Cách giải quyết các vết nứt trong vật đúc cơ khí bằng khí nén

Trong quá trình đúc cơ khí bằng khí nén , vết nứt là một khuyết tật nghiêm trọng và phức tạp. Tác động của nó không chỉ thể hiện ở chất lượng bề ngoài của vật đúc mà còn làm giảm đáng kể tính chất cơ học và độ bền của vật đúc. Trong trường hợp nghiêm trọng, các vết nứt có thể khiến vật đúc bị vỡ trong ứng dụng thực tế, dẫn đến các sự cố nghiêm trọng về an toàn. Vì vậy, điều đặc biệt quan trọng là phải hiểu biết sâu sắc về cơ chế hình thành vết nứt và các biện pháp phòng ngừa.

Phân tích nguyên nhân hình thành vết nứt
Sự xuất hiện của các vết nứt có liên quan chặt chẽ đến nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm các khía cạnh sau:
Nồng độ ứng suất: Trong quá trình đông đặc của vật đúc, sự tập trung ứng suất sẽ xảy ra bên trong vật đúc do sự chênh lệch nhiệt độ, sự thay đổi pha và tính không đồng nhất của hình dạng khuôn. Khi ứng suất này vượt quá độ bền kéo của vật đúc, các vết nứt có thể hình thành.
Nứt nóng: Nứt nóng thường xảy ra ở giai đoạn sau của quá trình hóa rắn vật đúc. Tại thời điểm này, độ dốc nhiệt độ bên trong vật đúc lớn, gây ra sự co rút không đồng đều của các bộ phận khác nhau, từ đó tạo ra ứng suất nhiệt và gây ra các vết nứt. Ngoài ra, sự hiện diện của một số nguyên tố (như lưu huỳnh, phốt pho, v.v.) trong hợp kim cũng sẽ làm tăng nguy cơ nứt nóng.
Nứt nguội: Nứt nguội thường xảy ra khi vật đúc nguội đến hoặc gần nhiệt độ phòng. Tại thời điểm này, có thể xuất hiện ứng suất dư hoặc sự tích tụ các yếu tố có hại như hydro bên trong vật đúc. Những yếu tố này có thể dẫn đến sự hình thành các vết nứt dưới tác động của ứng suất bên ngoài.
Tương tác giữa khuôn và vật đúc: Các yếu tố như vật liệu của khuôn, nhiệt độ, điều kiện bôi trơn và trao đổi nhiệt giữa khuôn và vật đúc đều có thể ảnh hưởng đến sự xuất hiện của các vết nứt. Ví dụ, nếu nhiệt độ khuôn quá cao hoặc quá thấp, vật đúc có thể bị nứt.
Các thông số của quá trình đúc: Các thông số của quá trình như nhiệt độ rót, tốc độ rót và tốc độ làm nguội trong quá trình đúc ảnh hưởng trực tiếp đến sự hình thành ứng suất bên trong và gradient nhiệt độ trong vật đúc. Cài đặt tham số quy trình không hợp lý thường dẫn đến ứng suất lớn hơn bên trong vật đúc, do đó làm tăng nguy cơ nứt.

Giải pháp cho vấn đề crack
Do những nguyên nhân hình thành vết nứt nêu trên, các biện pháp sau đây có thể làm giảm hoặc tránh sự xuất hiện vết nứt một cách hiệu quả:
Tối ưu hóa quá trình đúc:
Kiểm soát chính xác nhiệt độ rót và tốc độ rót để tránh quá nhiệt hoặc nguội quá mức của chất lỏng kim loại, từ đó làm giảm ảnh hưởng của độ dốc nhiệt độ và ứng suất nhiệt.
Cải tiến thiết kế hệ thống làm mát để đảm bảo làm mát đồng đều tất cả các bộ phận của vật đúc nhằm giảm sự hình thành ứng suất dư.
Chọn hợp kim đúc thích hợp và tránh các vật liệu dễ bị nứt.
Cải thiện thiết kế khuôn:
Chọn vật liệu khuôn có tính dẫn nhiệt tốt và ổn định nhiệt để tối ưu hóa vật liệu và cấu trúc của khuôn.
Thiết kế hợp lý hệ thống làm mát khuôn để đảm bảo nhiệt độ khuôn đồng đều và vừa phải, từ đó giảm khả năng xảy ra vết nứt trong vật đúc.
Tăng cường xử lý làm nóng trước và bảo quản nhiệt của khuôn để giảm chênh lệch nhiệt độ giữa khuôn và vật đúc, từ đó giảm phát sinh ứng suất nhiệt.
Tăng cường xử lý nhiệt của vật đúc:
Thực hiện xử lý nhiệt thích hợp trên vật đúc, chẳng hạn như ủ hoặc ủ, để loại bỏ ứng suất dư bên trong vật đúc và cải thiện cơ cấu tổ chức của nó.
Trong quá trình xử lý nhiệt, nhiệt độ và thời gian được kiểm soát chặt chẽ để tránh xuất hiện các vết nứt mới.
Kiểm soát thành phần hợp kim:
Giám sát chặt chẽ hàm lượng các nguyên tố có hại (như lưu huỳnh, phốt pho, v.v.) trong hợp kim để giảm xu hướng nứt.
Thêm lượng nguyên tố hợp kim thích hợp (chẳng hạn như molypden, niken, v.v.) để cải thiện khả năng chống nứt của vật đúc.