CHƯƠNG ỨNG SUẤT TRONG VẬT ĐÚC MỞ ĐẦU • Quá trình nguội sau đông đặc kèm theo thay đổi vật lý bên VĐ ⇒ ảnh hưởng đến số tính chất VĐ: Kích thước VĐ giảm trình co Các phần khác VĐ nguội co không đồng thời ⇒ xuất ứng suất Các chuyển biến pha xảy không đồng ⇒ xuất ứng suất Độ bền HK đúc thay đổi trình nguội MỞ ĐẦU • VĐ thường có kết cấu phức tạp (gồm nhiều thành dày mỏng khác nhau) ⇒ trình nguội co khó xảy cách đồng thời phần VĐ ⇒ hình thành ứng suất VĐ • Ứng suất tính theo định luật Hook: σ= ± (∆L/L)E (1) σ - ứng suất kéo nén L - chiều dài ∆L - độ co dài E – môđun đàn hồi HK đúc MỞ ĐẦU • Mặt khác: ∆L/L = α.∆t (2) α - hệ số dãn nở nhiệt • Thay (2) vào (1): σ= ±α.E.∆t (3) PHÂN LOẠI ỨNG SUẤT 2.1 Theo quy mô • Nguyên nhân hình thành ứng suất VĐ: thay đổi thể tích không đồng thời HK đúc nguội vị trí khác • Khi thay đổi thể tích vi mô chuyển vào thể tích vĩ mô làm thay đổi kích thước VĐ ⇒ chia ứng suất thành loại loại ứng suất Ứng suất loại I: ứng suất vĩ mô hình thành tất phần VĐ Ứng suất loại II: ứng suất vi mô hình thành phạm vi tinh thể Ứng suất loại III: ứng suất siêu vi mô làm biến dạng ô cấu trúc tinh thể VĐ Chỉ xét ứng suất loại I 2.2 Theo nguyên nhân • Ứng suất nhiệt: - Trong VĐ, thường thành mỏng nguội nhanh thành dày - Phần thành dày co giai đoạn cuối nên dễ bị biến dạng sớm so với thành mỏng đông đặc ⇒ tạo nên ứng suất 2.2 Theo nguyên nhân • Ứng suất pha: - Trong trình nguội trạng thái rắn, xảy chuyển biến pha - Chuyển biến pha làm thay đổi thể tích VĐ - Chuyển biến pha xảy không đồng toàn VĐ ⇒ hình thành ứng suất 2.2 Theo nguyên nhân • Ứng suất co: - Sự co trình nguội VĐ bị cản (cản co) khuôn ruột cứng ⇒ hình thành ứng suất NHỮNG ỨNG SUẤT TRONG VĐ 3.1 Ứng suất nhiệt • Khảo sát VĐ có dạng chữ T gồm phần: - Phần mỏng (1) có tiết diện F1 - Phần dày (2) có tiết diện F2 • Gọi t0th - nhiệt độ tới hạn hợp kim đúc chuyển từ trạng thái dẻo sang trạng thái đàn hồi 5.2 Nứt VĐ • Nếu VĐ có kết cấu đối xứng đủ cứng vững để không bị biến dạng có ứng suất dư ⇒ ứng suất dư lưu lại VĐ • Ở vật liệu dẻo: Khi ứng suất dư > giới hạn đàn hồi: VĐ bị biến dạng dẻo (sẽ làm giảm ứng suất dư) Khi ứng suất dư > giới hạn bền: VĐ bị phá huỷ dẻo • Ở vật liệu dòn: Khi ứng suất dư > giới hạn bền: VĐ bị phá huỷ dòn BIỆN PHÁP PHÒNG TRÁNH 6.1 Điều chỉnh kết cấu VĐ • Ứng suất nhiệt nhân tố tạo ứng suất dư VĐ • Đối với VĐ phức tạp có nhiều thành có độ dày khác → điều chỉnh phần VĐ có bề dày đồng → VĐ nguội đồng ⇒ giảm ứng suất dư 6.2 Hợp kim đúc phù hợp ∀ σ= ± (∆L/L)E ⇒ để giảm σ phải ∆L E • Khi chế tạo VĐ gang xám có độ bền cao, trình đông đặc, lượng graphit tiết ⇒ VĐ co nhiều • Thành mỏng có tốc độ nguội lớn ⇒ graphit so với thành dày ⇒ thành mỏng co nhiều thành dày ⇒ tồn ứng suất dư lớn 6.2 Hợp kim đúc phù hợp • Nếu gang biến tính trước rót ⇒ graphit hoá gang thành dày mỏng cân ⇒ VĐ co đồng ⇒ giảm ứng suất • P gang làm tăng E làm giảm độ dẻo gang ⇒ tăng ứng suất khả nứt VĐ 6.3 Các điều kiện công nghệ • Để giảm khác tốc độ nguội phần VĐ làm khuôn nhiều loại vật liệu: - Thành mỏng: vật liệu có độ truyền nhiệt nhỏ - Thành dày: vật liệu có độ truyền nhiệt cao BIỆN PHÁP GIẢM ỨNG SUẤT DƯ • Khi VĐ tồn ứng suất dư: mạng tinh thể bị biến dạng • Nhờ “hiện tượng bò vật liệu”: biến dạng dần cân 7.1 Hoá già tự nhiên • Ở VĐ có ứng suất dư sau nguội xảy trình thải ứng suất nhiệt độ thường: “hoá già tự nhiên” • Quá trình thải ứng suất xảy chậm: năm ứng suất giảm 10 – 20% 7.2 Hoá già nhân tạo • Để trình thải ứng suất dư VĐ xảy nhanh, phải tiến hành nung VĐ nhiệt độ xác định: “ủ khử ứng suất” “hoá già nhân tạo” • Quá trình khử ứng suất cần kéo dài vài • Mức độ khử ứng suất phụ thuộc: nhiệt độ ủ độ bền hợp kim đúc 7.2 Hoá già nhân tạo • Quá trình khử ứng suất cho VĐ gang xám nhiệt độ khác 7.2 Hoá già nhân tạo • Khi hoá già nhân tạo, VĐ phải nung thật chậm nhiệt độ lò phải đồng