Epätasainen kemiallinen koostumus
Koostumuksen segregaatio: Valuprosessin aikana jähmettymisprosessin monimutkaisuuden vuoksi kemiallisen koostumuksen segregaatio on alttiina valussa. Vaihemuutoslämpötila ja vaihemuutos seosten tuotteet eri kemiallisilla koostumusalueilla ovat erilaisia, ja myös tilavuuden muutos vaihemuutoksen aikana on erilainen. Tämä ero aiheuttaa vaihemuutoksen stressin eri osien välillä.
Epäpuhtauselementtien vaikutus: Epäpuhtauselementtien läsnäolo muuttaa seoksen vaihemuutosominaisuuksia. Epäpuhtaudet voivat estää tai edistää vaihemuutosprosessia, aiheuttaen erilaisia vaihemuutoskäyttäytymisiä seoksen eri osissa, aiheuttaen siten vaihemuutoksen stressiä.
Valanvaiheenvaihtostressi valun laatuun
Johtaen vähentyneeseen mittatarkkuuteen
Vaiheenmuutoksen stressi aiheuttaa epätasaisen tilavuuden muutokset valun vaiheen muutosprosessin aikana, mikä johtaa muutoksiin valun ja ulottuvuuden poikkeamien kokonais- tai paikallisissa ulottuvuuksissa. Esimerkiksi joissakin tarkkuusvalettuissa osissa vaihemuutoksen stressin aiheuttamat mittamuutokset voivat tehdä osista kyvyttömyys täyttää kokoonpanovaatimukset ja lisätä romunopeutta.
Aiheuttaa valujen halkeilua
Kun vaihemuutosjännitys ylittää valun materiaalin lujuusrajan vastaavassa lämpötilassa, halkeamat ilmestyvät valuun. Halkeamien luominen ei vain aiheuta vikoja valun ulkonäön yhteydessä, vaan vakavammin se vähentää huomattavasti valun mekaanisia ominaisuuksia ja käyttöiän käyttöä, jolloin valun on helppo murtaa halkeamasta, kun se on kuormitettu, mikä johtaa koko komponentin epäonnistumiseen.
Aiheuttaa epätasaista organisaatiota
Vaiheenmuutos stressi vaikuttaa valun sisällä olevaan organisaation muutokseen, mikä tekee valun eri osien metallografisesta organisaatiosta epätasaiseksi. Esimerkiksi joissakin seosteräksen valuissa vaihemuutosjännitys voi aiheuttaa karkeat jyvät muodostumaan joillakin alueilla, kun taas muilla alueilla muodostuu hienoja jyviä. Erilaiset viljakoot ja organisaation morfologiat tekevät valun anisotrooppisen mekaanisia ominaisuuksia vähentäen valun kattavaa suorituskykyä.
Aiheuttaa jäännösten stressiä
Jos vaihemuutoksen stressi ei vapautu kokonaan valun jäähdytyksen jälkeen, se on valussa jäännösjännityksen muodossa. Jäännösjännitys aiheuttaa valun olevan mittasuhteen epävakaa stressin uudelleenjaon vuoksi seuraavan prosessoinnin ja käytön aikana, mikä vaikuttaa osien tarkkuuden säilyttämiseen. Lisäksi jäännösjännitys on myös päällekkäinen työstressille, vähentäen valun väsymislujuutta ja stressin korroosiokestävyyttä, mikä tekee valun alttiimmaksi väsymishalkeamille ja stressikorroosion halkeamiselle käytön aikana.
Kutistumisen stressi
Valuston kutistumistressin syyt
Nestemäinen metalli kutistuminen
Tilavuudenmuutos: Jäähdytysprosessin aikana kaata lämpötilasta kiinteyslämpötilaan, nestemäinen metalli kutistuu nestemäisessä muodossa ja tilavuus vähenee vähitellen. Kun nestemäinen metalli virtaa ja täyttää muotin, jos sitä rajoittaa muotti, ydin jne. Ja ei voi kutistua vapaasti, nestemäisen metallin sisällä syntyy jännitys.
Täyttämisprosessi: Täyttämisprosessin aikana nestemäisen metallin ja muotin seinämän välillä on kitka sekä muotin ontelon nestekestävyyden virtausvastus, mikä estää nestekainan vapaata kutistumista, mikä tuottaa kutistumisjännityksen.
Jähmettyminen
Vaiheenmuutos kutistuminen: Kun metalli jähmettyy, se muuttuu nesteestä kiinteään ja tilavuuden kutistuminen tapahtuu. Esimerkiksi, kun puhdas metalli jähmettyy, kiderakenteen muodostuminen tekee atomeista tiiviimmin järjestettyjä, mikä johtaa tilavuuden vähentymiseen. Kun seokset kiinteytyvät, kutistuminen on monimutkaisempaa useiden vaiheiden siirtymisen vuoksi. Jos kutistuminen on estetty, stressi syntyy.
Jähmähdytysjärjestys: Valu, jossa on monimutkaisia muotoja ja epätasaisia seinämän paksuutta, eri osien jähmettymisjärjestys on erilainen. Ensin jähmettyvä osa estää myöhemmin jähmettyneiden osan kutistumista, ja myöhemmin jähmettyvä osa aiheuttaa vetolujuuden osasta, joka jähmettyy ensin kutistuessa, muodostaen siten kutistumisjännityksen.
Solid-State-kutistuminen
Lämpölaajennus ja supistuminen: Valan jälkeen jähmettyy, kun se jäähtyy edelleen huoneenlämpötilaan, kiinteä metalli kutistuu lämpölaajennuksen ja supistumisen periaatteen vuoksi. Tässä vaiheessa valulla on jo tietty vahvuus ja jäykkyys. Jos kutistumista rajoittaa muotti, ydin, itse valun rakenne tai muut ulkoiset tekijät, kutistumisjännitys syntyy.
Rakenteelliset rajoitukset: Valan rakennesuunnittelu vaikuttaa sen kiinteän tilan kutistumiseen. Esimerkiksi valut, joissa on monimutkaisia rakenteita, kuten ne, joilla on vahvistavia kylkiluita, pomoja jne.
Muottien ja ytimien vaikutus
Huono saanto: Muottien ja ytimien annettavuus viittaa niiden kykyyn muodonmuutokseen, kun valu kutistuu, vähentäen siten valun kutistumista. Jos muotin ja ytimen saanto ei ole hyvä, kuten käyttämällä materiaalia, jolla on suurempi jäykkyys tai liian korkea kompakti, se estää vakavasti valun kutistumista, mikä johtaa lisääntyneeseen kutistumisjännitykseen.
Jäännösvastus: Valan jäähdytysprosessin aikana voi esiintyä muotin ja ytimen ja valun välillä, mikä lisää valun kutistumiskestävyyttä ja aiheuttaa kutistumisjännityksen.
Valitsun kutistumistrentti valun laatuun:
Aiheuttaa mittapoikkeamaa
Kutistumisstressi aiheuttaa valun epätasaisen kutistumisen jäähdytysprosessin aikana, mikä johtaa poikkeamaan valun koon ja suunnittelun koon välillä. Valukkeissa, joilla on erittäin tarkkuusvaatimukset, kuten lentokoneiden moottorin terät, mittapoikkeama voi tehdä osista kyvyttömyyttä täyttää kokoonpanovaatimukset ja vaikuttaa koko laitteen suorituskykyyn.
Monimutkaisten muotojen valuilla on erilaiset kutistumisjännitykset eri osissa, mikä aiheuttaa valun kiertymisen ja muodonmuutoksen, mikä lisää mittapoikkeamaa.
Aiheuttaa halkeamisen valua
Kun kutistumisjännitys ylittää valamateriaalin lujuusrajan, valu murtuu. Mikrohalkeista tulee stressipitoisuuden lähde, laajenevat vähitellen seuraavaa käyttöä ja vähentävät valun laakeria.
Pintahalkeamat vaikuttavat valun ulkonäön laatuun, kun taas sisäisiä halkeamia on vaikea havaita ja ne aiheuttavat äkillisen rikkoutumisen käytön aikana, mikä johtaa vakaviin seurauksiin. Esimerkiksi halkeamat auton moottorin sylinterilohkassa voivat aiheuttaa moottorin vikaantumisen.
