidak Masuk Akal

Ketebalan dinding yang sangat tidak merata menyebabkan penyusutan pendinginan yang tidak konsisten; struktur tertutup kaku dan berdinding tipis & struktur inti besar rentan terhadap tegangan penyusutan yang terbatas, yang dengan mudah melebihi kekuatan tarik paduan dan memicu retak.

Desain Sistem Gating dan Riser yang Rusak

Penempatan pintu masuk yang tidak tepat (diatur pada posisi dinding tebal) memperburuk perbedaan kecepatan pendinginan dan konsentrasi tegangan termal.

Riser yang berukuran terlalu kecil atau posisinya tidak tepat menghalangi penyusutan coran secara bebas.

Kekuatan suhu tinggi yang terlalu tinggi dan deformabilitas yang buruk dari pasir cetakan dan pasir inti semakin meningkatkan ketahanan susut dan tegangan tarik.

Komposisi Kimia Paduan Tidak Memenuhi Syarat

Kandungan karbon dan elemen paduan yang terlalu tinggi meningkatkan kerapuhan paduan dan mengurangi ketangguhan suhu rendah.

Kandungan fosfor yang berlebihan (lebih 0.05%) secara signifikan meningkatkan kerapuhan dingin coran baja.

Elemen anti-grafitisasi yang berlebihan pada coran besi abu-abu meningkatkan volume penyusutan dan menyebabkan retakan dingin.

Proses Pasca Pengecoran Non-Standar

Pengguncangan cetakan yang terlalu dini dan pengguncangan suhu tinggi menyebabkan pendinginan yang cepat dan lonjakan tegangan yang tajam; tumbukan mekanis dan ekstrusi selama pembersihan dan penanganan langsung retak pada coran dengan ketangguhan rendah.

Strategi Resolusi dan Pencegahan yang Ditargetkan

Mengoptimalkan Desain Struktural dan Proses

Mengoptimalkan keseragaman ketebalan dinding, tambahkan struktur transisi untuk bagian tertutup yang kaku, dan menghilangkan konsentrasi tegangan struktural.

Desain ulang sistem gating dan riser untuk menghindari penyumbatan penyusutan pengecoran dan menyeimbangkan laju pendinginan bagian tebal dan tipis.

Kontrol Komposisi Paduan Secara Ketat

Sesuaikan rasio elemen paduan secara tepat, batasi secara ketat kandungan pengotor rapuh seperti fosfor, dan mengurangi kerapuhan material saat dingin untuk meningkatkan ketangguhan benturan suhu rendah.

Standarisasi Pelepasan Cetakan dan Spesifikasi Penanganan

Perpanjang waktu retensi cetakan dengan benar untuk mencapai pendinginan coran yang lambat dan seragam serta melepaskan tegangan sisa secara bertahap.

Hindari dampak mekanis dan ekstrusi dalam prosedur pasca pemrosesan.

Terapkan Perawatan Panas Pereda Stres

Lakukan perlakuan panas penuaan tepat waktu untuk coran dengan tegangan sisa pengecoran yang besar untuk menghilangkan tegangan internal.

Lakukan perawatan penuaan sekunder setelah pemotongan riser dan perbaikan pengelasan untuk mencegah keretakan dingin yang tertunda.

3. Prinsip Rekayasa Dibalik Pencegahan Retak

Pencegahan keretakan pada coran bukanlah persoalan keberuntungan atau trial and error. Ini adalah masalah keseimbangan teknik.

Pengecoran retak ketika logam dipaksa menahan tegangan tarik pada tahap ketika kekuatannya terlalu rendah, atau ketika tegangan sisa terakumulasi lebih cepat daripada kemampuan material untuk mengendurkannya.

Dari perspektif ini, setiap retakan adalah hasil nyata dari ketidaksesuaian yang tidak terlihat perilaku termal, Perilaku Solidifikasi, pengekangan mekanis, dan kemampuan material.

Prinsip dasarnya sangat jelas: suatu pengecoran harus dibiarkan menyusut dan mendingin secara terkendali, cara resistensi rendah, sambil mempertahankan nutrisi yang cukup dan dukungan struktural selama tahap pemadatan dan pendinginan yang rentan.

Jika ada bagian dari saldo itu yang hilang, retak menjadi mungkin terjadi.

Pembentukan retakan adalah masalah stres, bukan hanya masalah cacat

Dalam praktik pengecoran, retakan sering digambarkan sebagai retakan panas atau retakan dingin, namun di balik klasifikasi permukaan ini terdapat kebenaran mekanis yang sama: pengecoran mengalami tegangan yang melebihi kekuatan sesaatnya.

Selama pemadatan, logamnya sebagian padat dan sebagian cair. Ini adalah tahap yang paling rapuh.

Kerangka dendritik telah terbentuk, namun belum mempunyai keuletan yang cukup untuk menahan deformasi yang besar.

Jika sekitarnya berjamur, inti, sistem bangun, atau geometri mencegah kontraksi bebas, tegangan tarik terkonsentrasi pada zona lemah. Itulah asal mula keretakan panas.

Setelah pemadatan, casting mungkin tampak sepenuhnya terdengar, namun gradien suhu yang besar masih terdapat antara permukaan dan bagian dalam.

Saat bagian itu mendingin, lapisan luar berkontraksi terlebih dahulu sedangkan lapisan dalam yang lebih panas menahan kontraksi tersebut. Hal ini menimbulkan tegangan sisa.

Jika stres tidak dihilangkan secara bertahap, itu dapat melebihi kekuatan material pada suhu kamar atau suhu menengah dan menghasilkan retakan dingin.

Jadi pertanyaan teknis sebenarnya bukan sekedar “Bagaimana kita menghentikan keretakan?” melainkan: Bagaimana kita merancang proses sehingga tekanan tidak melebihi kekuatan sementara pengecoran?

Pengecoran harus dirancang sebagai sistem penyusutan

Pengecoran bukanlah suatu benda yang kaku pada saat produksi. Ini adalah benda yang harus berubah bentuk sedikit dan terus menerus seiring pendinginan.

Desain yang baik mengenali hal ini dan bekerja dengan kontraksi termal, bukan melawannya.

Itulah sebabnya desain tahan retak dimulai dengan kesederhanaan geometris dan keseragaman struktur:

  • Ketebalan dinding harus serata mungkin.
  • Perubahan mendadak pada bagian harus dihindari.
  • Sudut dalam yang tajam harus diganti dengan jari-jari yang besar.
  • Persimpangan tulang rusuk, bos, dan flensa harus dilunakkan dan tidak tiba-tiba.
  • Rangka yang panjang dan kaku harus dipecah atau didesain ulang untuk memungkinkan kontraksi.
  • Ruas yang berat tidak boleh dipisahkan dari ruas yang lebih tipis tanpa adanya strategi transisi.

Ketika geometrinya kaku dan tidak beraturan, pengecoran berperilaku seperti struktur dengan konsentrator tegangan bawaan.

Hasilnya bukan hanya risiko retak yang lebih tinggi, tetapi juga solidifikasi yang tidak merata, titik panas lokal, kesulitan makan, dan akumulasi tegangan sisa.

Dengan kata lain, geometri yang buruk menciptakan serangkaian kegagalan.

Oleh karena itu, desain pengecoran tahan retak memperlakukan penyusutan sebagai persyaratan fungsional, bukan gangguan. Bagian tersebut harus dibiarkan berkontraksi dengan cara yang dapat diprediksi.

Solidifikasi harus dikontrol, tidak sekedar dipercepat

Banyak masalah proses berasal dari kesalahpahaman laju pendinginan. Lebih cepat tidak selalu lebih baik. Yang penting bukanlah kecepatan pendinginan maksimal, Tetapi pendinginan yang seragam dan terkoordinasi.

Jika satu area membeku jauh lebih awal dibandingkan area lainnya, wilayah yang mengalami pemadatan awal menjadi cangkang kaku sementara bagian sisanya masih berkontraksi atau memberi makan.

Ketidakseimbangan itu menciptakan tegangan tarik. Jika pemberian makan terhambat atau cangkang tertahan, retak berikut.

Untuk alasan ini, perancang harus memahami pola pemadatan pengecoran:

  • Di mana wilayah yang terakhir dibekukan??
  • Dimana pusat termal akan terbentuk?
  • Zona mana yang akan mengalami pengekangan tertinggi?
  • Dimana logam cair masih dapat menyebabkan penyusutan?
  • Dimana cangkangnya akan menjadi tipis dan lemah pada tahap akhir?

Proses pengecoran yang kuat mencoba menciptakan pola solidifikasi yang disengaja dan dapat diprediksi.

Tergantung pada paduan dan geometri, ini mungkin berarti solidifikasi terarah menuju anak tangga, atau dalam beberapa kasus pemadatan yang hampir bersamaan untuk mengurangi tegangan diferensial.

Kuncinya adalah konsistensi. Solidifikasi yang tidak terkendali menciptakan gradien tegangan; solidifikasi terkendali mengaturnya.

Cetakan dan inti harus mendukung bentuk, tidak menentang kontraksi

Cetakan harus menahan bentuk pengecoran selama penuangan dan pemadatan awal, tetapi setelah itu tidak akan berperilaku seperti penjepit yang kaku.

Jika cetakan atau inti pasir mempunyai kekuatan yang berlebihan, keruntuhan yang buruk, atau perilaku menghasilkan suhu tinggi yang tidak memadai, itu menahan kontraksi dan mengubah penyusutan termal menjadi tegangan tarik.

Ini adalah salah satu sumber keretakan yang paling diabaikan. Cetakan yang “terlalu bagus” dalam artian terlalu kaku bisa berbahaya.

Sistem cetakan yang ideal memberikan kombinasi yang seimbang:

  • stabilitas dimensi selama penuangan,
  • ketahanan erosi yang memadai,
  • keruntuhan yang cukup setelah pemadatan,
  • dan kekangan yang rendah selama penyusutan.

Desain inti sangat penting dalam pengecoran berongga atau berbentuk kotak.

Inti yang terlalu besar, terlalu keras, atau terlalu kuat dapat menjadi penahan mekanis di dalam bagian tersebut.

Saat logam berkontraksi di sekitarnya, stres terkonsentrasi di dinding. Jika tegangan yang dihasilkan melebihi kekuatan paduan, pengecorannya retak, seringkali dengan cara yang tampaknya tidak dapat dijelaskan.

Oleh karena itu, pencegahan retak teknik tidak hanya memerlukan spesifikasi logam, tetapi spesifikasi perilaku cetakan. Cetakan adalah bagian dari sistem mekanis.

Pemberian makan dan pengekangan harus seimbang

Riser sering kali dibahas hanya dalam kaitannya dengan kompensasi penyusutan, tapi fungsinya lebih halus.

Riser harus memasukkan logam ke zona penyusutan, tetapi jika tata letak gapura dan tanjakan menimbulkan hambatan lokal, itu juga bisa menjadi bagian dari masalah retak.

Sistem pemberian pakan yang baik seharusnya:

  • memasok logam cair ke area pemadatan terakhir,
  • menghindari menjebak titik panas yang terisolasi,
  • mencegah pembekuan gerbang dini,
  • dan tidak mengunci pengecoran ke dalam medan tegangan yang kaku.

Jika sebuah gerbang membeku terlalu dini, itu dapat menghalangi kontraksi alami pengecoran.

Jika riser atau feeder diposisikan sedemikian rupa sehingga secara mekanis dapat menahan penyusutan, pengecoran mungkin robek di dekat wilayah sambungan.

Hal ini sering terjadi jika terdapat ketidaksesuaian kekakuan yang besar antara badan pengecoran dan sistem pengumpanan yang terpasang.

Prinsip di sini sangat penting: memberi makan logam dan melepaskan tekanan penyusutan, keduanya diperlukan, tapi keduanya bukanlah hal yang sama.

Suatu proses yang berjalan dengan baik namun menahan kontraksi mungkin masih akan mengalami keretakan. Desain harus memenuhi kedua fungsi tersebut sekaligus.

Tegangan sisa harus dikurangi sebelum menjadi retak

Tidak semua retakan langsung muncul. Beberapa coran keluar dari cetakan secara utuh dan kemudian retak selama pengocokan, pembersihan, pemesinan, atau penanganan.

Artinya pada pengecoran terdapat tegangan sisa yang belum terlepas seluruhnya.

Stres sisa tidak dapat dihindari sampai tingkat tertentu, namun besarnya dapat dikendalikan. Alat teknik utama adalah:

  • desain bagian yang seragam,
  • keruntuhan cetakan yang tepat,
  • pendinginan terkontrol dalam cetakan,
  • waktu pengocokan yang tepat,
  • perlakuan panas pereda stres,
  • dan penanganan yang hati-hati setelah pemadatan.

Tujuan dari perlakuan panas penghilang stres bukanlah untuk mengubah bentuk bagian tersebut, tetapi untuk menurunkan tekanan internal ke tingkat yang lebih aman.

Untuk pengecoran dengan tekanan tinggi, Hal ini sering kali menjadi perbedaan antara bagian stabil dan retakan tertunda.

Dalam pengecoran besar atau kompleks, penghilangan tegangan sangat penting karena gradien suhu dan variasi bagian biasanya lebih besar.

Dalam kasus seperti itu, pengecoran mungkin tampak stabil secara dimensi namun tetap membawa tekanan internal yang berbahaya.

Setelah pemesinan menghilangkan permukaan pendukung atau membuka jalur tegangan yang terkunci, retakannya bisa muncul secara tiba-tiba.

Pemilihan material harus sesuai dengan geometri dan proses

Proses tahan retak hanya mungkin terjadi jika perilaku paduan tersebut sesuai dengan desain komponen dan proses pengecoran.

Beberapa paduan memiliki rentang pemadatan yang lebih luas, keuletan panas yang lebih rendah, atau sensitivitas kontraksi yang lebih besar.

Paduan ini mungkin sangat cocok pada satu geometri dan sangat rawan retak pada geometri lain.

Artinya pemilihan paduan tidak lepas dari desain. Insinyur harus mempertimbangkannya:

  • rentang solidifikasi,
  • sensitivitas sobek panas,
  • Penyusutan linier,
  • keuletan selama tahap semi-padat,
  • ketangguhan setelah pemadatan,
  • kerentanan terhadap unsur-unsur yang melemahkan,
  • dan pengaruh pengotor seperti belerang atau fosfor.

Geometri dengan transisi yang tajam dan pengekangan yang kuat memerlukan paduan yang lebih tahan terhadap retak dibandingkan dengan yang sederhana, bagian yang dipotong secara seragam.

Juga, paduan dengan sensitivitas retak panas yang diketahui mungkin memerlukan modifikasi gating, pengekangan yang lebih rendah, peningkatan keruntuhan cetakan, atau pendinginan terkontrol yang lebih lambat.

Dalam praktiknya, banyak masalah crack tidak terselesaikan hanya dengan proses tuning saja. Terkadang materinya harus berubah, atau desainnya harus santai agar sesuai dengan perilaku paduan yang sebenarnya.

Penanganan setelah pemadatan merupakan bagian dari sistem pencegahan keretakan

Pencegahan retak tidak berakhir ketika logam membeku. Sebuah casting masih bisa gagal selama pengguncangan, pemotongan, menggiling, tembakan peledakan, atau transportasi.

Setelah bagian tersebut mengeras, mungkin masih rapuh karena tegangan sisa yang tinggi, ketangguhan suhu rendah, atau retakan mikro yang tersembunyi.

Untuk alasan itu, operasi pasca solidifikasi harus diperlakukan sebagai bagian dari proses metalurgi:

  • penggoncangan tidak boleh terlalu dini,
  • bagian-bagiannya tidak boleh terjatuh atau terbentur,
  • pelepasan gerbang harus dikontrol,
  • pemesinan harus menghindari penerapan gaya secara tiba-tiba,
  • dan penyimpanan harus mencegah penumpukan beban atau tegangan lentur.

Hal ini terutama penting untuk pengecoran besar berdinding tipis dan pengecoran kaku dengan bentang panjang. Bagian-bagian ini mungkin terlihat kokoh namun ternyata sangat sensitif terhadap benturan atau tekukan lokal.

4. Perbedaan Inti Antara Retak Panas dan Retak Dingin

Barang Retak Panas Retakan Dingin
Tahap pembentukan Terjadi pada tahap akhir pemadatan atau segera setelah pemadatan, ketika pengecoran masih pada suhu yang sangat tinggi Terjadi setelah solidifikasi, selama pendinginan hingga rentang elastis atau setelah pengecoran semakin dingin
Akar penyebab Tegangan tarik yang dihasilkan oleh penyusutan solidifikasi yang tertahan pada struktur semi-padat yang lemah Tegangan termal sisa atau hambatan eksternal melebihi kekuatan paduan selama pendinginan
Keadaan material saat retak Semi padat atau hampir padat, dengan kekuatan dan keuletan yang sangat rendah Sepenuhnya padat, namun masih dalam tekanan internal yang signifikan
Jalur retakan yang khas Biasanya intergranular, merambat sepanjang batas butir Biasanya transgranular, menyebar melintasi butir dan melalui bagian
Bentuk retak Tidak teratur, lengkung, berliku -liku, dan sering bercabang Lurus atau sedikit zigzag, dengan lebar yang relatif seragam
Penampilan permukaan
Permukaan patahan yang kasar, sering teroksidasi, membosankan, dan kurang kilau logam Permukaan patahan lebih bersih, seringkali berwarna metalik terang atau hanya sedikit teroksidasi
Pembukaan retak Seringkali lebih lebar di permukaan dan lebih sempit di bagian dalam Biasanya lebarnya lebih seragam di sepanjang garis retakan
Lokasi umum Titik panas, sudut tajam, transisi tebal ke tipis, wilayah yang terkendali, zona terakhir yang dipadatkan Daerah yang mengalami tekanan tinggi, bagian yang terkendali, sudut, daerah yang dibatasi oleh inti, dekat gerbang atau zona struktur kaku
Faktor yang mempengaruhi Kisaran solidifikasi yang luas, Memberi makan yang buruk, kecenderungan penyusutan yang tinggi, pengekangan cetakan yang kuat, keruntuhan yang buruk Pendinginan tidak merata, tegangan sisa yang tinggi, struktur kaku, hasil cetakan/inti yang buruk, kimia paduan rapuh
Paduan khas rentan terhadapnya Baja, besi cor yang dapat ditempa, dan beberapa paduan ringan Paduan rapuh atau ketangguhan rendah, baja dengan karbon atau fosfor tinggi, besi cor dengan kimia yang tidak menguntungkan
Metode deteksi
Sering terlihat di permukaan; retakan panas internal mungkin memerlukan pemotongan atau NDT Sering terlihat setelah pendinginan; retak internal mungkin juga memerlukan pemotongan atau NDT
Fokus pencegahan Meningkatkan pemberian makanan solidifikasi, mengurangi pengekangan, menyempurnakan geometri, meningkatkan keruntuhan cetakan, menghindari titik panas Mengurangi sisa stres, meningkatkan keseragaman pendinginan, mengoptimalkan waktu pengguncangan, meningkatkan perlakuan panas, memperkuat ketangguhan
Prinsip rekayasa utama Cegah kerangka semi-padat agar tidak robek akibat tekanan penyusutan Cegah logam yang didinginkan agar tidak retak akibat akumulasi tegangan sisa
Tindakan korektif yang khas Mendesain ulang geometri, sesuaikan kenaikan/gerbang, memodifikasi kondisi cetakan, meningkatkan kualitas paduan Menghilangkan stres, pendinginan lebih lambat dan lebih seragam, keruntuhan inti/cetakan yang lebih baik, pengendalian kimia, penanganan yang hati-hati

5. Kesimpulan

Retakan pada coran terbentuk karena logam diminta menyusut, mengeras, dan dinginkan dengan terkendali. Ketika pengekangan tersebut menciptakan tekanan yang lebih besar daripada yang dapat ditoleransi oleh paduan tersebut, castingnya terkoyak.

Retakan panas muncul selama pemadatan, biasanya dengan tidak teratur, teroksidasi, fitur antar butir.

Retakan dingin muncul pada pendinginan selanjutnya, biasanya lebih lurus, pembersih, retakan tembus-ketebalan yang disebabkan oleh tegangan sisa.

Pengobatannya juga sama sistematisnya: meningkatkan desain pengecoran, mengurangi konsentrasi stres, mengoptimalkan solidifikasi, pilih bahan kimia paduan yang sesuai, meningkatkan keruntuhan cetakan, mengontrol waktu pengguncangan, dan menerapkan perlakuan panas pereda stres bila diperlukan.

Dalam praktiknya, pengecoran terbaik yang bebas retak bukanlah yang “terkuat” dalam cetakannya, tapi yang dibiarkan menyusut secara terkendali, seimbang, dan cara yang dapat diprediksi.

Tinggalkan komentar

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Bidang yang diperlukan ditandai *

Gulir ke atas

Dapatkan Penawaran Instan

Silakan isi informasi Anda dan kami akan segera menghubungi Anda.