Χύτευση. Ελαττώματα και κανόνες σχεδιασμού χυτών

Transcript

1 Χύτευση Ελαττώματα και κανόνες σχεδιασμού χυτών Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Σχεδιασμός χύτευσης - ΕΜΤ

2 Άδεια Χρήσης Το παρόν υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons και δημιουργήθηκε στο πλαίσιο του Έργου των Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων από την Μονάδα Υλοποίησης του ΕΜΠ. Για υλικό που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς. Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Σχεδιασμός χύτευσης - ΕΜΤ

3 Ελαττώματα χυτών Γενικά τα διάφορα ελαττώματα συσχετίζονται με επί μέρους τύπους χύτευσης και μπορεί να έχουν διαφορετικές ονομασίες. Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Σχεδιασμός χύτευσης - ΕΜΤ 3

4 Ασυνέχειες Ρωγμές Οφείλονται σε υψηλές τάσεις λόγω διαφορικής συστολής ή και παρεμπόδισης της ελεύθερης συστολής του χυτού Θερμά ρήγματα κάτω της solidus αλλά σε υψηλές θερμοκρασίες Οφείλονται σε χονδρούς κόκκους και στοιχεία χαμηλής Tm στα όρια τους. Ψυχρά ρήγματα, κατά τη διάρκεια της στερεοποίησης Cold shuts Συνένωση δύο ρευμάτων μετάλλου μερικώς στερεοποιημένων. Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Σχεδιασμός χύτευσης - ΕΜΤ 4

5 Ελαττώματα Εικόνα 3γ.1 Εικόνα 3γ.2 Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Σχεδιασμός χύτευσης - ΕΜΤ 5

6 ελαττώματα χύτευσης Ελαττωματική επιφάνεια Αναδιπλώσεις Ουλές Σκουριά Άμμος από το καλούπι Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Σχεδιασμός χύτευσης - ΕΜΤ 6

7 ελαττώματα χύτευσης Προεξοχές Flash Εξογκώματα από τοπική υποχώρηση του καλουπιού Διαστασιακές αποκλίσεις / αποκλίσεις μορφής λόγω Κακής πρόβλεψη χάρης συρρίκνωσης Ανεπαρκούς όγκου τήγματος Κακής συναρμολόγησης καλουπιού Παραμόρφωσης μοδέλου Στρεβλώσεων χυτού κλπ. Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Σχεδιασμός χύτευσης - ΕΜΤ 7

8 Επιφανειακά ελαττώματα Εικόνα 3γ.3 Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Σχεδιασμός χύτευσης - ΕΜΤ 8

9 ελαττώματα χύτευσης Εγκλείσματα Μπορεί να υπάρχουν στον κάδο έκχυσης, Μπορεί να προέρχονται από το καλούπι (σπασίματα) Μπορεί να προέρχονται από αντίδραση με το υλικό του καλουπιού Μη μεταλλικά εγκλείσματα προκαλούν συγκέντρωση τάσεων και ενδεχομένως σπάσιμο κοπτικού εργαλείου κατά την κοπή. Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Σχεδιασμός χύτευσης - ΕΜΤ 9

10 ... Ατελής χύτευση, λόγω : πρώιμης στερεοποίησης Μειωμένου όγκου τήγματος Απωλειών Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Σχεδιασμός χύτευσης - ΕΜΤ 10

11 Διακενώσεις Διακενώσεις από συρρίκνωση Αντιμετωπίζονται με χρήση προσεπιχωνευμάτων και ψευδοκεφαλών Εξασφάλιση συνεχούς τροφοδοσίας Αντίστοιχης υφής είναι και η μικρο-συρρίκωνση / μικροδιακένωση σε δενδρίτες στα όρια κρυσταλλιτών Η δημιουργία τους αποφεύγεται με χρήση σωμάτων ψύξης εσωτερικών ή εξωτερικών έτσι ώστε να αυξάνεται ο ρυθμός απόψυξης σε παχιές διατομές. Το υλικό των σωμάτων ψύξης μπορεί να είναι ίδιο με του τήγματος ή μεγάλης θερμικής αγωγιμότητας. Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Σχεδιασμός χύτευσης - ΕΜΤ 11

12 Διακενώσεις συρρίκνωσης Εικόνα 3γ.4 Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Σχεδιασμός χύτευσης - ΕΜΤ 12

13 χρήση ψυκτρών Εικόνα 3γ.5 Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Σχεδιασμός χύτευσης - ΕΜΤ 13

14 Διακενώσεις από αέρια Αέρια παράγονται από την υγρασία του καλουπιού, από αντίδραση με το υλικό του καλουπιού κλπ Τα αέρια που παράγονται κατά τη χύτευση έχουν μεγαλύτερη διαλυτότητα στο τήγμα από ότι στο στερεό οπότε αποβάλλονται κατά τη στερεοποίηση Αέρια συγκεντρώνονται στα σημεία υπαρχουσών διακενώσεων συρρίκνωσης (δενδριτικές περιοχές) είτε δημιουργούν πόρους Αν το αέριο είναι Ο2 μπορεί να γίνει αποξείδωση πχ με χρήση Al ή Si σε τήγμα χάλυβα Αέρια μπορούν επίσης να απομακρυνθούν με ρεύμα αδρανών αερίων Μορφολογία μικροδιακενώσεων Λείες και σφαιρικές οφείλονται σε αέρια Γωνιώδεις και ακανόνιστες οφείλονται σε συρρίκνωση Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Σχεδιασμός χύτευσης - ΕΜΤ 14

15 διαλυτότητα υδρογόνου στο αλουμίνιο Εικόνα 3γ.6 Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Σχεδιασμός χύτευσης - ΕΜΤ 15

16 Αρχές σχεδιασμού χυτών βαρύτητας Ι Προσεπιχωνεύματα Το μέγεθος και η θέση τους προσδιορίζονται εμπειρικά είτε με προσομοίωση της χύτευσης με λογισμικό πεπερασμένων στοιχείων / πεπερασμένων διαφορών Βασική αρχή είναι ότι η στερεοποίηση πρέπει να αρχίζει από τα άκρα του χυτού και να προχωρεί προς το προσεπιχώνευμα, αλλά αυτό μπορεί να μεταβληθεί με χρήση σωμάτων ψύξης και μόνωσης Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Σχεδιασμός χύτευσης - ΕΜΤ 16

17 Αρχές σχεδιασμού χυτών βαρύτητας ΙΙ Γωνίες πάχη διατομών Απαιτείται ομαλότητα μεταβάσεων, αλλιώς δημιουργούνται ρήγματα Ως εμπειρικό εργαλείο ελέγχου χρησιμοποιείται ο εγγεγραμμένος κύκλος Μεγάλος κύκλος σημαίνει αργή ψύξη και άρα πιθανά διακένωση Επίπεδες περιοχές Πρέπει να αποφεύγονται (με χρήση νευρώσεων) γιατί μπορεί να οδηγήσουν σε στρεβλώσεις λόγω διαφορών θερμοκρασίας κατά μήκος τους. Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Σχεδιασμός χύτευσης - ΕΜΤ 17

18 Σχεδιασμός με χρήση πυρήνων Εικόνα 3γ.7 Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Σχεδιασμός χύτευσης - ΕΜΤ 18

19 Μεταβολή πάχους διατομής Εικόνα 3γ.8 Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Σχεδιασμός χύτευσης - ΕΜΤ 19

20 Γωνίες μεταβολή διεύθυνσης ροής Εικόνα 3γ.9 Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Σχεδιασμός χύτευσης - ΕΜΤ 20

21 Χάρη συστολής αρχές σχεδιασμού Υπολογίζεται τυπικά από mm/m οπότε απαιτείται μεγαλύτερη κοιλότητα αποτύπωμα από το τελικό χυτό. Δεν είναι σε όλη την περίμετρο του χυτού η ίδια Διαχωριστική γραμμή (επίπεδα) Καλύτερα είναι να διέρχεται από ακμές ώστε το flash να μη φαίνεται Επηρεάζει όλο το σχεδιασμό του καλουπιού (καρδιές, στήριξη τους, τροφοδοσία κλπ) Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Σχεδιασμός χύτευσης - ΕΜΤ 21

22 Κωνικότητες... αρχές σχεδιασμού μοίρες στις εξωτερικές επιφάνειες Διπλάσιες στις εσωτερικές λόγω συστολής στερεοποίησης προς τα μέσα Ανοχές Εξαρτάται από τη μέθοδο χύτευσης Ανοχή αποπεράτωσης Μεγαλύτερη για μεγάλα χυτά εξαρτάται με τη μέθοδο χύτευσης Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Σχεδιασμός χύτευσης - ΕΜΤ 22

23 Κατάλογος Αναφορών Εικόνων (1/2) Εικόνα 3γ.1: Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος προβείτε σε επικοινωνία με τη Μονάδα Υλοποίησης Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων. Εικόνα 3γ.2: Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος προβείτε σε επικοινωνία με τη Μονάδα Υλοποίησης Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων. Εικόνα 3γ.3: Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος προβείτε σε επικοινωνία με τη Μονάδα Υλοποίησης Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων. Εικόνα 3γ.4: Εικόνα 3γ.5: Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος προβείτε σε επικοινωνία με τη Μονάδα Υλοποίησης Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων. Εικόνα 3γ.6: S. Kalpakjian : Manufacturing processes for engineering materials / Addison Wesley, 1997 Εικόνα 3γ.7: Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος προβείτε σε επικοινωνία με τη Μονάδα Υλοποίησης Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων. Εικόνα 3γ.8: S. Kalpakjian : Manufacturing processes for engineering materials / Addison Wesley, 1997 Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Σχεδιασμός χύτευσης - ΕΜΤ 23

24 Κατάλογος Αναφορών Εικόνων (2/2) Εικόνα 3γ.9: Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος προβείτε σε επικοινωνία με τη Μονάδα Υλοποίησης Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων. Σεπ-15 Γ. Βοσνιάκος Σχεδιασμός χύτευσης - ΕΜΤ 24

25 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα» του ΕΜΠ έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.