Анализ трещин в литье под давлением: причины, классификация и профилактика

Трещины — критический структурный дефект литых деталей, который напрямую влияет на целостность изделия и срок его службы. Эффективная профилактика требует глубокого понимания механизма разрушения. В этой статье представлены основные технические данные о трещинах в литье под давлением, которые помогут специалистам отрасли выявить и устранить корень проблемы.

1. Классификация трещин: горячие разрывы и холодные трещины

Во-первых, крайне важно различать два принципиально разных типа трещин, поскольку их характеристики напрямую указывают на их причину:

• Горячие слезы (Горячий треск):Происходят при высоких температурах на последних стадиях затвердевания, вызванных затрудненной усадкой. Ключевым идентификатором являетсяокисленная, темно-серая поверхность изломаТраектория трещины обычно неровная и проходит по границам зерен (межзерновая). Это наиболее распространённый тип трещин, встречающихся при литье под давлением.

• Холодные трещины:Образуются после охлаждения отливки до более низких температур. Они, в основном, вызваны механическими напряжениями при выдавливании или высокими остаточными напряжениями. Поверхность разрушениянеокисленный, с ярким металлическим блеском. Трещина часто прямая и может распространяться сквозь сами зерна (транскристаллитная).

2. Основные причины появления трещин

Образование трещин является результатом взаимодействия факторов материала, инструмента и процесса.

1. Металлургические факторы:

2. ——Состав сплава:Сплав с широким интервалом затвердевания, вредными примесями (например, высоким содержанием железа) или неправильным соотношением основных элементов (например, кремния в сплавах Эл-Си) будет иметь более высокую склонность к образованию горячих трещин.

3. ——Процесс плавления:Перегрев расплава или слишком длительная выдержка могут привести к образованию крупнозернистой структуры, что снижает прочность и пластичность сплава при высоких температурах.

4. Факторы, влияющие на конструкцию инструмента и деталей:

5. ——Плохая конструкция:Резкие изменения толщины стенок и острые внутренние углы с недостаточными радиусами скруглений являются основными источниками концентрации напряжений, что делает эти области склонными к образованию трещин.

6. ——Несбалансированная температура пресс-формы:Локальный перегрев в кристалле создает горячие точки. Эти области затвердевают последними и разрываются окружающими затвердевшими участками, что приводит к разрывам.

7. ——Система выброса:Недостаточные углы уклона или неравномерное распределение выталкивающих штифтов могут привести к неравномерной механической нагрузке на деталь во время выталкивания, что приведет к образованию холодных трещин.

3. Стратегии систематической профилактики

Для предотвращения растрескивания необходим системный подход:

• Оптимизировать дизайн:Обеспечьте равномерную толщину стенок детали и используйте большие радиусы скруглений на всех переходах.

• Контрольные материалы:Выбирайте сплавы с низкой склонностью к горячему разрушению и строго контролируйте процесс плавки, чтобы обеспечить надлежащий состав и мелкозернистую структуру.

• Усовершенствовать процесс:Оптимизируйте тепловой баланс формы, чтобы избежать горячих точек. Установите оптимальное время выдержки и последовательность открытия формы, чтобы обеспечить достаточную прочность отливки перед выталкиванием.

• Совершенствуйте инструменты:Разработайте сбалансированную и стабильную систему выталкивания, которая обеспечит плавный и равномерный выброс деталей.

В итогеКонтроль трещин – это систематическая работа, охватывающая проектирование деталей, материаловедение, разработку пресс-форм и управление технологическим процессом. Только точное управление каждым из этих этапов позволяет полностью исключить дефекты, связанные с трещинами.