თერმული დამუშავების შემდეგ გაყალბებისას დამახინჯების მიზეზები

გახურების, ნორმალიზაციის, ჩაქრობის, გამაგრებისა და ზედაპირის მოდიფიკაციის თერმული დამუშავების შემდეგ, გაჭედვამ შეიძლება გამოიწვიოს თერმული დამუშავების დამახინჯება.

დამახინჯების ძირითადი მიზეზი თერმული დამუშავების დროს ჭედვის შიდა დაძაბულობაა, ანუ თერმული დამუშავების შემდეგ ჭედვის შიდა დაძაბულობა ნარჩუნდება შიდა და გარე ტემპერატურებს შორის სხვაობის და სტრუქტურული ტრანსფორმაციის სხვაობის გამო.

როდესაც ეს დაძაბულობა თერმული დამუშავების გარკვეულ მომენტში ფოლადის დენადობის ზღვარს აღემატება, ეს გამოიწვევს ჭედვის დამახინჯებას.

თერმული დამუშავების პროცესში წარმოქმნილი შინაგანი სტრესი მოიცავს თერმულ და ფაზური ცვლილების სტრესს.

1

1. თერმული სტრესი
როდესაც ჭედვა გაცხელდება და გაცივდება, მას თან ახლავს თერმული გაფართოებისა და ცივი შეკუმშვის ფენომენი. როდესაც ჭედვის ზედაპირი და ბირთვი სხვადასხვა სიჩქარით თბება ან გაცივდება, რაც იწვევს ტემპერატურულ სხვაობას, მოცულობის გაფართოება ან შეკუმშვა ასევე განსხვავდება ზედაპირისა და ბირთვის გაფართოება-შეკუმშვისგან. ტემპერატურის სხვაობით გამოწვეული მოცულობის სხვადასხვა ცვლილებით გამოწვეულ შინაგან სტრესს თერმული სტრესი ეწოდება.
თერმული დამუშავების პროცესში, ჭედვის თერმული დაძაბულობა ძირითადად გამოიხატება შემდეგნაირად: ჭედვის გაცხელებისას ზედაპირის ტემპერატურა უფრო სწრაფად იზრდება, ვიდრე ბირთვის, ზედაპირის ტემპერატურა მაღალია და ფართოვდება, ბირთვის ტემპერატურა დაბალია და არ ფართოვდება, ამ დროს ზედაპირული შეკუმშვის დაძაბულობა და ბირთვის დაჭიმვის დაძაბულობა.
დიათერმიის შემდეგ, ბირთვის ტემპერატურა იმატებს და ნაჭედი ფართოვდება. ამ ეტაპზე ნაჭედი ავლენს მოცულობით გაფართოებას.
სამუშაო ნაწილის გაციებისას ზედაპირის გაციება ბირთვზე სწრაფად ხდება, ზედაპირის შეკუმშვა, გულის მაღალი ტემპერატურა ხელს უშლის შეკუმშვას, ზედაპირზე დაჭიმვის სტრესი წარმოიქმნება, გული წარმოქმნის შეკუმშვის სტრესს, გარკვეულ ტემპერატურამდე გაციებისას ზედაპირი აღარ იკუმშება და ბირთვის გაციებისას გრძელდება შეკუმშვა, ზედაპირი კი შეკუმშვის სტრესს განიცდის, ხოლო გულის ზედაპირი დაჭიმვის სტრესს განიცდის, გაგრილების ბოლოს დაძაბულობა კვლავ რჩება ჭედვაში და ნარჩენ სტრესს უწოდებენ.

1

2. ფაზის ცვლილების სტრესი

თერმული დამუშავების პროცესში, ჭედვის მასა და მოცულობა უნდა შეიცვალოს, რადგან სხვადასხვა სტრუქტურის მასა და მოცულობა განსხვავებულია.
გაყალბების ზედაპირსა და ბირთვს შორის ტემპერატურული სხვაობის გამო, ზედაპირსა და ბირთვს შორის ქსოვილის ტრანსფორმაცია დროული არ არის, ამიტომ შინაგანი სტრესი წარმოიქმნება, როდესაც შიდა და გარე მასისა და მოცულობის ცვლილება განსხვავებულია.
ქსოვილის ტრანსფორმაციის სხვაობით გამოწვეულ ამ ტიპის შინაგან სტრესს ფაზური ცვლილების სტრესი ეწოდება.

ფოლადის ძირითადი სტრუქტურების მასური მოცულობები გაზრდილია აუსტენიტის, პერლიტის, სოსტენიტის, ტროოსტიტის, ჰიპობაინიტის, გამაგრებული მარტენსიტის და მარტენსიტის თანმიმდევრობით.
მაგალითად, როდესაც ჭედვა გაქრება და სწრაფად გაცივდება, ზედაპირული ფენა აუსტენიტიდან მარტენსიტში გარდაიქმნება და მოცულობა ფართოვდება, მაგრამ გული კვლავ აუსტენიტის მდგომარეობაშია, რაც ხელს უშლის ზედაპირული ფენის გაფართოებას. შედეგად, ჭედვის გული დაჭიმვის სტრესს განიცდის, ხოლო ზედაპირული ფენა - შეკუმშვის სტრესს.
როდესაც ის აგრძელებს გაგრილებას, ზედაპირის ტემპერატურა ეცემა და ის აღარ ფართოვდება, მაგრამ გულის მოცულობა აგრძელებს შეშუპებას, რადგან ის მარტენსიტად გარდაიქმნება, ამიტომ ზედაპირი ხელს უშლის ამას, ამიტომ გული ექვემდებარება შეკუმშვის სტრესს, ხოლო ზედაპირი - დაჭიმვის სტრესს.
კვანძის გაგრილების შემდეგ, ეს დაძაბულობა ჭედვის შიგნით დარჩება და ნარჩენ დაძაბულობად გადაიქცევა.

ამგვარად, ჩაქრობისა და გაგრილების პროცესის დროს, თერმული დაძაბულობა და ფაზის ცვლილების დაძაბულობა საპირისპიროა და ასევე საპირისპიროა ის ორი დაძაბულობა, რომელიც რჩება ჭედვაში.
თერმული და ფაზური ცვლილების სტრესის კომბინირებულ დაძაბულობას ჩაქრობის შინაგანი დაძაბულობა ეწოდება.
როდესაც ჭედვისას ნარჩენი შიდა დაძაბულობა აღემატება ფოლადის დენადობის ზღვარს, სამუშაო ნაწილი გამოიწვევს პლასტიკურ დეფორმაციას, რაც გამოიწვევს ჭედვის დამახინჯებას.

(168-დან: ჭედვის ბადე)


გამოქვეყნების დრო: 29 მაისი, 2020

  • წინა:
  • შემდეგი: