 |
Образование протяженных трещин
|
|
|
|
Несмотря на то, что литье охлаждается в условиях, когда жидкость и обильное подпитывание отливки продолжает поступать, очевидно то, что в это время образование трещины невозможно. Проблема начинается тогда, когда зерна вырастают до той точки, в которой они сталкиваются друг с другом, но все еще в значительной степени окружены остатком жидкости. Паттерсон и его сотрудники (1967) были одними из первых, рассмотревших простую геометрическую модель кубов.
Кроме того, для данного количества жидкости растяжение обратно пропорционально размеру зерна. Таким образом, более мелкие зерна могут выдерживать большую нагрузку по границе легкого скольжения без опасности возникновения трещин. После того, как зерна соударяются, некоторое количество зерен может образовывать скользящую границу, хотя на более позднем этапе это может способствовать только небольшому дальнейшему расширению. Даже в случае кристаллизации чистых металлов, у границы зерен, как известно, точка солидуса значительно ниже, чем у основного кристаллического материала. Наличие жидкости на границах зерен даже в чистых металлах, всего лишь толщиной в несколько атомов, может помочь объяснить, почему некоторые исследователи обнаруживали разрывы при температуре явно ниже температуры солидуса. Тем не менее, многие наблюдения также объяснялись просто наличием малейших следов примесей, которые располагались по границам зерен. В связи с наличием на межзеренной границе пузырьковой пленки, масса искажений твердого тела будет происходить преимущественно на границах зерен, пока напряжение не превысит критического значения (Бёртон и Гринвуд, 1970 [24]). Это объясняет, почему при растяжении твердых тел до разрушения могут быть учтены полностью суммы эффектов зернограничного проскальзывания плюс расширение в связи с открытием трещин (Уильямс и Сингер 1968 года) [23]. Позже, во время зернограничного проскальзывания, где зерно находятся в контакте, присутствует деформация самих зерен. Новиков и др. (1966) обнаружили, при тщательном рентгеновском исследовании, что деформация сводится к поверхности скользящих зерна.
|
|
|
Влияние концентрации напряжений
Тем не менее, несмотря на разрушение, силы сопротивления, которое оказывает отливка не совсем незначительны. Гювен и Хант (1988) измерили напряжение в самоукрепляющихся Аl-Cu сплавах. Хоть измеряемые напряжения и малы, но они существуют, и показывают, что выход напряжений происходит каждый раз, когда разрушается форма. В грубом согласии с результатами Гювена и Ханта, Форест и Беровичи, (1980) провели тщательные испытания на растяжение и обнаружили, что A1-4.2Cu сплав имеет предел прочности более 200 МПа при 20 0С, который падает до 12 МПа при температуре 500 0C, 2 МПа при температуре солидуса и, наконец, до нуля в жидкой фракции около 20 процентов [26]. Как мы уже отмечали ранее, другие исследователи подчеркивают, что в жидкой фазе могут присутствовать гидростатические растягивающие напряжения.
Чжао и его коллеги (2000) определили ряд реологических свойств А1-4.5Cu сплава, и тем самым определили напряжение, ведущее к критической деформации, при которой горячий разрыв приведет к разрушению. Этот новый подход может потребовать от плотности бимолекулярных пленок проверку на сходство с их реологические образцом и горячей трещиной образца, явно вылитого плохо.
Зарождение трещины
Пожалуй, наиболее важная информация о проблеме зарождения трещины была предоставлена Хантом (1980) и Дюрраном (1981) [20]. До этого времени зарождение трещины не получило должной оценки в качестве проблемы. Предполагалось, что трещины просто росли. Эксперимент этих авторов является глубоким пониманием проблемы с помощью простой техники. Эти исследователи построили прозрачные клетки на предметном стекле микроскопа, что позволило им изучить затвердевания прозрачного аналога металла. Ячейка была сформирована для обеспечения острого угла, вокруг которого затвердевающий материал может быть растянут поворотом винта. Идея заключалась в том, чтобы наблюдать за формированием горячих трещин на остром угле.
|
|
|
Таким образом, если границы зерен не удобно расположены в горячих точках, где сосредоточены напряжения, то рост разрыва будет затруднен. Это явление более распространено в крупнозернистых равноосных отливках, как это было предложено Уоррингтоном и Маккартни (1989). Если границы зерна удобно расположены, то разрыв может произойти по всей длине отливки. Однако, при встрече со следующим зерном, у которого вообще будет различная ориентация, дальнейшее продвижение трещины может быть затруднено.
Выводы
Изучение горячих трещин происходило в основном в 19-20 вв., но несмотря на относительно короткий срок исследований, на данный момент практически нет тех теорий, которые могли бы в своих рамках описать поведение, распространение горячей трещины, а также предложить единый способ их устранения. Однако изучение истории исследований, дает нам понять в каких направлениях проблема изучена не была, т.е. открываются новые перспективы развития данного направления. Развитие приборов, а также методик испытаний предоставляет ученым возможность все боле глубже взглянуть на причины образования, данного дефекта.
Анализ причин возникновения, путей распространения и влияния множества факторов на горячие трещины позволит обнаружить пути решения данной проблемы и предотвратить возможные аварии на производстве и при эксплуатации механизмов изготовленных из отливок.
Список использованной литературы
трещина деформация отливка напряжение
1. Лавров А.С., Работы и заметки по литейному делу, ч. 1, СПБ, 1904 г.
2. Рыжиков А.А., Теоретические основы литейного производства, Машгиз, 1955 г.
3. Малашенко С.В., Тодоров Р.П., «Литейное производство» №10, 1956 г. с. 32
|
|
|
4. Чернобровкин В.П., «Литейное производство», №5, 1957 г., с. 20
5. Чернобровкин В.П., «Литейное производство», №11, 1957 г. с. 35
. Берг П.П., Савейко В.Н., «Литейное производство», №3, 1954 г. с. 14
7. Нехендзи Ю.А., Стальное литье, Металургиздат, 1948.
8. Сорокин В.П., Сб. «Технологичность литых деталей», ЛО ВНИТОЛ, 1953.
. Гиршович Н.Г., Чугунное литье, Металлургиздат, 1949.
. Клочнев Н.И., Усадка чугуна с шаровидным графитом, Машгиз, 1959 г.
. Прохоров Н.Н., Горячие трещины при сварке, М., Машгиз, 1952, 224 с.
12. К вопросу о горячих (кристаллизационных) трещинах при литье и сварке, А.А. Бочвар, Н.Н. Рыкалин, И.И. Новиков и др., Литейное производство, 1960, №10, с. 47.
13. Руссиян С.В., Баранов И.А., Голованов И.П., А.Н. Либман, Проектирование технологических процессов литейного производства, Машгиз, 1951.
14. Петрирди И.Е., «Литейное производство», 1955, №10.
. Гиршович Н.Г., Чугунное литье, Металлургиздат, 1949.
16. Константинов Л.С., «Литейное производство», 1956, №1
17. Пеллини В.С. (1952). Литье 124-133. 194, 196,
18. Пеллини В.С. (1953). ТАФС. 61. 61-80 and 302-308.
19. Брикамбе Д.С., Соримачи К. (1977). Met. Trans, 8B, 489-505
20. Дюрран. (1981). Thesis, University of Oxford
21. Каннигем К. (1988). Stahl Speciality Co., Kingsville, MO, USA. Private communication.
. Хоффман Д. (2001). Журнал традиционного литья, 175 (3578), 32-34
23. Уильямс Д, Сингер A.R.E. (1968). J. Inst. Metals. 96.
24. Бертон Б., Гринвуд Г. В. (1970). Mer. Sci. J., 4, 215-218
25. Смит К.С, (1952). Поверхность металлов, ASM: Cleveland, Ohio.
. Кэмпбел Д. (2000). Отливки,1 (4), 35-39.
. Н.А. Трубицын, Труды Первой Всесоюзной конференции по непрерывной разливке стали. Изд. АН СССР, 1956 г., стр. 261-266.
. Новое в теории и практике литейного производства, сборник НТО Машпрома, Машгиз, 1956.
|
|
|
