Se generarán las siguientes tensiones cuando la fundición solidifica:
Fundición de estrés térmico
Causas de estrés térmico de fundición
Estructura de fundición y factores de tamaño
Diferencia del grosor de la pared: el grosor de la pared de cada parte del fundición es diferente. La gruesa pared disipa el calor lentamente y el enfriamiento y la contracción se quedan atrás. La pared delgada se enfría rápidamente y se encoge primero. La parte de la pared delgada que se enfría rápidamente producirá tensión de tracción en la parte de la pared gruesa, y la parte de la pared gruesa producirá tensión de compresión en la parte delgada de la pared, formando así el estrés térmico.
Forma compleja: las fundiciones con formas complejas, como aquellas con jefes, costillas y otras estructuras, se limitan mutuamente y no pueden llevarse a cabo libremente durante el enfriamiento y la contracción. La contracción de diferentes partes se afecta entre sí, lo que resulta en estrés térmico.
Diferencias en las propiedades físicas térmicas de los materiales
Características del material de las fundiciones: diferentes materiales de fundición tienen diferentes propiedades físicas térmicas, como la conductividad térmica y la capacidad térmica específica. Los materiales con alta conductividad térmica disipan el calor rápidamente y se encogen rápidamente al enfriar; Los materiales con baja conductividad térmica son lo contrario. Esta diferencia en las propiedades físicas térmicas conducirá a diferentes velocidades de enfriamiento en diferentes partes de la fundición, lo que a su vez producirá estrés térmico.
Influencia de los materiales de fundición: las propiedades térmicas de los materiales de fundición también afectarán el proceso de enfriamiento de las fundiciones. Si la conductividad térmica de la fundición es grande, la superficie de la fundición en contacto con la fundición disipará el calor rápidamente, mientras que el calor interno disipará el calor lentamente, causando una diferencia de temperatura entre la superficie y el interior de la fundición, formando estrés térmico.
Condiciones de enfriamiento y factores ambientales
Medio de enfriamiento desigual: durante el proceso de enfriamiento, si el medio de enfriamiento (como el aire, el agua, etc.) se distribuye de manera desigual alrededor de la fundición, causará diferentes velocidades de enfriamiento en diferentes partes de la fundición. Por ejemplo, cuando se enfría el aire, el lado de barlovento de la fundición se enfría rápidamente y el lado de sotavento se enfría lentamente, produciendo así el estrés térmico.
Cambios en la temperatura ambiente: la temperatura ambiente en la fundición es inestable. Durante el proceso de enfriamiento de la fundición, la fluctuación de la temperatura ambiente afectará la velocidad de disipación de calor de la fundición, causando enfriamiento inconsistente y contracción de varias partes de la fundición, lo que resulta en estrés térmico.
Impacto del estrés térmico de las fundiciones en la calidad de la fundición
Causa deformación
El estrés térmico causará la contracción desigual de la fundición durante el proceso de enfriamiento, lo que causa la deformación del fundido. Por ejemplo, en algunas fundiciones planas, la tensión térmica generada por diferentes velocidades de enfriamiento de la superficie y el centro puede hacer que la placa plana se deforma y se deforma, lo que afecta la precisión dimensional y la calidad de la apariencia de la fundición, y aumentando la dificultad y el costo del procesamiento posterior.
Causar grietas
Cuando la tensión térmica excede el límite de resistencia del material de fundición, la fundición se agrietará. Las grietas térmicas generalmente se forman a altas temperaturas en el período de solidificación tardía, con formas tortuosas, espacios anchos y colores oxidados en la superficie. Las grietas frías se forman a temperaturas más bajas debido a la superposición del estrés térmico y el estrés de cambio de fase. Las grietas son pequeñas, continuas y rectas, y no hay color oxidado en la superficie. Las grietas reducirán seriamente las propiedades mecánicas y el sellado de la fundición, lo que hace que los desechos de fundición.
Reducir las propiedades mecánicas
El estrés térmico causará defectos microscópicos dentro de la fundición, como la distorsión de la red y las dislocaciones. Estos defectos obstaculizarán el movimiento de las dislocaciones y reducirán la resistencia y la tenacidad del material. Al mismo tiempo, el estrés térmico también puede causar una estructura interna desigual de la fundición, reduciendo aún más las propiedades mecánicas integrales de la fundición, y es fácil dañarse a la concentración de tensión al soportar cargas.
Causa estrés residual
Si el estrés térmico generado durante el proceso de solidificación no se libera por completo, 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 posteriores, lo que afecta la precisión del ensamblaje y el rendimiento de las piezas. Además, el estrés residual se superpondrá al estrés de trabajo, reduciendo la resistencia a la fatiga y la resistencia a la corrosión del estrés de la fundición.
Cambio de fase Estrés de fundición
Causas de la formación del estrés por cambio de fase en las fundiciones:
Características de cambio de fase de aleación
Cambio de volumen específico: cuando la aleación sufre un cambio de fase durante la solidificación, los volúmenes específicos de diferentes fases suelen ser diferentes. Por ejemplo, en las aleaciones de carbono de hierro, cuando la austenita se transforma en martensita, el volumen específico de martensita es grande y la expansión del volumen ocurre durante el cambio de fase. Si los cambios de fase de varias partes de la fundición no están sincronizados, la expansión de la primera parte cambiada por fase producirá estrés por compresión en la parte sin fase cambiada, y la parte no cambiada por fase producirá estrés por tracción en la parte cambiada por fase, formando así el estrés por cambio de fase.
Calor latente del cambio de fase: el calor latente del cambio de fase se liberará o absorbirá durante el cambio de fase, lo que afectará el campo de temperatura local de la fundición. La liberación del calor latente del cambio de fase aumentará la temperatura de la pieza, disminuya la velocidad de la velocidad de enfriamiento y la diferencia de enfriamiento con las partes circundantes conducirá a una contracción inconsistente, que luego producirá estrés de cambio de fase.
Diferencia en las condiciones de enfriamiento
Diferentes tasas de enfriamiento: al enfriar diferentes partes de la fundición, las tasas de enfriamiento son diferentes debido a diferentes condiciones de disipación de calor. El cambio de fase de la parte con el enfriamiento rápido se completa primero, y el cambio de fase de la parte con enfriamiento lento se retrasa. Esta asincronicidad del cambio de fase provoca cambios de volumen desiguales dentro de la fundición, generando así el estrés por cambio de fase. Por ejemplo, la superficie de la fundición se enfría rápidamente, mientras que el interior se enfría lentamente. El cambio de fase de la superficie y el interior no se sincronizan, lo que conducirá al estrés por cambio de fase.
Efecto de gradiente de temperatura: hay un gradiente de temperatura dentro de la fundición, y el proceso de cambio de fase de aleación en diferentes zonas de temperatura es diferente. El cambio de fase en la zona de alta temperatura se retrasa y el cambio de fase en la zona de baja temperatura se lleva a cabo primero. El orden del cambio de fase provoca la interacción entre las piezas, formando el estrés por cambio de fase.
