Jak powstają pęknięcia w odlewach? Powoduje, Zapobieganie, Rozwiązania

Wstęp

Odlew Pęknięcia są jedną z najczęstszych i najbardziej destrukcyjnych wad w produkcji odlewów metalowych.

Poważnie naruszają integralność konstrukcji, Stabilność wymiarowa, właściwości mechaniczne i bezpieczeństwo użytkowania elementów odlewanych, co prowadzi do wysokiego poziomu złomu, zwiększone koszty produkcji i skrócona żywotność sprzętu.

W produkcji odlewów przemysłowych, pęknięcia są naukowo podzielone na dwa typy w zależności od etapu powstawania, mikroskopijny mechanizm, cechy morfologiczne i stan naprężenia: gorące pęknięcia (Gorące łzy) I zimne pęknięcia (zimne łzy).

Pęknięcia na gorąco powstają w końcowym etapie krzepnięcia stopionego metalu, podczas gdy zimne pęknięcia powstają po całkowitym zestaleniu podczas fazy chłodzenia elastycznego w niskiej temperaturze.

Te dwa typy defektów różnią się drastycznie makroskopową morfologią, mikroskopijny tryb ekspansji, przyczyny pierwotne i podatne systemy stopowe.

Systematyczne zrozumienie mechanizmów ich powstawania i ukierunkowanych strategii rozdzielania jest niezbędne dla inżynierów odlewników w celu optymalizacji procesów odlewniczych, wyeliminować defekty pęknięć i poprawić współczynnik plastyczności wysokiej jakości odlewów.

W tym artykule omówiono charakterystyki pełnowymiarowe, zasady formacji, kluczowych czynników wywołujących i standaryzowanych środków zapobiegawczych & rozwiązania naprawcze do odlewania pęknięć gorących i pęknięć zimnych.

1. Gorące pęknięcia: Mechanizm formowania, Charakterystyka i rozwiązania

Pęknięcia na gorąco są typowymi defektami odlewów wysokotemperaturowych, które pojawiają się na powierzchni późny etap krzepnięcia lub bezpośrednio po zestaleniu, gdy stop odlewniczy zachowuje wyjątkowo niską wytrzymałość i słabą wytrzymałość plastyczną.

Występują powszechnie w odlewach staliwnych, odlewy z żeliwa ciągliwego i odlewy ze stopów lekkich, i są zasadniczo napędzane przez nierozwiązane naprężenia skurczowe i naprężenia termiczne podczas krzepnięcia.

Typowe cechy morfologiczne i strukturalne

Pęknięcia gorące posiadają unikalne cechy wizualne i mikroskopowe, które odróżniają je od pęknięć zimnych:

Kształt makro:

Linie pęknięć są kręte, nieregularne i o nierównej grubości, o szerokim otworze zewnętrznym i stopniowo zwężającym się przekroju wewnętrznym z typowym rozdarciem, stan złamania „częściowo połączony”..

Cechy utleniania powierzchni:

Powierzchnie pęknięć tworzą wyraźne warstwy tlenków bez metalicznego połysku.
Pęknięcia gorące w odlewie stalowym wydają się prawie czarne, podczas gdy pęknięcia stopu aluminium mają matowy szary odcień z powodu utleniania w wysokiej temperaturze.

Tryb ekspansji mikroskopowej:

Gorące pęknięcia kiełkują i rozszerzają się wzdłuż granic ziaren, co jest ich podstawową cechą mikroskopowej identyfikacji.

Klasyfikacja:

Dzieli się na zewnętrzne gorące pęknięcia i wewnętrzne gorące pęknięcia.
Na powierzchni odlewu widoczne są pęknięcia zewnętrzne, rozmieszczone głównie w ostrych narożnikach, nagłe zmiany grubości ścianek i obszary skoncentrowane naprężenia z powolnym miejscowym krzepnięciem, a w ciężkich przypadkach może nawet przebić cały przekrój odlewu.
Wewnętrzne pęknięcia gorące powstają w końcowej strefie krzepnięcia wewnątrz odlewów, towarzyszą dendrytyczne struktury krystaliczne, i rzadko rozciągają się na powierzchnię zewnętrzną.

Mechanizm tworzenia rdzenia

Po wlaniu stopionego metalu do formy, ciepło rozprasza się na zewnątrz przez ściankę formy, powodując, że krzepnięcie rozpoczyna się od powierzchni odlewu i stopniowo rozszerza się do wewnątrz.

W późnej fazie krzepnięcia, kryształy dendrytyczne nakładają się, tworząc sztywny, stały szkielet i rozpoczynają liniowy skurcz.

Na tym etapie, pomiędzy sąsiednimi dendrytami nadal istnieje cienka, nie zestalona warstwa ciekłego metalu.

Jeśli skurcz szkieletu dendrytycznego jest całkowicie niezakłócony, nie będzie generowane żadne naprężenie wewnętrzne.

Jednakże, gdy stały skurcz jest ograniczany przez zewnętrzne bariery, takie jak pleśnie piaskowe, rdzenie piaskowe i tarcie formy, wewnątrz odlewu gromadzą się naprężenia rozciągające.

Gdy naprężenie rozciągające przekroczy ostateczną wytrzymałość stopu w wysokich temperaturach, Pękanie międzykrystaliczne występuje pomiędzy dendrytami.

Występowanie pęknięć na gorąco zależy od uzupełnienia ciekłego metalu po pęknięciu.

Jeśli wystarczająca ilość stopionego metalu wypełni popękane szczeliny na czas, defekty nie powstaną; jeśli pęknięć nie da się uzupełnić, powstaną trwałe, gorące pęknięcia.

Stopy o szerokim zakresie temperatur krzepnięcia i gąbczastej charakterystyce krzepnięcia przypominającej pastę są bardzo podatne na pękanie na gorąco,

podczas gdy stopy eutektyczne krzepnące w stałej temperaturze mają najniższą tendencję do pękania na gorąco.

Kluczowe czynniki wywołujące

Tworzenie się pęknięć na gorąco jest łącznym rezultatem projektu konstrukcyjnego, jakość wytapiania i parametry procesu odlewania:

1. Wady konstrukcyjne: Nierówna grubość ścianki, zbyt małe filety wewnętrzne, nadmierne rozgałęzianie nakładających się części, oraz sztywne konstrukcje ramowe lub żebrowe, które blokują swobodny stały skurcz odlewów.
2. Irracjonalność procesu: Niewłaściwy rozmiar i położenie systemów wlewowych i pionowych, które ograniczają skurcz;
   przedwczesne otrząsanie się pleśni prowadzące do szybkiego i nierównomiernego chłodzenia; nadmierna wytrzymałość formy przy słabej odkształcalności.
3. Zagadnienia materiałowe i składu chemicznego: Stopy o wysokim współczynniku skurczu liniowego; nadmierne, niskotopliwe pierwiastki zanieczyszczające;
   nadmierna zawartość siarki i fosforu w odlewach staliwnych i żeliwnych, pogarszająca udarność w wysokich temperaturach.

Systematyczne rozwiązanie i środki zapobiegawcze

Zoptymalizuj projekt konstrukcyjny odlewu

Standaryzuj projekt konstrukcyjny, aby wyeliminować nieodłączne ryzyko koncentracji naprężeń: zapewniają jednakową grubość ścianek odlewów, ustawić zaokrąglone zaokrąglenia przejściowe we wszystkich ostrych narożnikach, aby złagodzić naprężenia skurczowe,

i przyjąć zakrzywione struktury szprych do odlewów kół, aby skutecznie zmniejszyć odporność na skurcz.

Popraw jakość wytapiania stopionego stopu

Zastosuj procesy rafinacji i odgazowania w celu usunięcia wtrąceń tlenkowych i rozpuszczonego gazu w stopionym metalu, oczyścić mikrostrukturę stopu.

Ściśle kontroluj zawartość szkodliwych zanieczyszczeń, takich jak siarka i fosfor, i unikać nadmiernych faz niskotopliwych, aby ustabilizować wytrzymałość w wysokiej temperaturze i plastyczność stopu.

Optymalizuj parametry procesu odlewania

Wdrażaj zasada jednoczesnego krzepnięcia aby zrównoważyć szybkość chłodzenia wszystkich części odlewanych i zminimalizować różnice naprężeń termicznych.

Zaprojektuj rozsądne wymiary i układ wlewów i pionów, aby uniknąć przeszkód spowodowanych skurczem.

Wydłużyć czas przebywania odlewów w formie piaskowej, aby uzyskać równomierny rozkład temperatur i zmniejszyć wewnętrzne naprężenia termiczne.

Poprawiają odkształcalność form piaskowych i rdzeni piaskowych, wcześniej usunąć obciążniki formy i urządzenia mocujące,

i częściowo wydobyć zbędny piasek formierski do dużych odlewów, aby zmniejszyć odporność na skurcz.

Standaryzacja operacji po odlewaniu

Unikaj kolizji, wytłaczanie i gwałtowne wibracje podczas wytrząsania, czyszczenie i obsługa, aby zapobiec wtórnemu rozdarciu odlewów wysokotemperaturowych.

2. Zimne pęknięcia: Mechanizm formowania, Charakterystyka i rozwiązania

Pęknięcia zimne to niskotemperaturowe wady konstrukcyjne, które powstają po całkowitym zestaleniu i ochłodzeniu odlewu do stanu elastycznego.

Występują, gdy lokalne naprężenia rozciągające odlewu przekraczają ostateczną wytrzymałość stopu w temperaturze pokojowej, i są rozmieszczone głównie w strefach naprężeń skoncentrowanych podczas procesu chłodzenia.

Wyróżniające cechy morfologiczne i mikroskopowe

Pęknięcia zimne mają zupełnie inną charakterystykę niż pęknięcia gorące, umożliwiające dokładną identyfikację wizualną i mikroskopową:

• Morfologia makro: Pęknięcia są proste lub fałdowane i jednolite, smukła i stała szerokość, charakteryzujące się gładkimi i schludnymi liniami pęknięć.
• Stan złamania: Powierzchnia pęknięcia jest czysta, z wyraźnym metalicznym połyskiem lub lekkim kolorem utleniania w niskiej temperaturze, bez szorstkiej, utlenionej warstwy gorących pęknięć.
• Tryb mikroskopowy: Pęknięcia zimne rozszerzają się w sposób transkrystaliczny, penetrując cały przekrój odlewu, zamiast rozprzestrzeniać się wzdłuż granic ziaren, co jest najbardziej zasadniczą różnicą w stosunku do pęknięć na gorąco.

Mechanizm formowania

Po całkowitym zestaleniu, odlew wchodzi w etap elastycznego chłodzenia.

Nierówna prędkość chłodzenia różnych części konstrukcyjnych generuje znaczne gradienty temperatury, co powoduje niezrównoważone odkształcenie skurczowe.

Ograniczone przez własną sztywną strukturę odlewu i zewnętrzną odporność na pleśń, Wewnątrz elementu gromadzą się ogromne resztkowe naprężenia rozciągające.

Gdy lokalne naprężenie rozciągające przekracza granicę plastyczności w niskiej temperaturze i wytrzymałość na rozciąganie materiału stopowego, dochodzi do złamania przezkrystalicznego, tworząc zimne pęknięcia.

Główne czynniki wywołujące

Nieuzasadniona struktura odlewu

Poważnie nierówna grubość ścianki powoduje nierównomierny skurcz chłodzący; konstrukcje sztywne zamknięte i cienkościenne & Konstrukcje o dużych rdzeniach są podatne na naprężenia skurczowe, która łatwo przekracza wytrzymałość stopu na rozciąganie i powoduje pękanie.

Wadliwy projekt systemu wlewowego i pionowego

Niewłaściwe umiejscowienie wlotu (rozmieszczone w miejscach grubościennych) pogłębia różnice w szybkości chłodzenia i koncentrację naprężeń termicznych.

Zbyt małe lub źle umiejscowione nadstawki utrudniają swobodny skurcz odlewów.

Nadmiernie wysoka wytrzymałość na wysoką temperaturę i słaba odkształcalność masy formierskiej i masy rdzeniowej dodatkowo zwiększają odporność na skurcz i naprężenia rozciągające.

Niekwalifikowany skład chemiczny stopu

Nadmiernie wysoka zawartość węgla i pierwiastków stopowych zwiększa kruchość stopu i zmniejsza udarność w niskich temperaturach.

Nadmierna zawartość fosforu (nad 0.05%) znacznie zwiększa kruchość na zimno odlewów stalowych.

Nadmiar elementów antygrafityzacyjnych w odlewach z żeliwa szarego zwiększa objętość skurczu i powoduje pęknięcia zimne.

Niestandardowe procesy po odlewaniu

Przedwczesne wytrząsanie formy i wytrząsanie w wysokiej temperaturze prowadzą do szybkiego chłodzenia i gwałtownego wzrostu naprężeń; kolizje mechaniczne i wytłaczanie podczas czyszczenia i przenoszenia bezpośrednio pękają odlewy o niskiej wytrzymałości.

Ukierunkowane strategie rozwiązywania problemów i zapobiegania

Optymalizacja projektowania strukturalnego i procesowego

Zoptymalizuj jednorodność grubości ścianki, dodać struktury przejściowe dla sztywnych części zamkniętych, i wyeliminować koncentrację naprężeń konstrukcyjnych.

Przeprojektuj system wlewu i rury pionowej, aby uniknąć blokowania skurczu odlewu i zrównoważyć szybkość chłodzenia grubych i cienkich przekrojów.

Ściśle kontroluj skład stopu

Precyzyjnie dostosuj proporcje pierwiastków stopowych, bezwzględnie ograniczaj zawartość kruchych zanieczyszczeń, takich jak fosfor, i zmniejszają kruchość materiału na zimno, aby poprawić udarność w niskich temperaturach.

Standaryzacja specyfikacji dotyczących uwalniania i obsługi form

Odpowiednio wydłużyć czas przebywania formy, aby uzyskać powolne i równomierne chłodzenie odlewów oraz stopniowo uwalniać naprężenia własne.

Unikać uderzeń mechanicznych i wytłaczania w procedurach obróbki końcowej.

Wdrożyć obróbkę cieplną odprężającą

W przypadku odlewów o dużych naprężeniach szczątkowych należy w odpowiednim czasie przeprowadzić obróbkę cieplną starzenia, aby wyeliminować naprężenia wewnętrzne.

Po cięciu pionu i naprawie spawalniczej należy przeprowadzić obróbkę wtórnego starzenia, aby zapobiec opóźnionemu pękaniu na zimno.

3. Zasada inżynieryjna zapobiegająca pęknięciom

Zapobieganie pęknięciom w odlewach nie jest kwestią szczęścia ani prób i błędów. To kwestia równowagi inżynieryjnej.

Odlew pęka, gdy metal jest zmuszony wytrzymać naprężenia rozciągające na etapie, gdy jego wytrzymałość jest zbyt mała, lub gdy naprężenia szczątkowe kumulują się szybciej, niż materiał jest w stanie je rozluźnić.

Z tej perspektywy, każde pęknięcie jest widocznym rezultatem niewidocznego niedopasowania pomiędzy Zachowanie termiczne, Zachowanie zestalania, mechaniczne ograniczenie, i możliwości materialne.

Podstawowa zasada jest prosta: odlew musi się kurczyć i ostygnąć w kontrolowany sposób, sposób o niskim oporze, przy jednoczesnym zachowaniu wystarczającego zasilania i wsparcia strukturalnego podczas wrażliwych etapów krzepnięcia i chłodzenia.

Jeśli jakakolwiek część tej równowagi zostanie utracona, prawdopodobne staje się pękanie.

Tworzenie się pęknięć jest problemem związanym ze stresem, nie tylko problem z wadą

W praktyce odlewniczej, pęknięcia są często opisywane jako pęknięcia gorące lub pęknięcia zimne, ale pod tymi powierzchownymi klasyfikacjami kryje się ta sama mechaniczna prawda: odlew doświadcza naprężeń przekraczających jego chwilową wytrzymałość.

Podczas zestalania, metal jest częściowo stały i częściowo płynny. To najbardziej kruchy etap ze wszystkich.

Utworzył się szkielet dendrytyczny, ale nie osiągnął jeszcze wystarczającej plastyczności, aby tolerować duże odkształcenia.

Jeśli otaczająca pleśń, rdzeń, układ pionowy, lub geometria zapobiega swobodnemu skurczowi, naprężenie rozciągające koncentruje się w strefie słabej. To jest przyczyna pękania na gorąco.

Po zestaleniu, odlew może wydawać się w pełni zdrowy, ale nadal istnieją duże gradienty temperatury między powierzchnią a wnętrzem.

W miarę ochładzania się części, warstwy zewnętrzne kurczą się jako pierwsze, podczas gdy cieplejsze wnętrze opiera się temu skurczowi. To generuje naprężenia szczątkowe.

Jeśli stres nie ustąpi stopniowo, może przekroczyć wytrzymałość materiału w temperaturze pokojowej lub w temperaturze pośredniej i spowodować pękanie na zimno.

Zatem prawdziwym pytaniem inżynierskim nie jest po prostu: „Jak zatrzymać pęknięcia?”, ale raczej: Jak zaprojektować proces tak, aby naprężenia nigdy nie przekraczały tymczasowej wytrzymałości odlewu?

Odlew musi być zaprojektowany jako system skurczowy

Odlew nie jest przedmiotem sztywnym podczas produkcji. Jest to ciało, które w miarę ochładzania musi nieznacznie i stale zmieniać kształt.

Dobry projekt uwzględnia to i działa w oparciu o skurcz termiczny, a nie przeciwko niemu.

Dlatego projektowanie odporne na pęknięcia zaczyna się od geometrycznej prostoty i jednolitości strukturalnej:

• Grubość ścianki powinna być możliwie równa.
• Należy unikać nagłych zmian sekcji.
• Ostre narożniki wewnętrzne należy zastąpić dużymi promieniami.
• Przecięcia żeber, Szefowie, i kołnierze powinny być raczej zmiękczone niż gwałtowne.
• Długie sztywne ramy należy rozbić lub przeprojektować, aby umożliwić ich skurczenie.
• Ciężkie sekcje nie powinny być izolowane od cieńszych sekcji bez strategii przejściowej.

Gdy geometria jest sztywna i nieregularna, odlew zachowuje się jak konstrukcja z wbudowanymi koncentratorami naprężeń.

Rezultatem jest nie tylko większe ryzyko pękania, ale także nierównomierne krzepnięcie, zlokalizowane gorące punkty, trudności w karmieniu, i nagromadzenie naprężeń szczątkowych.

Innymi słowy, zła geometria powoduje kaskadę awarii.

Dlatego też konstrukcja odlewu odporna na pękanie traktuje skurcz jako wymóg funkcjonalny, nie jest to uciążliwe. Część musi mieć możliwość przewidywalnego skurczu.

Zestalanie musi być kontrolowane, nie tylko przyspieszony

Wiele problemów procesowych wynika z niezrozumienia szybkości chłodzenia. Szybciej nie zawsze znaczy lepiej. Nie liczy się maksymalna prędkość chłodzenia, Ale równomierne i skoordynowane chłodzenie.

Jeśli jeden obszar zestala się znacznie wcześniej niż inny, obszar wcześnie zestalony staje się sztywną skorupą, podczas gdy pozostała część nadal się kurczy lub zasila.

Ta nierównowaga powoduje naprężenia rozciągające. Jeśli karmienie jest zablokowane lub skorupa jest unieruchomiona, następuje pękanie.

Z tego powodu, projektant musi zrozumieć wzór krzepnięcia odlewu:

• Gdzie są regiony, które zamrożą się jako ostatnie?
• Gdzie powstanie centrum termiczne?
• Które strefy zostaną poddane największym ograniczeniom?
• Gdzie ciekły metal może nadal powodować skurcz?
• Gdzie skorupa będzie cienka i słaba w ostatnim etapie?

Solidny proces odlewania stara się stworzyć wzór krzepnięcia, który jest zamierzony i przewidywalny.

W zależności od stopu i geometrii, może to oznaczać kierunkowe zestalanie się w kierunku pionów, lub w niektórych przypadkach prawie jednoczesne krzepnięcie w celu zmniejszenia naprężeń różnicowych.

Kluczem jest konsekwencja. Niekontrolowane krzepnięcie powoduje powstawanie gradientów naprężeń; kontrolowane krzepnięcie zarządza nimi.

Forma i rdzeń powinny podtrzymywać kształt, nie sprzeciwiaj się skurczom

Forma musi utrzymywać kształt odlewu podczas zalewania i wstępnego krzepnięcia, ale potem nie powinien zachowywać się jak sztywny zacisk.

Jeśli forma piaskowa lub rdzeń ma nadmierną wytrzymałość, słaba składalność, lub niewystarczające zachowanie plastyczności w wysokiej temperaturze, jest odporny na skurcze i przekształca skurcz termiczny w naprężenie rozciągające.

Jest to jedno z najczęściej pomijanych źródeł pęknięć. Forma, która jest „zbyt dobra” w tym sensie, że jest zbyt sztywna, może być szkodliwa.

Idealny system form zapewnia zrównoważoną kombinację:

• stabilność wymiarowa podczas zalewania,
• odpowiednią odporność na erozję,
• wystarczająca zapadalność po zestaleniu,
• i niskie utwierdzenie podczas skurczu.

Konstrukcja rdzenia jest szczególnie ważna w przypadku odlewów pustych lub skrzynkowych.

Rdzeń, który jest za duży, zbyt trudne, lub zbyt mocny, może stać się mechanicznym wzmocnieniem wewnątrz części.

Gdy metal kurczy się wokół niego, stres koncentruje się w ścianach. Jeśli powstałe naprężenie przekracza wytrzymałość stopu, odlew pęka, często w pozornie niewyjaśniony sposób.

Dlatego też zapobieganie pęknięciom technicznym wymaga nie tylko specyfikacji metalu, ale specyfikacja zachowania pleśni. Forma jest częścią układu mechanicznego.

Karmienie i trzymanie psa muszą być zrównoważone

Podstopnice są często omawiane jedynie w kontekście kompensacji skurczu, ale ich funkcja jest bardziej subtelna.

Pion musi podawać metal do stref skurczu, ale jeśli układ bramkowy i wznoszący tworzy lokalne ograniczenia, może to również stać się częścią problemu pękania.

Dobry system żywienia powinien:

• dostarczać ciekły metal do ostatnich obszarów krzepnięcia,
• unikaj łapania izolowanych, gorących punktów,
• zapobiegają przedwczesnemu zamrożeniu bramki,
• i nie blokować odlewu w sztywnym polu naprężeń.

Jeśli brama zamarza zbyt wcześnie, może blokować naturalny skurcz odlewu.

Jeśli pion lub podajnik jest ustawiony w taki sposób, że mechanicznie ogranicza skurcz, odlew może pęknąć w pobliżu obszaru połączenia.

Jest to szczególnie powszechne, gdy występuje duże niedopasowanie sztywności pomiędzy korpusem odlewniczym a dołączonym systemem podawania.

Zasada jest tutaj kluczowa: konieczne jest podawanie metalu i uwalnianie naprężeń skurczowych, ale to nie to samo.

Proces, który dobrze się odżywia, ale ogranicza skurcz, może nadal pękać. Projekt musi spełniać obie funkcje jednocześnie.

Naprężenia szczątkowe muszą zostać zredukowane, zanim dojdzie do pęknięcia

Nie wszystkie pęknięcia pojawiają się natychmiast. Niektóre odlewy opuszczają formę w stanie nienaruszonym i pękają później podczas wytrząsania, czyszczenie, obróbka, lub obsługa.

Oznacza to, że w odlewie znajdowały się naprężenia szczątkowe, które nie zostały jeszcze całkowicie uwolnione.

Naprężenie szczątkowe jest w pewnym stopniu nieuniknione, ale jego wielkość można kontrolować. Głównymi narzędziami inżynierskimi są:

• jednolity projekt sekcji,
• właściwa zapadalność formy,
• kontrolowane chłodzenie formy,
• odpowiedni moment wstrząsu,
• odprężająca obróbka cieplna,
• i ostrożne obchodzenie się po zestaleniu.

Celem odprężającej obróbki cieplnej nie jest zmiana kształtu części, ale aby obniżyć stres wewnętrzny do bezpieczniejszego poziomu.

Do odlewów obciążonych wysokimi naprężeniami, często jest to różnica między stabilną częścią a opóźnionym pęknięciem.

W dużych lub złożonych odlewach, odprężanie jest szczególnie ważne, ponieważ gradienty temperatury i zmienność przekroju są zwykle większe.

W takich przypadkach, odlew może wydawać się stabilny wymiarowo, a jednocześnie przenosi niebezpieczne naprężenia wewnętrzne.

Po obróbce usuwa się powierzchnię podporową lub otwiera zablokowaną ścieżkę naprężeń, pęknięcie może pojawić się nagle.

Wybór materiału musi odpowiadać geometrii i procesowi

Proces odporny na pękanie jest możliwy tylko wtedy, gdy zachowanie stopu jest zgodne z projektem części i procesem odlewniczym.

Niektóre stopy mają szersze zakresy krzepnięcia, niższa ciągliwość na gorąco, lub większą wrażliwość na skurcz.

Stopy te mogą doskonale nadawać się do jednej geometrii i być bardzo podatne na pękanie w innej.

Oznacza to, że wyboru stopu nie można oddzielić od projektu. Inżynier musi to rozważyć:

• zakres krzepnięcia,
• wrażliwość na gorące rozdarcie,
• kurczenie się liniowe,
• ciągliwość w fazie półstałej,
• wytrzymałość po zestaleniu,
• podatność na elementy kruche,
• oraz wpływ zanieczyszczeń, takich jak siarka i fosfor.

Geometria z ostrymi przejściami i silnym utwierdzeniem wymaga stopu bardziej odpornego na pęknięcia niż zwykły, równomiernie przekrojona część.

Podobnie, stop o znanej wrażliwości na pękanie na gorąco może wymagać zmodyfikowanego bramkowania, niższa powściągliwość, poprawiona zapadalność formy, lub wolniejsze kontrolowane chłodzenie.

W rzeczywistości, wielu problemów z pęknięciami nie rozwiązuje się samym strojeniem procesu. Czasami materiał musi się zmienić, lub projekt musi zostać złagodzony, aby pasował do rzeczywistego zachowania stopu.

Postępowanie po zestaleniu jest częścią systemu zapobiegania pęknięciom

Zapobieganie pęknięciom nie kończy się w momencie zamarznięcia metalu. Casting może się jeszcze nie udać podczas shakeoutu, cięcie, szlifowanie, Strzały, lub transport.

Gdy część stwardnieje, może nadal być kruchy z powodu wysokiego naprężenia szczątkowego, wytrzymałość w niskich temperaturach, lub ukryte mikropęknięcia.

Z tego powodu, Operacje po zestaleniu należy traktować jako część procesu metalurgicznego:

• wstrząs nie powinien być za wcześnie,
• części nie należy upuszczać ani uderzać,
• należy kontrolować usuwanie bramy,
• Podczas obróbki należy unikać nagłego przykładania siły,
• i przechowywanie powinny zapobiegać układaniu ładunków w stosy lub naprężeniom zginającym.

Jest to szczególnie ważne w przypadku dużych odlewów cienkościennych i odlewów sztywnych o dużych rozpiętościach. Części te mogą wyglądać solidnie, ale mogą być zaskakująco wrażliwe na lokalne uderzenia lub zginanie.

4. Podstawowe różnice między pęknięciami gorącymi i pęknięciami zimnymi

5. Wniosek

Pęknięcia w odlewach powstają w wyniku kurczenia się metalu, zestalać, i chłodno pod powściągliwością. Kiedy to utwierdzenie powoduje naprężenie większe niż stop może tolerować, casting się rozpada.

Gorące pęknięcia pojawiają się podczas krzepnięcia, zwykle z nieregularnością, utleniony, cechy międzykrystaliczne.

Zimne pęknięcia pojawiają się podczas późniejszego schładzania, zwykle równie proste, odkurzacz, pęknięcia na całej grubości spowodowane naprężeniami szczątkowymi.

Środek zaradczy jest równie systematyczny: ulepszyć projekt odlewu, zmniejszyć koncentrację stresu, zoptymalizować krzepnięcie, wybierz odpowiedni skład chemiczny stopu, poprawić zapadalność formy, kontrolować czas wytrząsania, i w razie potrzeby zastosować obróbkę cieplną odprężającą.

W rzeczywistości, najlepszy odlew pozbawiony pęknięć to nie ten, który jest „najmocniejszy” w formie, ale taki, któremu pozwala się kurczyć w sposób kontrolowany, zrównoważony, i przewidywalny sposób.