Oorzaak van vervorming bij het smeden na warmtebehandeling

Na de warmtebehandelingen gloeien, normaliseren, afschrikken, ontlaten en oppervlaktemodificatie kan het smeedstuk thermische behandelingsvervorming veroorzaken.

De grondoorzaak van de vervorming is de interne spanning van het smeedstuk tijdens de warmtebehandeling. Dat wil zeggen dat de interne spanning van het smeedstuk na de warmtebehandeling blijft bestaan ​​als gevolg van het temperatuurverschil tussen de binnen- en buitenkant en het verschil in structuurverandering.

Wanneer deze spanning op een bepaald moment tijdens de warmtebehandeling de vloeigrens van het staal overschrijdt, zal dit vervorming van het smeedstuk veroorzaken.

De interne spanning die ontstaat tijdens de warmtebehandeling bestaat uit thermische spanning en faseovergangsspanning.

1

1. De thermische spanning
Wanneer het smeedstuk wordt verwarmd en afgekoeld, gaat dit gepaard met thermische uitzetting en koude krimp. Wanneer het oppervlak en de kern van het smeedstuk met verschillende snelheden worden verwarmd of afgekoeld, wat resulteert in temperatuurverschillen, is de uitzetting of krimp van het volume ook anders dan die van het oppervlak en de kern. De interne spanning die wordt veroorzaakt door de verschillende volumeveranderingen als gevolg van temperatuurverschillen, wordt thermische spanning genoemd.
Tijdens het warmtebehandelingsproces manifesteert de thermische spanning van het smeedstuk zich voornamelijk als: wanneer het smeedstuk wordt verhit, stijgt de oppervlaktetemperatuur sneller dan de kern, de oppervlaktetemperatuur is hoog en zet uit, de kerntemperatuur is laag en zet niet uit, op dit moment de oppervlaktedrukspanning en de kerntrekspanning.
Na diathermie stijgt de kerntemperatuur en zet het smeedstuk uit. Op dit punt vertoont het smeedstuk volume-expansie.
Werkstukkoeling, het oppervlak koelt sneller af dan de kern, oppervlaktekrimp, hoge temperatuur van het hart om krimp te voorkomen, trekspanning op het oppervlak, het hart produceert drukspanning, wanneer afgekoeld tot een bepaalde temperatuur, is het oppervlak niet langer afgekoeld, en de kernkoeling vindt plaats als gevolg van de voortdurende krimp, het oppervlak is drukspanning, terwijl de kern van trekspanning, de spanning aan het einde van de afkoeling, nog steeds bestaat in de smeedstukken en wordt de restspanning genoemd.

1

2. Faseovergangsspanning

Tijdens de warmtebehandeling moeten de massa en het volume van de smeedstukken veranderen, omdat de massa en het volume van verschillende structuren verschillend zijn.
Vanwege het temperatuurverschil tussen het oppervlak en de kern van het smeedstuk, verloopt de weefseltransformatie tussen het oppervlak en de kern niet tijdig. Hierdoor ontstaat er een interne spanning wanneer de interne en externe massa- en volumeverandering verschillend zijn.
Deze soort interne spanning, die wordt veroorzaakt door het verschil in weefseltransformatie, wordt faseovergangsspanning genoemd.

De massavolumes van de basisstructuren in staal worden vergroot in de volgorde austenitisch, perliet, sostenitisch, troostiet, hypobainiet, getemperd martensiet en martensiet.
Wanneer het smeedstuk bijvoorbeeld wordt afgeschrikt en snel afgekoeld, transformeert de oppervlaktelaag van austeniet naar martensiet en wordt het volume vergroot, maar de kern blijft in austeniet, waardoor uitzetting van de oppervlaktelaag wordt voorkomen. Hierdoor wordt de kern van het smeedstuk blootgesteld aan trekspanning, terwijl de oppervlaktelaag wordt blootgesteld aan drukspanning.
Als het verder afkoelt, daalt de oppervlaktetemperatuur en zet het niet meer uit, maar het volume van het hart blijft opzwellen omdat het verandert in martensiet. Dit wordt door het oppervlak verhinderd, waardoor het hart wordt blootgesteld aan drukspanning en het oppervlak aan trekspanning.
Nadat de knoop is afgekoeld, blijft deze spanning in het smeedstuk aanwezig en wordt het restspanning.

Tijdens het afschrik- en afkoelproces zijn de thermische spanning en de faseovergangsspanning dus tegengesteld, en de twee spanningen die in het smeedstuk overblijven, zijn ook tegengesteld.
De gecombineerde spanning van thermische spanning en faseovergangsspanning wordt inwendige blusspanning genoemd.
Wanneer de resterende interne spanning in het smeedstuk de vloeigrens van het staal overschrijdt, zal het werkstuk plastisch vervormen, wat resulteert in smeedvervorming.

(vanaf: 168 smeedstukken netto)


Geplaatst op: 29 mei 2020

  • Vorig:
  • Volgende: