斗齒鑄件產(chǎn)生熱裂紋的原因
對鑄件表面觀察發(fā)現(xiàn),在斗齒的齒腔孔下方不遠處發(fā)現(xiàn)橫向裂紋。裂紋斷面氧化嚴重,無金屬光澤,裂紋外形曲折而不規(guī)則,存在于鑄件表面的裂紋寬度較大,呈現(xiàn)撕裂狀。因此,可以斷定這種裂紋本質(zhì)上屬于熱裂。
熱裂紋產(chǎn)生在凝固過程中,鑄件處于塑性變形狀態(tài)時。金屬液在型壁傳熱作用下從鑄件表面開始凝固,出現(xiàn)大量的枝晶并搭成完整的骨架,產(chǎn)生固態(tài)收縮,這時枝晶間還有一層尚未凝固的薄膜。如果鑄件凝固不受任何阻礙,即枝晶不受力的作用,斗齒鑄件自由收縮,內(nèi)部逐漸產(chǎn)生應(yīng)力。如果枝晶層收縮受到型、芯阻礙,枝晶層的收縮受到拉力作用,則枝晶層出現(xiàn)拉應(yīng)力。當拉應(yīng)力超過液膜強度極限時,枝晶之間就會被拉開,如果周圍有足夠的金屬液及時流入拉裂處,鑄件不會產(chǎn)生熱裂紋,否則就會產(chǎn)生熱裂紋。其形成原因主要是由成形后的零件收縮不均勻造成的。在零件充型過程中模具溫度場的分布不均勻,成形比壓比較低,不能有效地補縮,都會造成成形后的零件收縮不均勻。由于齒腔部位工件的壁厚比較薄,導(dǎo)熱性能比較好,致使此部位先于熱節(jié)部位凝固,造成工件對齒腔型芯產(chǎn)生一個很大的包緊力。在抽芯的過程中,會產(chǎn)生一個拉應(yīng)力,同時由于澆道在這時候已經(jīng)凝固,會對工件在抽芯方向上產(chǎn)生一定的阻力作用,此阻力相對于前面的拉應(yīng)力來說,就是一個方向相反的拉應(yīng)力。如果這兩個拉應(yīng)力作用大于材料在高溫下的屈服應(yīng)力的作用,就會導(dǎo)致斗齒工件在薄弱處被拉開,形成熱裂紋,即所謂的縮裂。