Orsök aflögunar í smíði eftir hitameðferð

Eftir glæðingu, staðlun, kælingu, herðingu og hitameðferð á yfirborði getur smíðað valdið aflögun við hitameðferð.

Orsök aflögunarinnar er innri spenna smíðaefnisins við hitameðferð, það er að segja, innri spenna smíðaefnisins eftir hitameðferð helst vegna hitastigsmismunar á milli innra og ytra byrðis og mismunar á uppbyggingu.

Þegar þessi spenna fer yfir sveigjanleikamörk stálsins á ákveðnum tímapunkti við hitameðferðina, mun það valda aflögun á smíðinni.

Innri spennan sem myndast við hitameðferð felur í sér hitaspennu og fasabreytingarspennu.

1

1. Hitaspennan
Þegar smíðaefnið er hitað og kælt fylgir því fyrirbærið varmaþensla og kuldasamdráttur. Þegar yfirborð og kjarni smíðaefnisins eru hituð eða kæld á mismunandi hraða, sem leiðir til hitastigsmismunar, er þensla eða samdráttur rúmmálsins einnig frábrugðin þenslu eða samdrátt yfirborðsins og kjarnans. Innri spennan sem stafar af mismunandi rúmmálsbreytingum vegna hitastigsmismunar kallast varmaspenna.
Í hitameðferðarferlinu birtist hitaspenna smíðaefnisins aðallega sem: þegar smíðaefnið er hitað hækkar yfirborðshitastigið hraðar en kjarninn, yfirborðshitastigið er hátt og þenst út, kjarnahitastigið er lágt og þenst ekki út, á þessum tíma er yfirborðsþjöppunarspenna og kjarnaspenna.
Eftir tvíhitameðferð hækkar kjarnahitastigið og smíðaefnið þenst út. Á þessum tímapunkti sýnir smíðaefnið rúmmálsþenslu.
Kæling vinnustykkisins veldur hraðari kælingu yfirborðsins en kjarninn, sem veldur rýrnun yfirborðsins. Hitastig kjarnans kemur í veg fyrir rýrnun og togspenna myndast á yfirborðinu. Þrýstispenna myndast á kjarnanum þegar hann kólnar niður í ákveðið hitastig. Kælingin heldur áfram að dragast saman og þrýstispennan myndast á yfirborðinu. Togspennan er enn til staðar í smíðinni eftir kælingu. Þetta kallast leifarspenna.

1

2. Fasabreytingarspenna

Í hitameðferð verður massi og rúmmál smíðahluta að breytast vegna þess að massi og rúmmál mismunandi mannvirkja er mismunandi.
Vegna hitamismunar á milli yfirborðs og kjarna smíðaefnisins er vefjabreytingin milli yfirborðs og kjarna ekki tímanleg, þannig að innri spenna myndast þegar innri og ytri massi og rúmmálsbreyting er mismunandi.
Þessi tegund innri streitu sem orsakast af mismunandi vefjaumbreytingum kallast fasabreytingarstreita.

Massarúmmál grunnbygginga í stáli er aukið í röð austeníts, perlíts, sosteníts, troostíts, hypobainíts, herts martensíts og martensíts.
Til dæmis, þegar smíðaefnið er kælt og kólnað hratt, breytist yfirborðslagið úr austeníti í martensít og rúmmálið þenst út, en kjarninn er enn í austenítástandi, sem kemur í veg fyrir þenslu yfirborðslagsins. Fyrir vikið verður kjarninn í smíðaefninu fyrir togspennu, en yfirborðslagið fyrir þjöppunarspennu.
Þegar það heldur áfram að kólna lækkar yfirborðshitastigið og það þenst ekki lengur út, en rúmmál hjartans heldur áfram að bólgna út þegar það breytist í martensít, þannig að yfirborðið kemur í veg fyrir það, þannig að hjartað verður fyrir þjöppunarálagi og yfirborðið verður fyrir togspennu.
Eftir að hnúturinn hefur kólnað mun þessi spenna vera áfram inni í smíðaefninu og verða að leifarspennu.

Þess vegna, meðan á slökkvun og kælingu stendur, eru hitaspennan og fasabreytingarspennan gagnstæð, og spennurnar tvær sem eftir eru í smíðinni eru einnig gagnstæðar.
Samanlagt álag hitaspennu og fasabreytingarspennu kallast innri slokknunarspenna.
Þegar innri spenna sem eftir er í smíðinni fer yfir sveigjanleikamörk stálsins, mun vinnustykkið mynda plastaflögun, sem leiðir til smíðaaflögunar.

(úr: 168 smíðaðar nettó)


Birtingartími: 29. maí 2020

  • Fyrri:
  • Næst: