การวิเคราะห์การแตกร้าวในแม่พิมพ์หล่อ: สาเหตุ การจำแนกประเภท และการป้องกัน

การแตกร้าวเป็นข้อบกพร่องทางโครงสร้างที่สำคัญในชิ้นส่วนหล่อแบบไดแคสต์ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความสมบูรณ์ของผลิตภัณฑ์และอายุการใช้งาน การป้องกันอย่างมีประสิทธิภาพต้องอาศัยความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับกลไกการเสียหาย บทความนี้จะแบ่งปันข้อมูลเชิงลึกทางเทคนิคที่สำคัญเกี่ยวกับรอยแตกร้าวในแม่พิมพ์หล่อ เพื่อช่วยให้ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมสามารถระบุและแก้ไขปัญหาที่ต้นตอได้

1. การจำแนกประเภทของรอยแตกร้าว: รอยแตกร้าวร้อนเทียบกับรอยแตกร้าวเย็น

ประการแรก สิ่งสำคัญคือต้องแยกความแตกต่างระหว่างรอยแตกร้าวสองประเภทที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน เนื่องจากลักษณะเฉพาะของรอยแตกร้าวแต่ละประเภทชี้ไปที่สาเหตุโดยตรง:

• น้ำตาร้อน (เสียงแตกร้อน)-เกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงในช่วงสุดท้ายของการแข็งตัว ซึ่งเกิดจากการหดตัวที่ขัดขวาง ตัวระบุสำคัญคือพื้นผิวรอยแตกสีเทาเข้มที่ถูกออกซิไดซ์รอยแตกร้าวโดยทั่วไปจะไม่สม่ำเสมอและเป็นไปตามขอบเกรน (ระหว่างเกรน) ซึ่งเป็นรอยแตกร้าวประเภทที่พบได้บ่อยที่สุดในการหล่อแบบฉีด

• รอยแตกเย็น-ขึ้นรูปหลังจากชิ้นงานหล่อเย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำลง สาเหตุหลักเกิดจากความเค้นเชิงกลระหว่างการดีดออก หรือจากความเค้นตกค้างสูง พื้นผิวแตกหักไม่ผ่านกระบวนการออกซิเดชั่น ให้ความแวววาวแบบโลหะสดใสรอยแตกร้าวมักจะเป็นเส้นตรงและอาจแพร่กระจายผ่านเมล็ดพืช (ทรานส์แกรนูลาร์)

2. สาเหตุหลักของการแตกร้าว

การเกิดรอยแตกร้าวเป็นผลจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัสดุ เครื่องมือ และปัจจัยกระบวนการ

1. ปัจจัยทางโลหะวิทยา:

2. ——ส่วนประกอบของโลหะผสม:โลหะผสมที่มีช่วงการแข็งตัวกว้าง สิ่งเจือปนที่เป็นอันตราย (เช่น ปริมาณเหล็กสูง) หรืออัตราส่วนของธาตุหลักที่ไม่เหมาะสม (เช่น ซิลิกอนในโลหะผสม อัล-สิ) จะมีแนวโน้มที่จะเกิดการฉีกขาดจากความร้อนสูงกว่า

3. ——กระบวนการหลอม:การให้ความร้อนแก่โลหะผสมที่หลอมละลายมากเกินไปหรือถือไว้เป็นเวลานานเกินไปอาจทำให้มีโครงสร้างเมล็ดหยาบ ส่งผลให้ความแข็งแรงและความเหนียวของโลหะผสมลดลงที่อุณหภูมิสูง

4. ปัจจัยด้านเครื่องมือและการออกแบบชิ้นส่วน:

5. ——การออกแบบโครงสร้างที่ไม่ดี:การเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันในความหนาของผนังและมุมภายในที่คมซึ่งมีรัศมีรอยเชื่อมไม่เพียงพอเป็นสาเหตุหลักของความเข้มข้นของแรง ทำให้บริเวณเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะเกิดรอยแตกร้าว

6. ——อุณหภูมิแม่พิมพ์ไม่สมดุล:ความร้อนสูงเกินไปในบริเวณแม่พิมพ์ทำให้เกิดจุดร้อน ๆ มากมาย จุดเหล่านี้จะแข็งตัวเป็นอย่างสุดท้าย และถูกดึงออกจากกันโดยส่วนที่แข็งตัวโดยรอบ ทำให้เกิดการฉีกขาด

7. ——ระบบดีดตัว:มุมร่างที่ไม่เพียงพอหรือการกระจายตัวของหมุดดีดออกที่ไม่สม่ำเสมออาจทำให้เกิดความเครียดทางกลที่ไม่สม่ำเสมอบนชิ้นส่วนในระหว่างการดีดออก ส่งผลให้เกิดรอยแตกร้าวจากความเย็น

3. กลยุทธ์การป้องกันอย่างเป็นระบบ

จำเป็นต้องมีแนวทางที่เป็นระบบเพื่อป้องกันการแตกร้าว:

• เพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบ-ให้แน่ใจว่ามีความหนาของผนังสม่ำเสมอในการออกแบบชิ้นส่วน และใช้รัศมีรอยเชื่อมที่กว้างขวางในจุดเปลี่ยนทั้งหมด

• วัสดุควบคุม-เลือกโลหะผสมที่มีความอ่อนไหวต่อการฉีกขาดเมื่อร้อนต่ำ และควบคุมกระบวนการหลอมอย่างเคร่งครัดเพื่อให้แน่ใจว่ามีองค์ประกอบที่เหมาะสมและโครงสร้างเกรนละเอียด

• ปรับปรุงกระบวนการ-ปรับสมดุลความร้อนของแม่พิมพ์ให้เหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงจุดร้อน กำหนดเวลาการยึดและลำดับการเปิดแม่พิมพ์ที่เหมาะสม เพื่อให้แน่ใจว่าชิ้นงานหล่อมีความแข็งแรงเพียงพอก่อนการดีดออก

• การทำให้เครื่องมือสมบูรณ์แบบ-ออกแบบระบบการดีดชิ้นส่วนที่สมดุลและมีเสถียรภาพเพื่อให้แน่ใจว่าชิ้นส่วนจะถูกปล่อยออกอย่างราบรื่นและสม่ำเสมอ

โดยสรุปการควบคุมรอยแตกร้าวเป็นความพยายามอย่างเป็นระบบที่ครอบคลุมตั้งแต่การออกแบบชิ้นส่วน วิทยาศาสตร์วัสดุ วิศวกรรมแม่พิมพ์ และการควบคุมกระบวนการ มีเพียงการจัดการแต่ละขั้นตอนเหล่านี้อย่างแม่นยำเท่านั้นที่จะสามารถขจัดข้อบกพร่องของรอยแตกร้าวได้อย่างมีประสิทธิภาพ