Các vết nứt ở dạng đúc như thế nào? Nguyên nhân, Phòng ngừa, Giải pháp

Giới thiệu

Đúc vết nứt là một trong những khuyết tật phổ biến và có tính phá hủy cao nhất trong sản xuất đúc kim loại.

Chúng làm tổn hại nghiêm trọng đến tính toàn vẹn của cấu trúc, sự ổn định kích thước, hiệu suất cơ khí và an toàn dịch vụ của các bộ phận đúc, dẫn đến tỷ lệ phế liệu cao, tăng chi phí sản xuất và rút ngắn tuổi thọ thiết bị.

Trong sản xuất đúc công nghiệp, vết nứt được phân loại một cách khoa học thành hai loại độc quyền dựa trên giai đoạn hình thành, cơ chế vi mô, đặc điểm hình thái và trạng thái ứng suất: vết nứt nóng (Nước mắt nóng) Và vết nứt lạnh (nước mắt lạnh).

Các vết nứt nóng xảy ra ở giai đoạn hóa rắn cuối cùng của kim loại nóng chảy, trong khi các vết nứt nguội hình thành sau khi đông đặc hoàn toàn trong giai đoạn làm nguội đàn hồi ở nhiệt độ thấp.

Hai loại khuyết tật này khác nhau đáng kể về hình thái vĩ mô, chế độ mở rộng vi mô, nguyên nhân gốc rễ và hệ thống hợp kim dễ bị ảnh hưởng.

Sự hiểu biết có hệ thống về cơ chế hình thành và chiến lược giải quyết có mục tiêu của chúng là điều cần thiết để các kỹ sư xưởng đúc tối ưu hóa quy trình đúc, loại bỏ các khuyết tật vết nứt và cải thiện tỷ lệ năng suất của vật đúc chất lượng cao.

Bài viết này trình bày chi tiết các đặc điểm đầy đủ, nguyên tắc hình thành, các yếu tố gây ra chính và các biện pháp phòng ngừa được tiêu chuẩn hóa & giải pháp khắc phục vết nứt nóng và vết nứt nguội.

1. Vết nứt nóng: Cơ chế hình thành, Đặc điểm và giải pháp

Các vết nứt nóng là các khuyết tật đúc ở nhiệt độ cao điển hình xuất hiện ở giai đoạn đông đặc muộn hoặc ngay sau khi đông đặc, khi hợp kim đúc giữ được độ bền cực thấp và độ dẻo dai kém.

Chúng phổ biến trong đúc thép, đúc sắt dễ uốn và đúc hợp kim nhẹ, và về cơ bản được điều khiển bởi ứng suất co ngót không giảm và ứng suất nhiệt trong quá trình hóa rắn.

Đặc điểm hình thái và cấu trúc điển hình

Các vết nứt nóng sở hữu các đặc điểm hình ảnh và vi mô độc đáo để phân biệt chúng với các vết nứt nguội:

Hình dạng vĩ mô:

Những đường nứt quanh co, độ dày không đều và không đồng đều, thể hiện một lỗ mở rộng bên ngoài và thu hẹp dần phần bên trong với một vết rách điển hình, Trạng thái đứt gãy “liên kết một phần”.

Tính năng oxy hóa bề mặt:

Bề mặt vết nứt hình thành các lớp oxit riêng biệt không có ánh kim loại.
Thép đúc nóng nứt xuất hiện gần như đen, trong khi các vết nứt hợp kim nhôm có tông màu xám xỉn do quá trình oxy hóa ở nhiệt độ cao.

Chế độ mở rộng kính hiển vi:

Các vết nứt nóng nảy mầm và mở rộng dọc theo ranh giới hạt, đó là đặc điểm nhận dạng vi mô cốt lõi của chúng.

Phân loại:

Chia thành vết nứt nóng bên ngoài và vết nứt nóng bên trong.
Các vết nứt bên ngoài có thể nhìn thấy trên bề mặt vật đúc, chủ yếu phân bố ở các góc nhọn, sự chuyển đổi độ dày thành đột ngột và các khu vực tập trung ứng suất với quá trình hóa rắn cục bộ chậm, và thậm chí có thể xuyên qua toàn bộ mặt cắt vật đúc trong trường hợp nghiêm trọng.
Các vết nứt nóng bên trong hình thành ở vùng đông đặc cuối cùng bên trong vật đúc, kèm theo các cấu trúc tinh thể đuôi gai, và hiếm khi lan ra bề mặt bên ngoài.

Cơ chế hình thành cốt lõi

Sau khi kim loại nóng chảy được đổ vào khuôn, nhiệt tản ra ngoài qua thành khuôn, quá trình hóa rắn bắt đầu từ bề mặt đúc và dần dần mở rộng vào trong.

Ở giai đoạn đông đặc muộn, các tinh thể đuôi gai chồng lên nhau để tạo thành một bộ xương rắn chắc và bắt đầu co rút tuyến tính.

Ở giai đoạn này, một màng kim loại lỏng mỏng chưa đông đặc vẫn tồn tại giữa các sợi nhánh liền kề.

Nếu sự co rút của bộ xương đuôi gai hoàn toàn không bị cản trở, sẽ không tạo ra căng thẳng nội bộ.

Tuy nhiên, khi độ co ngót của chất rắn bị hạn chế bởi các rào cản bên ngoài như khuôn cát, lõi cát và ma sát khuôn, ứng suất kéo tích tụ bên trong vật đúc.

Khi ứng suất kéo vượt quá cường độ cuối cùng của hợp kim ở nhiệt độ cao, vết nứt giữa các hạt xảy ra giữa các sợi nhánh.

Sự xuất hiện các vết nứt nóng phụ thuộc vào việc bổ sung kim loại lỏng sau khi nứt.

Nếu kim loại nóng chảy đủ lấp đầy các khoảng trống bị nứt kịp thời, khiếm khuyết sẽ không hình thành; nếu những vết nứt không thể được lấp đầy, vết nứt nóng vĩnh viễn sẽ phát triển.

Các hợp kim có phạm vi nhiệt độ hóa rắn rộng và đặc tính hóa rắn giống như bột nhão rất dễ bị nứt nóng.,

trong khi hợp kim eutectic có quá trình hóa rắn ở nhiệt độ không đổi có xu hướng nứt nóng thấp nhất.

Các yếu tố thúc đẩy chính

Sự hình thành các vết nứt nóng là kết quả tổng hợp của thiết kế kết cấu, chất lượng luyện kim và các thông số quá trình đúc:

1. Khiếm khuyết cấu trúc: Độ dày thành không đồng đều, philê bên trong quá nhỏ, sự phân nhánh quá mức của các phần chồng chéo, và các cấu trúc khung hoặc sườn cứng giúp ngăn chặn sự co rút rắn tự do của vật đúc.
2. Quy trình bất hợp lý: Kích thước và vị trí của hệ thống cổng và ống nâng không phù hợp làm hạn chế sự co ngót;
   sự rung khuôn sớm dẫn đến làm nguội nhanh và không đều; độ bền khuôn quá cao với khả năng biến dạng kém.
3. Vấn đề về thành phần vật liệu và hóa học: Hợp kim có tốc độ co ngót tuyến tính cao; các yếu tố tạp chất nóng chảy thấp quá mức;
   Hàm lượng lưu huỳnh và phốt pho quá mức trong vật đúc thép và sắt làm giảm độ bền ở nhiệt độ cao.

Giải pháp mang tính hệ thống và các biện pháp phòng ngừa

Tối ưu hóa thiết kế kết cấu đúc

Tiêu chuẩn hóa thiết kế kết cấu để loại bỏ rủi ro tập trung ứng suất vốn có: đảm bảo độ dày thành đồng đều của vật đúc, thiết lập các phi lê chuyển tiếp được làm tròn ở tất cả các góc nhọn để giảm bớt ứng suất co ngót,

và áp dụng các cấu trúc nan hoa cong để đúc bánh xe để giải phóng khả năng chống co ngót một cách hiệu quả.

Cải thiện chất lượng luyện hợp kim nóng chảy

Áp dụng các quy trình tinh chế và khử khí để loại bỏ các tạp chất oxit và khí hòa tan trong kim loại nóng chảy, làm sạch vi cấu trúc hợp kim.

Kiểm soát chặt chẽ hàm lượng tạp chất có hại như lưu huỳnh, phốt pho, và tránh các pha nóng chảy quá mức để ổn định độ bền và độ dẻo ở nhiệt độ cao của hợp kim.

Tối ưu hóa các thông số quy trình đúc

Thực hiện các nguyên tắc hóa rắn đồng thời để cân bằng tốc độ làm mát của tất cả các bộ phận đúc và giảm thiểu chênh lệch ứng suất nhiệt.

Thiết kế kích thước và cách bố trí cổng và ống nâng hợp lý để tránh tắc nghẽn do co ngót.

Kéo dài thời gian lưu của vật đúc trong khuôn cát để đạt được sự phân bố nhiệt độ đồng đều và giảm ứng suất nhiệt bên trong.

Cải thiện khả năng biến dạng của khuôn cát và lõi cát, loại bỏ trước vật nặng kẹp khuôn và thiết bị buộc chặt,

và đào một phần cát đúc dư thừa cho vật đúc lớn để giảm khả năng chống co ngót.

Chuẩn hóa hoạt động sau đúc

Tránh va chạm, đùn và rung động dữ dội trong quá trình rung chuyển, làm sạch và xử lý để tránh bị rách thứ cấp ở vật đúc ở nhiệt độ cao.

2. Vết nứt lạnh: Cơ chế hình thành, Đặc điểm và giải pháp

Vết nứt nguội là các khuyết tật cấu trúc ở nhiệt độ thấp hình thành sau khi vật đúc được đông cứng hoàn toàn và làm nguội đến trạng thái đàn hồi..

Chúng xảy ra khi ứng suất kéo đúc cục bộ vượt quá độ bền cuối cùng ở nhiệt độ phòng của hợp kim, và phân bố chủ yếu ở các vùng căng thẳng tập trung ứng suất trong quá trình làm nguội.

Phân biệt các đặc điểm hình thái và kính hiển vi

Vết nứt nguội có đặc điểm hoàn toàn khác với vết nứt nóng, cho phép nhận dạng chính xác bằng hình ảnh và kính hiển vi:

• Hình thái vĩ mô: Các vết nứt có hình dạng thẳng hoặc gấp nếp đều nhau, chiều rộng mảnh mai và nhất quán, có đường gãy mịn và gọn gàng.
• Tình trạng gãy xương: Bề mặt vết nứt sạch sẽ với ánh kim loại rõ ràng hoặc màu oxy hóa ở nhiệt độ thấp, không có lớp oxy hóa thô của vết nứt nóng.
• Chế độ kính hiển vi: Các vết nứt lạnh mở rộng theo kiểu xuyên hạt, xuyên qua toàn bộ mặt cắt ngang vật đúc thay vì trải dọc theo ranh giới hạt, đó là sự khác biệt cơ bản nhất so với các vết nứt nóng.

Cơ chế hình thành

Sau khi đông đặc hoàn toàn, quá trình đúc bước vào giai đoạn làm mát đàn hồi.

Tốc độ làm mát không đồng đều trên các bộ phận cấu trúc khác nhau tạo ra độ dốc nhiệt độ đáng kể, dẫn đến biến dạng co ngót không cân bằng.

Bị hạn chế bởi cấu trúc cứng nhắc của vật đúc và khả năng chống nấm mốc bên ngoài, ứng suất kéo dư lớn tích tụ bên trong bộ phận.

Khi ứng suất kéo cục bộ vượt quá năng suất nhiệt độ thấp và độ bền kéo của vật liệu hợp kim, gãy xuyên hạt xảy ra, hình thành vết nứt lạnh.

Các yếu tố gây ra chính

Cấu trúc đúc không hợp lý

Độ dày thành không đồng đều nghiêm trọng gây ra độ co ngót khi làm mát không nhất quán; kết cấu khép kín cứng nhắc và tường mỏng & cấu trúc lõi lớn dễ bị căng thẳng co ngót hạn chế, dễ dàng vượt quá độ bền kéo của hợp kim và gây ra hiện tượng nứt.

Thiết kế hệ thống cổng và Riser bị lỗi

Vị trí cửa vào không đúng cách (bố trí ở các vị trí thành dày) làm trầm trọng thêm sự khác biệt về tốc độ làm mát và nồng độ ứng suất nhiệt.

Các ống nâng có kích thước quá nhỏ hoặc được đặt không đúng cách sẽ ngăn cản sự co rút tự do của vật đúc.

Độ bền nhiệt độ cao quá cao và khả năng biến dạng kém của cát đúc và cát lõi làm tăng thêm khả năng chống co ngót và ứng suất kéo.

Thành phần hóa học hợp kim không đủ tiêu chuẩn

Hàm lượng nguyên tố cacbon và hợp kim quá cao làm tăng độ giòn của hợp kim và giảm độ bền ở nhiệt độ thấp.

Hàm lượng phốt pho quá mức (qua 0.05%) tăng cường đáng kể độ giòn lạnh của vật đúc thép.

Các yếu tố chống grafit hóa quá mức trong vật đúc bằng sắt xám làm tăng thể tích co ngót và gây ra các vết nứt nguội.

Quy trình đúc sau không chuẩn

Rung khuôn sớm và rung lắc ở nhiệt độ cao dẫn đến làm nguội nhanh và tăng ứng suất đột ngột; va chạm cơ học và đùn trong quá trình làm sạch và xử lý làm nứt trực tiếp các vật đúc có độ bền thấp.

Chiến lược phòng ngừa và giải quyết có mục tiêu

Tối ưu hóa thiết kế kết cấu và quy trình

Tối ưu hóa độ đồng đều của tường, thêm cấu trúc chuyển tiếp cho các bộ phận đóng cứng, và loại bỏ sự tập trung ứng suất cấu trúc.

Thiết kế lại hệ thống cổng và ống nâng để tránh cản trở sự co ngót của vật đúc và cân bằng tốc độ làm mát của các phần dày và mỏng.

Kiểm soát chặt chẽ thành phần hợp kim

Điều chỉnh chính xác tỷ lệ phần tử hợp kim, hạn chế nghiêm ngặt hàm lượng tạp chất giòn như phốt pho, và giảm độ giòn lạnh của vật liệu để cải thiện độ bền va đập ở nhiệt độ thấp.

Chuẩn hóa các thông số kỹ thuật tháo và xử lý khuôn

Kéo dài thời gian lưu khuôn một cách hợp lý để đạt được sự làm mát vật đúc chậm và đồng đều và giải phóng ứng suất dư dần dần.

Tránh tác động cơ học và đùn trong quy trình xử lý sau.

Thực hiện xử lý nhiệt giảm căng thẳng

Thực hiện xử lý nhiệt lão hóa kịp thời đối với vật đúc có ứng suất đúc dư lớn để loại bỏ ứng suất bên trong.

Tiến hành xử lý lão hóa thứ cấp sau khi cắt và hàn ống nâng để ngăn chặn hiện tượng nứt nguội chậm.

3. Nguyên tắc kỹ thuật đằng sau việc ngăn ngừa vết nứt

Ngăn ngừa vết nứt trong vật đúc không phải là vấn đề may mắn hay thử và sai. Đó là vấn đề cân bằng kỹ thuật.

Vật đúc bị nứt khi kim loại bị buộc phải chịu ứng suất kéo ở giai đoạn mà cường độ của nó quá thấp, hoặc khi ứng suất dư tích tụ nhanh hơn mức vật liệu có thể thư giãn nó.

Từ góc độ này, mọi vết nứt đều là kết quả có thể nhìn thấy được của sự không phù hợp vô hình giữa Hành vi nhiệt, hành vi hóa rắn, sự kiềm chế cơ học, và khả năng vật chất.

Nguyên tắc cơ bản là đơn giản: vật đúc phải được phép co lại và làm nguội trong điều kiện có kiểm soát, cách có sức đề kháng thấp, đồng thời duy trì đủ dinh dưỡng và hỗ trợ cấu trúc trong các giai đoạn dễ bị tổn thương của quá trình đông đặc và làm mát.

Nếu bất kỳ phần nào của số dư đó bị mất, có khả năng xảy ra nứt.

Sự hình thành vết nứt là một vấn đề căng thẳng, không chỉ là vấn đề khiếm khuyết

Trong thực hành đúc, vết nứt thường được mô tả là vết nứt nóng hoặc vết nứt lạnh, nhưng bên dưới những phân loại bề mặt này cũng có cùng một sự thật cơ học: vật đúc gặp ứng suất vượt quá sức mạnh tức thời của nó.

Trong quá trình hóa rắn, kim loại có một phần rắn và một phần lỏng. Đây là giai đoạn mong manh nhất.

Bộ xương đuôi gai đã hình thành, nhưng nó vẫn chưa phát triển đủ độ dẻo để chịu được biến dạng lớn.

Nếu nấm mốc xung quanh, cốt lõi, hệ thống nâng, hoặc hình học ngăn cản sự co lại tự do, ứng suất kéo tập trung ở vùng yếu. Đó chính là nguồn gốc của hiện tượng nứt nóng.

Sau khi hóa rắn, buổi casting có thể xuất hiện đầy đủ âm thanh, nhưng độ dốc nhiệt độ lớn vẫn tồn tại giữa bề mặt và bên trong.

Khi bộ phận nguội đi, các lớp bên ngoài co lại trước trong khi lớp bên trong nóng hơn chống lại sự co lại đó. Điều này tạo ra ứng suất dư.

Nếu căng thẳng không được giải tỏa dần dần, nó có thể vượt quá độ bền ở nhiệt độ phòng hoặc nhiệt độ trung bình của vật liệu và tạo ra vết nứt nguội.

Vì vậy, câu hỏi kỹ thuật thực sự không chỉ đơn giản là “Làm thế nào để ngăn chặn các vết nứt?nhưng đúng hơn: Làm cách nào để thiết kế quy trình sao cho ứng suất không bao giờ tăng vượt quá sức chịu đựng tạm thời của vật đúc?

Vật đúc phải được thiết kế theo hệ thống co ngót

Vật đúc không phải là vật cứng nhắc trong quá trình sản xuất. Đó là một cơ thể phải thay đổi hình dạng một chút và liên tục khi nguội đi.

Thiết kế tốt nhận ra điều này và hoạt động bằng cách co nhiệt thay vì chống lại nó.

Đó là lý do tại sao thiết kế chống nứt bắt đầu bằng sự đơn giản về mặt hình học và tính đồng nhất về cấu trúc:

• Độ dày của tường phải càng đều càng tốt.
• Nên tránh những thay đổi đột ngột trong phần.
• Các góc bên trong sắc nét nên được thay thế bằng bán kính rộng rãi.
• Giao điểm của xương sườn, Ông chủ, và mặt bích nên được làm mềm hơn là đột ngột.
• Các khung cứng dài nên được chia nhỏ hoặc thiết kế lại để cho phép co lại.
• Không nên tách các phần nặng khỏi các phần mỏng hơn nếu không có chiến lược chuyển tiếp.

Khi hình học cứng và không đều, vật đúc hoạt động giống như một cấu trúc có bộ tập trung ứng suất tích hợp.

Kết quả không chỉ là nguy cơ nứt cao hơn, nhưng cũng có sự đông đặc không đồng đều, điểm nóng cục bộ, khó ăn, và tích lũy ứng suất dư.

Nói cách khác, hình học kém tạo ra một loạt thất bại.

Do đó, thiết kế đúc chống nứt coi độ co ngót là một yêu cầu chức năng, không phải là một mối phiền toái. Bộ phận phải được phép co lại theo dự đoán.

Sự đông đặc phải được kiểm soát, không chỉ tăng tốc

Nhiều vấn đề về quy trình xuất phát từ việc hiểu sai tốc độ làm nguội. Nhanh hơn không phải lúc nào cũng tốt hơn. Điều quan trọng không phải là tốc độ làm mát tối đa, Nhưng làm mát đồng đều và phối hợp.

Nếu một khu vực đông cứng sớm hơn nhiều so với khu vực khác, vùng đông đặc sớm trở thành lớp vỏ cứng trong khi phần còn lại vẫn đang co lại hoặc ăn.

Sự mất cân bằng đó tạo ra ứng suất kéo. Nếu việc cho ăn bị chặn hoặc vỏ bị hạn chế, vết nứt sau.

Vì lý do này, người thiết kế phải hiểu mô hình hóa rắn của vật đúc:

• Đâu là khu vực đóng băng cuối cùng?
• Trung tâm nhiệt sẽ hình thành ở đâu?
• Những khu vực nào sẽ bị hạn chế cao nhất?
• Kim loại lỏng vẫn có thể co ngót ở đâu?
• Lớp vỏ sẽ mỏng yếu ở đâu trong giai đoạn cuối?

Một quy trình đúc mạnh mẽ cố gắng tạo ra một mô hình hóa rắn có chủ ý và có thể dự đoán được.

Tùy thuộc vào hợp kim và hình học, điều này có thể có nghĩa là sự đông đặc có hướng về phía các bậc thang, hoặc trong một số trường hợp đông đặc gần như đồng thời để giảm ứng suất chênh lệch.

Điều quan trọng là tính nhất quán. Sự hóa rắn không được kiểm soát tạo ra độ dốc ứng suất; quá trình hóa rắn có kiểm soát quản lý chúng.

Khuôn và lõi phải hỗ trợ hình dạng, không chống lại sự co lại

Khuôn phải giữ được hình dạng đúc trong quá trình đổ và đông đặc ban đầu, nhưng sau đó nó sẽ không còn hoạt động như một cái kẹp cứng nữa.

Nếu khuôn hoặc lõi cát có độ bền quá cao, khả năng thu gọn kém, hoặc hành vi năng suất nhiệt độ cao không đủ, nó chống lại sự co lại và biến đổi sự co ngót nhiệt thành ứng suất kéo.

Đây là một trong những nguồn nứt bị bỏ qua nhất. Khuôn “quá tốt” theo nghĩa là quá cứng có thể gây hại.

Hệ thống khuôn lý tưởng cung cấp sự kết hợp cân bằng giữa:

• ổn định kích thước trong quá trình đổ,
• chống xói mòn thích hợp,
• đủ khả năng thu gọn sau khi hóa rắn,
• và hạn chế thấp trong quá trình co ngót.

Thiết kế lõi đặc biệt quan trọng trong các vật đúc rỗng hoặc hình hộp.

Lõi quá lớn, quá khó, hoặc quá mạnh có thể trở thành nẹp cơ khí bên trong bộ phận.

Khi kim loại co lại xung quanh nó, căng thẳng tập trung vào các bức tường. Nếu ứng suất sinh ra vượt quá độ bền của hợp kim, các vết nứt đúc, thường theo một cách dường như không thể giải thích được.

Do đó, việc ngăn ngừa vết nứt kỹ thuật không chỉ đòi hỏi thông số kỹ thuật của kim loại, nhưng một đặc điểm kỹ thuật hành vi khuôn. Khuôn là một phần của hệ thống cơ khí.

Cho ăn và kiềm chế phải được cân bằng với nhau

Risers thường chỉ được thảo luận về mặt bù co ngót, nhưng chức năng của chúng tinh tế hơn.

Một ống nâng phải đưa kim loại vào vùng co ngót, nhưng nếu cách bố trí cổng và nâng tạo ra sự hạn chế cục bộ, nó cũng có thể trở thành một phần của vấn đề bẻ khóa.

Một hệ thống cho ăn tốt nên:

• cung cấp kim loại lỏng cho các khu vực hóa rắn cuối cùng,
• tránh bẫy các điểm nóng bị cô lập,
• ngăn chặn việc đóng băng cổng sớm,
• và không khóa vật đúc vào trường ứng suất cứng.

Nếu cổng bị đóng băng quá sớm, nó có thể chặn sự co lại tự nhiên của vật đúc.

Nếu ống nâng hoặc ống nạp được đặt ở vị trí sao cho nó hạn chế được sự co ngót về mặt cơ học, vật đúc có thể bị rách gần vùng kết nối.

Điều này đặc biệt phổ biến khi có độ cứng không khớp lớn giữa thân vật đúc và hệ thống cấp liệu kèm theo.

Nguyên tắc ở đây rất quan trọng: cấp kim loại và giải phóng ứng suất co ngót đều cần thiết, nhưng chúng không giống nhau.

Một quá trình ăn tốt nhưng hạn chế sự co lại vẫn có thể bị nứt. Thiết kế phải thực hiện cả hai chức năng cùng một lúc.

Ứng suất dư phải được giảm đi trước khi nó trở thành vết nứt

Không phải mọi vết nứt đều xuất hiện ngay lập tức. Một số vật đúc thoát ra khỏi khuôn nguyên vẹn và bị nứt sau đó trong quá trình lắc, làm sạch, gia công, hoặc xử lý.

Điều đó có nghĩa là vật đúc chứa ứng suất dư chưa được giải phóng hoàn toàn.

Căng thẳng dư thừa là không thể tránh khỏi ở một mức độ nào đó, nhưng cường độ của nó có thể được kiểm soát. Các công cụ kỹ thuật chính là:

• thiết kế phần thống nhất,
• khả năng đóng mở khuôn thích hợp,
• làm mát có kiểm soát trong khuôn,
• thời điểm rung chuyển thích hợp,
• xử lý nhiệt giảm căng thẳng,
• và xử lý cẩn thận sau khi đông đặc.

Mục đích của việc xử lý nhiệt giảm ứng suất không phải là làm thay đổi hình dạng của bộ phận, nhưng để giảm căng thẳng bên trong đến mức an toàn hơn.

Đối với vật đúc có ứng suất cao, đây thường là sự khác biệt giữa phần ổn định và vết nứt chậm.

Trong vật đúc lớn hoặc phức tạp, giảm ứng suất đặc biệt quan trọng vì độ dốc nhiệt độ và sự thay đổi mặt cắt thường lớn hơn.

Trong những trường hợp như vậy, vật đúc có thể có vẻ ổn định về kích thước trong khi vẫn mang ứng suất bên trong nguy hiểm.

Sau khi gia công loại bỏ bề mặt đỡ hoặc mở đường dẫn ứng suất bị khóa, vết nứt có thể xuất hiện đột ngột.

Lựa chọn vật liệu phải phù hợp với hình dạng và quy trình

Quy trình chống nứt chỉ có thể thực hiện được khi hoạt động của hợp kim tương thích với quy trình thiết kế bộ phận và đúc.

Một số hợp kim có phạm vi hóa rắn rộng hơn, độ dẻo nóng thấp hơn, hoặc độ nhạy co bóp lớn hơn.

Các hợp kim này có thể hoàn toàn phù hợp ở một dạng hình học và rất dễ bị nứt ở một dạng hình học khác..

Điều đó có nghĩa là việc lựa chọn hợp kim không thể tách rời khỏi thiết kế. Người kỹ sư phải xem xét:

• phạm vi hóa rắn,
• độ nhạy xé nóng,
• co rút tuyến tính,
• độ dẻo ở giai đoạn bán rắn,
• độ dẻo dai sau khi đông đặc,
• nhạy cảm với các yếu tố ôm ấp,
• và ảnh hưởng của các tạp chất như lưu huỳnh hoặc phốt pho.

Hình dạng có sự chuyển tiếp sắc nét và khả năng kiềm chế mạnh mẽ đòi hỏi một hợp kim có khả năng chống nứt cao hơn so với một hợp kim đơn giản., phần được cắt đều.

Tương tự như vậy, một hợp kim có độ nhạy nứt nóng đã biết có thể yêu cầu sửa đổi cổng, hạn chế thấp hơn, cải thiện khả năng đóng mở khuôn, hoặc làm mát có kiểm soát chậm hơn.

Trong thực tế, nhiều vấn đề về crack không thể được giải quyết chỉ bằng cách điều chỉnh quy trình. Đôi khi vật liệu phải thay đổi, hoặc thiết kế phải được thoải mái để phù hợp với hành vi thực tế của hợp kim.

Xử lý sau khi đông đặc là một phần của hệ thống ngăn ngừa vết nứt

Ngăn chặn vết nứt không kết thúc khi kim loại đóng băng. Quá trình truyền vẫn có thể thất bại trong quá trình rung chuyển, cắt, mài, bắn nổ, hoặc vận chuyển.

Khi bộ phận đã cứng lại, nó có thể vẫn còn dễ vỡ vì ứng suất dư cao, độ dẻo dai nhiệt độ thấp, hoặc các vết nứt nhỏ ẩn.

Vì lý do đó, các hoạt động sau hóa rắn phải được coi là một phần của quá trình luyện kim:

• sự rung chuyển không nên quá sớm,
• các bộ phận không nên bị rơi hoặc va đập,
• việc loại bỏ cổng nên được kiểm soát,
• gia công nên tránh tác dụng lực đột ngột,
• và bảo quản phải tránh việc xếp chồng các tải trọng hoặc ứng suất uốn.

Điều này đặc biệt quan trọng đối với vật đúc có thành mỏng lớn và vật đúc cứng có nhịp dài.. Những bộ phận này có thể trông chắc chắn nhưng có thể nhạy cảm một cách đáng ngạc nhiên với tác động cục bộ hoặc uốn cong..

4. Sự khác biệt cốt lõi giữa vết nứt nóng và vết nứt nguội

5. Phần kết luận

Các vết nứt ở vật đúc do kim loại được yêu cầu co lại, củng cố, và làm mát dưới sự kiềm chế. Khi sự hạn chế đó tạo ra ứng suất lớn hơn khả năng chịu đựng của hợp kim, buổi casting rơi nước mắt.

Vết nứt nóng xuất hiện trong quá trình đông đặc, thường không đều, bị oxy hóa, đặc điểm liên hạt.

Vết nứt lạnh xuất hiện trong quá trình làm mát sau này, thường thẳng hơn, sạch hơn, vết nứt xuyên suốt do ứng suất dư gây ra.

Biện pháp khắc phục có tính hệ thống như nhau: cải tiến thiết kế đúc, giảm nồng độ căng thẳng, tối ưu hóa quá trình hóa rắn, chọn hóa học hợp kim phù hợp, cải thiện khả năng đóng mở của khuôn, kiểm soát thời gian rung chuyển, và áp dụng xử lý nhiệt giảm căng thẳng khi cần thiết.

Trong thực tế, vật đúc không có vết nứt tốt nhất không phải là vật đúc “mạnh nhất” trong khuôn, nhưng cái được phép thu nhỏ lại một cách có kiểm soát, cân bằng, và cách có thể dự đoán được.