Composición química desigual
Segregación de composición: durante el proceso de fundición, debido a la complejidad del proceso de solidificación, la segregación de composición química es propensa a ocurrir en la fundición. La temperatura de cambio de fase y los productos de cambio de fase de las aleaciones en diferentes áreas de composición química son diferentes, y el cambio de volumen durante el cambio de fase también es diferente. Esta diferencia causa estrés de cambio de fase entre diferentes partes.
Influencia de los elementos de impureza: la presencia de elementos de impureza cambiará las características de cambio de fase de la aleación. Las impurezas pueden obstaculizar o promover el proceso de cambio de fase, causando diferentes comportamientos de cambio de fase en diferentes partes de la aleación, generando así el estrés por cambio de fase.
Influencia del estrés por cambio de fase de fundición en la calidad de fundición
Conduciendo a una precisión dimensional reducida
El estrés por cambio de fase causará cambios de volumen desiguales en la fundición durante el proceso de cambio de fase, lo que resulta en cambios en las dimensiones generales o locales de la fundición y las desviaciones dimensionales. Por ejemplo, en algunas partes fundidas de precisión, los cambios dimensionales causados por el estrés por cambio de fase pueden hacer que las piezas no puedan cumplir con los requisitos de ensamblaje y aumentar la velocidad de desecho.
Causa agrietamiento de los piezas de fundición
Cuando el estrés de cambio de fase excede el límite de resistencia del material de fundición a la temperatura correspondiente, aparecerán grietas en la fundición. La generación de grietas no solo causará defectos en la apariencia del casting, sino que más en serio, reducirá en gran medida las propiedades mecánicas y la vida útil del casting, lo que facilita que el casting se rompa de la grieta cuando está bajo carga, lo que dará como resultado la falla de todo el componente.
Causa organización desigual
El estrés por cambio de fase afecta la transformación organizacional dentro del casting, lo que hace que la organización metalográfica de varias partes del casting sea desigual. Por ejemplo, en algunas fundiciones de acero de aleación, el estrés por cambio de fase puede hacer que se formen granos gruesos en algunas áreas, mientras que se forman granos finos en otras áreas. Diferentes tamaños de grano y morfologías organizacionales harán que las propiedades mecánicas del anisotrópico de fundición, reduciendo el rendimiento integral del casting.
Genera estrés residual
Si el estrés por cambio de fase no se libera por completo después de enfriar la fundición, existirá en la fundición en forma de estrés residual. El estrés residual hará que la fundición sea dimensionalmente inestable debido a la redistribución del estrés durante el procesamiento y uso posterior, lo que afecta la retención de precisión de las piezas. Además, el estrés residual también se superpondrá al estrés laboral, reduciendo la resistencia a la fatiga y la resistencia a la corrosión del estrés de la fundición, lo que hace que la fundición sea más propensa a las grietas de fatiga y la grietas por corrosión del estrés durante el uso.
Estrés de contracción de fundición
Causas de estrés por contracción en las piezas fundidas
Contracción de metal líquido
Cambio de volumen: durante el proceso de enfriamiento desde la temperatura de vertido hasta la temperatura de solidificación, el metal líquido se encoge en forma líquida y el volumen disminuirá gradualmente. Cuando el metal líquido fluye y llena el molde, si está restringido por el molde, el núcleo, etc. y no puede encogerse libremente, se generará estrés dentro del metal líquido.
Proceso de llenado: durante el proceso de llenado, hay fricción entre el metal líquido y la pared del moho, así como la resistencia al flujo del metal líquido en la cavidad del molde, lo que obstaculizará la contracción libre del metal líquido, generando así el estrés por contracción.
Contracción de solidificación
Cambio de fase contracción: cuando el metal se solidifica, cambia de líquido a sólido, y se producirá la contracción del volumen. Por ejemplo, cuando el metal puro se solidifica, la formación de la estructura cristalina hará que los átomos sean más dispuestos, lo que resulta en una disminución en el volumen. Cuando las aleaciones se solidifican, la contracción es más complicada debido a la transición de múltiples fases. Si se obstaculiza la contracción, se generará estrés.
Orden de solidificación: para piezas fundidas con formas complejas y espesor de pared desigual, el orden de solidificación de diferentes partes es diferente. La parte que se solidifica primero obstaculizará la contracción de la parte que se solidifica más tarde, y la parte que se solidifica más tarde generará estrés por tracción en la parte que se solidifica primero cuando se encoge, formando así el estrés por contracción.
Contracción de estado sólido
Expansión y contracción térmica: después de que la fundición se solidifica, a medida que continúa enfriando a temperatura ambiente, el metal sólido se encoge debido al principio de expansión y contracción térmica. En este punto, el casting ya tiene una cierta fuerza y rigidez. Si la contracción está restringida por el molde, el núcleo, la estructura de la fundición en sí u otros factores externos, se generará estrés por contracción.
Restricciones estructurales: el diseño estructural de la fundición afectará su contracción de estado sólido. Por ejemplo, las fundiciones con estructuras complejas, como aquellas con costillas de refuerzo, jefes, etc., están mutuamente restringidas y no pueden encogerse libremente durante la contracción de estado sólido, lo que producirá una gran estrés por contracción.
Influencia de mohos y núcleos
Mala rendición: la reducción de los mohos y los núcleos se refiere a su capacidad para deformarse a medida que el fundición se encoge, reduciendo así la capacidad de obstaculizar la contracción del fundido. Si la descarga del molde y el núcleo no es buena, como usar un material con mayor rigidez o una compacidad demasiado alta, obstaculizará seriamente la contracción de la fundición, lo que resulta en un mayor estrés por contracción.
Resistencia residual: durante el proceso de enfriamiento de la fundición, la adhesión o la fricción puede ocurrir entre el molde y el núcleo y la fundición, lo que aumentará la resistencia a la contracción de la fundición y generará estrés por contracción.
Impacto del estrés por contracción de las fundiciones en la calidad de la fundición:
Causa desviación dimensional
El estrés por contracción causará la contracción desigual de la fundición durante el proceso de enfriamiento, lo que dará como resultado una desviación entre el tamaño del fundición y el tamaño del diseño. Para las fundiciones con requisitos de alta precisión, como las palas del motor de la aeronave, la desviación dimensional puede hacer que las piezas no puedan cumplir con los requisitos de ensamblaje y afectar el rendimiento de todo el equipo.
Las fundiciones con formas complejas tienen diferentes tensiones de contracción en diferentes partes, lo que hará que la fundición se torciera y se deformará, aumentando aún más la desviación dimensional.
Causar crujes de fundición
Cuando el estrés por contracción excede el límite de resistencia del material de fundición, la fundición se romperá. Las microcracks se convertirán en una fuente de concentración de estrés, se expandirán gradualmente en el uso posterior y reducirán la capacidad de carga de la fundición.
Las grietas de la superficie afectan la calidad de apariencia de la fundición, mientras que las grietas internas son difíciles de detectar y causarán una rotura repentina durante el uso, lo que resulta en graves consecuencias. Por ejemplo, las grietas en el bloque de cilindro de un motor de automóvil pueden causar falla del motor.
