Die Auswirkung der Abkühlgeschwindigkeit auf das Gießen ist erheblich und kann sich direkt auf die Mikrostruktur und die Eigenschaften des Gussmaterials auswirken.
Welchen Einfluss hat die Abkühlungsgeschwindigkeit auf das Gießen? 7 wichtige Einblicke
1. Höhere Abkühlungsraten führen zu einem feineren Mikrogefüge
Höhere Abkühlungsraten bei Aluminiumlegierungen wie A356 und A357 führen zu einem feineren Gefüge mit kleineren Abständen zwischen den Sekundärdendritenarmen (SDAS) und feineren eutektischen Partikeln.
Diese feinere Mikrostruktur führt zu einer verbesserten Duktilität und Zugfestigkeit des Gussmaterials.
2. Einfluss des Nacherwärmungs- und Abkühlungsprozesses
Die Abkühlungsgeschwindigkeit während der Abkühlungsphase des Gießprozesses kann durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden.
Ein Faktor ist der Nacherwärmungs- und Abkühlungsprozess. Es ist wichtig, das Gussteil gleichmäßig zu erwärmen und es dann mit einem Material zu umhüllen, das dazu beiträgt, die Wärme zu speichern und das Teil so langsam wie möglich abkühlen zu lassen.
Eine schnelle Abkühlung kann zu einem erhöhten Wärmegefälle innerhalb des Gussteils führen, was eine ungleichmäßige Abkühlung und mögliche Verformung oder Rissbildung zur Folge haben kann.
3. Unterschiedliche Abkühlungsphasen
Während der Abkühlphase können verschiedene Abkühlphasen auftreten, darunter die Dampfphase, die Siedephase und die Konvektionsphase.
Die Abkühlungsgeschwindigkeit kann während dieser Phasen variieren, und die Steuerung dieser Phasen ist entscheidend für das Erreichen der gewünschten Eigenschaften des Gussmaterials.
Die Dampfphase, in der sich das Öl aufgrund der Wärmewirkung in Dampf umwandelt, führt aufgrund der Absorption der latenten Verdampfungswärme zur schnellsten Abkühlung.
Allerdings kann eine übermäßige Isolierung, die durch die Bildung eines Dampfmantels um das Teil herum verursacht wird, die Effizienz der Abkühlungsgeschwindigkeit verringern.
Die Konvektionsphase tritt ein, wenn die Temperatur sinkt und die Dampfphase verschwindet, so dass die Konvektion des Öls die Abkühlung auf die Gleichgewichtstemperatur beendet.
4. Ungleichmäßige Abkühlung
Es ist wichtig zu beachten, dass die Abkühlung des Teils aufgrund der unterschiedlichen Querschnittsdicken des Teils selbst nie gleichmäßig ist.
Diese Abkühlungsheterogenitäten können zu unterschiedlichen Zeitpunkten während der Abkühlungsphase zu martensitischen Umwandlungen führen, die eine Ausdehnung und Verformung des Teils zur Folge haben können.
Das Überschreiten des Ms-Punkts (Martensit-Starttemperatur) zu unterschiedlichen Zeitpunkten kann zu Spannungen und potenziellen Verformungen im Gussmaterial führen.
5. Auswirkungen des Schweißens auf die Abkühlung
Beim Schweißen kann eine örtlich begrenzte Erwärmung zu einer eingeschränkten Ausdehnung führen, und die daraus resultierenden Spannungen hängen vom Wärmegradienten zwischen der erwärmten Zone (HZ) und dem Gusskörper ab.
Das Vorwärmen des Gussteils vor dem Schweißen kann dazu beitragen, den Wärmegradienten zu minimieren und die durch das Schweißen verursachten Zugspannungen zu verringern.
In Fällen, in denen ein Vorwärmen nicht möglich ist, kann die Verwendung von Schweißverfahren mit niedrigen Temperaturen und Schweißdrähten mit niedrigem Schmelzpunkt dazu beitragen, die Spannungen und mögliche Risse zu minimieren.
6. Bedeutung der Kontrolle der Abkühlungsphasen
Die Steuerung der Abkühlungsphasen und die Minimierung der thermischen Gradienten während der Abkühlung sind wichtig, um die gewünschten Eigenschaften zu erreichen und mögliche Verformungen oder Risse zu minimieren.
7. Vorwärmen beim Schweißen
Das Vorwärmen beim Schweißen kann dazu beitragen, Spannungen und mögliche Risse während der Abkühlphase zu verringern.
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