Defeitos de fraturamento térmico em fundições de alumínio: mecanismo de fratura de tração e contramedidas de processo
A fissuração térmica é uma fissura intercristal que ocorre durante o processo de solidificação tardio. A tensão de condensação, os pontos quentes locais, a composição da liga, as restrições do molde e o gradiente de resfriamento determinam em conjunto a sensibilidade à fratura térmica da fundição diferencial LPDC, gravidade e CPC.
A ruptura térmica ocorre na fração sólida de 0,85 a 0,95 no intervalo semi-sólido. Neste estágio, o limite cristalino existe na forma de uma rede frágil de membrana líquida; A tensão de tração gerada pelo encolhimento do volume desloca o limite do cristal e cria rachaduras intercristalinas no molde do molde do componente estrutural EV.
Características metálicas típicas de fissuração térmica: as rachaduras se expandem ao longo do limite cristalina e os canais de fissura são preenchidos com resíduos copristalinos de baixo ponto de fusão. Esta característica distingue a ruptura térmica do lote de moldes de fundição de pressão diferencial CPC do isolamento a frio, fraturas de fadiga e fraturas de impacto mecânico.
Restrições geométricas: transições de seção afiada produzem pontos quentes locais e restrições de moldes rígidos. A contração de cura não pode alcançar a deformação plástica livre; A tensão de tração se acumula na mudança na espessura da parede do molde de fundição gravitacional e provoca a fratura térmica.
Efeitos da composição da liga: O aumento do teor de impurezas de ferro, silício e zinco aumenta a sensibilidade à fissuração térmica. Mesmo com o mesmo hardware de molde, as flutuações na composição de fusão podem causar repente quebra térmica no lote de produção da roda de alumínio do molde de fundição LPDC.
Efeito de parâmetro de contrapressão CPC: a pressão de retenção insuficiente durante a fase semi-sólida não pode fornecer a micro cavidade do limite do cristal. Quando a tensão de contração de solidificação excede a força de coesão do material semi-sólido, as rachaduras quebradas em calor começam a ser usadas para a produção em massa de moldes de fundição de alumínio.
Risco de desalinhamento do gradiente de resfriamento: o resfriamento local rápido cria um maior gradiente de tensão de encolhimento. O resfriamento excessivo na área ao redor do ponto quente aumenta a carga de tração na área quente semi-sólida e piora a tendência de ruptura térmica de peças fundidas para componentes estruturais EV.
Conceito de prevenção de design de injeção / furo: o furo deve fornecer o fundo antes que a membrana líquida limite cristalino desapareça. Uma vez que o canal de compactação se solidifica e o ponto quente permanece em estado semi-sólido, o risco de fissuração térmica do molde de fundição diferencial CPC aumenta drasticamente.
Distinguir entre fratura térmica e fria: a fratura térmica é a fratura de tração ao longo do cristal na região semi-sólida; O isolamento frio é uma conexão não fundida entre duas frentes de fusão independentes, com uma interface contínua de membrana de óxido para julgamento da qualidade do molde de fundição gravitacional.
Seqüência de solução de problemas: primeiro verifique o nível de impurezas dos componentes fundidos; Ajustar o gradiente de resfriamento para reduzir o pico de tensão de tração local; Otimizar a capacidade de alimentação do tubo; Ajustar a janela de retenção de pressão CPC; Evite simplesmente aumentar cegamente a pressão de retenção total do molde de fundição LPDC.
Lembrete de inspeção após a fundição: parte da rachadura térmica está sob a superfície. As operações de usinagem podem expor rachaduras térmicas ocultas sob a superfície; As peças de fundição relacionadas à segurança em projetos de moldagem de alumínio precisam ser cortadas por fatias de amostra ou inspeções de penetração após o processamento.
Armadilhas de projetos transfronteiriços: as explosões de ruptura térmica na produção em massa estável são frequentemente associadas a diferenças nos lotes de matérias-primas. As fábricas no exterior freqüentemente modificam o hardware de resfriamento do molde, e a verdadeira causa raiz vem da deriva da composição da liga.
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Perguntas Frequentes Resposta
P: Em que intervalo fracionário de fase sólida as rachaduras térmicas começam principalmente?
R: O crack térmico ocorre na fase semi-sólida, com frações de fase sólida entre 0,85 e 0,95.
Q: Quais características metalográficas podem distinguir uma fratura quente de outras fraturas de fundição?
R: As rachaduras se expandem ao longo do limite cristalino e há copristalinos residual de baixo ponto de fusão dentro do caminho da rachadura.
Q: Qual é a geometria que representa a zona de alto risco de ruptura térmica?
a: localização da mudança de espessura da parede com pontos quentes locais e restrições rígidas do molde.
P: Como os elementos de impurezas afetam o comportamento de fissuração térmica de ligas de alumínio fundidas?
R: Níveis mais altos de impurezas de ferro, silício e zinco aumentam a sensibilidade ao craqueamento térmico da liga.
Pergunta: Por que o efeito de compactação não funciona depois que a membrana líquida da fronteira cristalina desaparece?
R: Depois que a membrana líquida desaparece, a matriz semi-sólida perde a fase líquida para compensar a tensão de tração de contração.
Q: Quais são as principais diferenças que distinguem os defeitos adesivos quentes e frios?
R: rasgamento térmico: quebra ao longo do alongamento do cristal; Congelamento a frio: uma junção não fundida com uma frente de fusão independente com uma membrana de oxidação.
P: Quais são os riscos ocultos de inspeção de defeitos de fraturamento térmico sub-superfície?
R: As rachaduras térmicas sob a superfície só serão expostas após o processamento; Os testes de penetração são necessários.
