Sepistamise moonutuste põhjus pärast kuumtöötlust

Pärast lõõmutamist, normaliseerimist, karastamist, noolutamist ja pinna modifitseerimist kuumtöötlust võib sepistatud osa põhjustada termilise töötluse käigus tekkivat moonutust.

Moonutuse algpõhjuseks on sepise sisemine pinge kuumtöötluse ajal, see tähendab, et sepise sisemine pinge pärast kuumtöötlust säilib sise- ja välistemperatuuri erinevuse ning struktuurimuutuse erinevuse tõttu.

Kui see pinge ületab kuumtöötluse ajal teatud hetkel terase voolavuspiiri, põhjustab see sepise deformatsiooni.

Kuumtöötluse käigus tekkiv sisemine pinge hõlmab termilist pinget ja faasimuutuspinget.

1

1. Termiline pinge
Sepise kuumutamisel ja jahutamisel kaasneb sellega soojuspaisumine ja külmkokkutõmbumine. Kui sepise pinda ja südamikku kuumutatakse või jahutatakse erineva kiirusega, mille tulemuseks on temperatuuride erinevus, on ka sepise mahu paisumine või kokkutõmbumine erinev pinna ja südamiku mahu paisumisest või kokkutõmbumisest. Temperatuuride erinevusest tingitud erineva mahu muutuse põhjustatud sisemist pinget nimetatakse soojuspingeks.
Kuumtöötlemise käigus avaldub sepise termiline pinge peamiselt järgmiselt: sepise kuumutamisel tõuseb pinna temperatuur kiiremini kui südamikul, pinna temperatuur on kõrge ja paisub, südamiku temperatuur on madal ja ei paisu, sel ajal tekivad pinna survepinge ja südamiku pinge.
Pärast diatermiat tõuseb südamiku temperatuur ja sepis paisub. Sel hetkel näitab sepis mahupaisumist.
Tooriku jahtumisel tekib sepistatud detaili pinna jahtumisel kiirem jahtumine kui südamikul, pinna kokkutõmbumine, südamiku kõrge temperatuur hoiab ära kokkutõmbumise, pinnale tekib tõmbepinge. Südamik tekitab survepinget. Teatud temperatuurini jahutamisel pind enam ei tõmbu kokku ja südamiku jahtumine toimub jätkuva kokkutõmbumise tõttu. Pinnal tekib survepinge. Samal ajal kui südamikus tekib tõmbepinge, on jahtumise lõpus sepistatud detailis endiselt pinge, mida nimetatakse jääkpingeks.

1

2. Faasimuutuse stress

Kuumtöötlemise käigus peavad sepiste mass ja maht muutuma, kuna erinevate konstruktsioonide mass ja maht on erinevad.
Sepise pinna ja südamiku vahelise temperatuuri erinevuse tõttu ei toimu pinna ja südamiku vaheline koe transformatsioon õigeaegselt, seega tekib sisemine pinge siis, kui sisemine ja välimine massi ja mahu muutus on erinev.
Sellist sisemist pinget, mis on põhjustatud kudede transformatsiooni erinevusest, nimetatakse faasimuutuspingeks.

Terase põhistruktuuride massimahud suurenevad austeniitse, perliidi, sosteniitse, troostiidi, hüpobainiidi, karastatud martensiidi ja martensiidi järjekorras.
Näiteks kui sepist karastada ja kiiresti jahutada, muutub pinnakiht austeniidist martensiidiks ja maht paisub, kuid süda jääb endiselt austeniidi olekus, mis takistab pinnakihi paisumist. Selle tulemusel mõjub sepise süda tõmbepingele, samas kui pinnakiht survepingele.
Kui see jahtub edasi, langeb pinnatemperatuur ja see enam ei paisu, kuid südame maht jätkab paisumist, kuna see muutub martensiidiks, seega takistab pind seda, mistõttu süda satub survepingele ja pind tõmbepingele.
Pärast sõlme jahtumist jääb see pinge sepise sisse ja muutub jääkpingeks.

Seega on karastamis- ja jahutusprotsessi ajal termiline pinge ja faasimuutuspinge vastassuunalised ning ka kaks sepistatud detaili jäävat pinget on vastassuunalised.
Termilise pinge ja faasimuutuspinge koosmõju nimetatakse summutavaks sisepingeks.
Kui sepistatud detaili jääkpinge ületab terase voolavuspiiri, tekitab toorik plastset deformatsiooni, mille tulemuseks on sepistatud detaili moonutus.

(alates: 168 sepistatud netomass)


Postituse aeg: 29. mai 2020

  • Eelmine:
  • Järgmine: