4103-机械应力裂纹.docx
机械 应力 裂纹 工艺基础信息(材质、铸型、熔炼 … ) 1、适用于铁、钢以及它们的合金 2、适应于所有的成型方法 3、适用于所有的熔炼方式 检测方式 VT、显微检测、 PT、 MT、 UT、 RT、其它检测、破坏性检测 缺陷描述 缺陷显示裂纹 (是一种直线形 ),以氧化皮的形式存在,主要是敞开式(裂纹壁之间的距离清晰),也称为热裂纹、热撕裂和热脆性。有时,特别是对于厚的截面和末端,铸件截面 可以 被破坏。与冷裂纹(平坦且光滑)相比,裂纹壁更粗糙。 这主要发生在铸件在高温下打箱时, 机械 应力(由于 粗糙的打磨清理 )增加了大量的局部裂纹。裂纹将主要出现在锋利的边缘连接部位或其他应力提升的细微结构附近(在筋板、冒口……), 很多时候会出现外形损坏 。 裂纹在材料的中心截面处很少或几乎不存在,或者平行于表面壁。它垂直于铸造表面。 缺陷照片 1、加工后的热应力、热裂纹 2、奥氏体不锈钢中热应力、机械应力 原因 及其解决措施 1、 打箱 原因 *铸件打箱时的温度 * 转动打箱 *粗糙的清理 *移除冒口、浇注系统、出气 解决措施(利) 1.1 增加浇注 后的打箱 时间 1.2 降低浇注温度 1.3 避免使用转 动 式 打箱装置 1.4 小心搬运铸件 , 不要掉在地 面 上 … 1.5 用 正确 的工具去除冒口 、 浇注系统 、出气 1.6 避免使用 撞击 设备去除冒口 、 浇注系统 、出气 解决措施(弊) 1.1 增加整个铸件生产流程的时间 1.2 钢和铸铁的机械性能 1.3 需要 资金投入 2、 铸件形状 原因 *复杂形状:连接厚薄截面没有光滑过渡(导致局部应力高) *在同一铸件中的厚 壁 和薄 壁截面 (不同截面冷却能力不同,产生热节) *存 细微结构处应力升高 (孔洞,尖角……) 解决措施(利) 2.1 保证正确设计光滑截面 间的连接 2.2 避免截面尺寸 差异大 2.3 避免 增加细微结构处的应力 解决措施(弊) 2.1 铸件重量增加 2.2 增加 缩松 缺陷(热点)的风险 2.3 增加模 样 和 铸型 的成本 3、 材料及其化学成分 原因 *大量的碳化物促进元素的存在 *在铁( B, Cr, Sb…)中存在石墨衰退元素:降低延展性 *低熔点共晶基础元素( P, Mo)的存在 *基本元素、微观结构(奥氏体结构)降低拉伸强度 解决措施(利) 3.1 降低碳化物促进元素的 含 量 3.2 降低 铸铁中 石墨 衰退 元素 含 量 3.3 增加铸铁中元素来补偿石墨衰退元素 3.4 降低低温共晶基础元素的含量 3.5 调整化学成分以获得更高的抗拉强度 3.6 灰铸铁降低碳当量 3.7 避免过于稳定的奥氏体结构 解决措施(弊) 3.1 提高金属成本 3.2 钢 、铁的 力学性能 3.3 奥氏体 可塑性降低 3.4 增加缩松的 风险(尤其是铁) 4、 铸件质量 原因 *存在夹杂物,如砂、 炉 渣、 浮渣 (气体夹杂是 相对 无害的),特别是当它们位于或接触铸件表面。 *存在缩松 *共晶结构的存在 *在分型线和砂芯 -铸型连接处存在飞 翅 *非常粗糙的表面 解决措施(利) 4.1 避免夹杂物的存在 4.2 使用过滤 网 4.3 避免 缩松 的存在 4.4 使用冒口 、冷铁 以及 补贴 4.5 避免低温共晶( P, P-Mo)的形成。 4.6 避免 分型线 和 砂芯 -铸型 连接 处 形成 飞翅 4.7 保证铸 件 的足够延展性 解决措施(弊) 4.1 降低铸件产量 4.2 增加 缩松 的风险(定向凝固较少) 4.3 提高铸件成本 5、 冒口、浇注系统、冷铁 原因 *大型 冒口以及没有被损坏的砂芯 *浇注系统 中的内浇道太厚 解决措施(利) 5.1 避免大冒口 5.2 使用的冒口砂芯被损坏 5.3 使用小 的内浇道 ,可能带有缺口。 5.4 增加 内浇道数量 解决措施(弊) 5.1 需要时间和经验 5.2 增加 缩松 风险 6、 测试设备不正确 原因 *未经认证 、 正确工作的测试设备,未经认证的操作者 6.1 核查使用过的设备 6.2 培训操作者,特别是测试人员 6.3 购买正确工作和功能合适的光谱仪和热分析设备 解决措施(利) 6.4 保证光谱仪上使用校准样品 6.5 购买具有合格证书的热电偶 6.6 购买温度计测量打箱后的砂子以及铸件温度 6.7 设备的总体维护,设置维护计划 解决措施(弊) 6.1 需要时间和资金投入 7、 操作者错误操作 原因 *操作者操作不当 解决措施(利) 7.1 培训操作者意识到碳元素、普通元素、合金元素以及残留元素的重要性 7.2 建立作业指导书并培训操作者用光谱仪正确测试样品 7.3 由设备自动提供生产结果(不需操作员计算或干扰) 7.4 测试后自动提供打印结果 7.5 设置指令,如果元素含量太高,就要控制 7.6 提供 正确 的称重设备用于合金化和熔化过程中的 成分修改 7.7 提供关于浇注系统的培训 7.8 提供关于打箱时铸件、砂子温度测试的培训 7.9 提供关于铸件打箱处理的培训 解决措施(弊) 7.1 需要资金投入到培训 7.2 需要操作员培训、认证、经验、时间