Μη ισορροπημένη ψύξη

από το τοίχωμα του καλουπιού προς το κέντρο του μπορεί να προκαλέσει θερμικά επαγόμενες παραμένουσες τάσεις. Επιπλέον, μπορεί να εμφανιστεί ασύμμετρη θερμικά επαγόμενη παραμένουσα τάση εάν ο ρυθμός ψύξης των δύο επιφανειών δεν είναι ισορροπημένος. Μια τέτοια μη ισορροπημένη ψύξη θα οδηγήσει σε ένα ασύμμετρο μοτίβο τάσης-συμπίεσης σε όλο το τεμάχιο, προκαλώντας μια ροπή κάμψης που τείνει να προκαλέσει στρέβλωση του τεμαχίου. Αυτό απεικονίζεται στο σχήμα 3 παρακάτω. Κατά συνέπεια, τα εξαρτήματα με ανομοιόμορφο πάχος ή με ανεπαρκώς ψυχόμενες περιοχές είναι επιρρεπή σε μη ισορροπημένη ψύξη και, συνεπώς, σε παραμένουσες θερμικές τάσεις. Για μέτρια πολύπλοκα τεμάχια, η κατανομή των υπολειπόμενων τάσεων που προκαλούνται από τη θερμότητα περιπλέκεται περαιτέρω από το ανομοιόμορφο πάχος του τοιχώματος, την ψύξη του καλουπιού και τους περιορισμούς του καλουπιού στην ελεύθερη συστολή.

ΣΧΗΜΑ 3. Η ασύμμετρη θερμική επαγόμενη παραμένουσα τάση που προκαλείται από μη ισορροπημένη ψύξη σε όλο το πάχος του χυτευμένου τεμαχίου προκαλεί στρέβλωση του τεμαχίου

Μεταβλητές παγωμένες πυκνότητες

Το παρακάτω σχήμα απεικονίζει τη διακύμανση των παγωμένων πυκνοτήτων που προκαλείται από το ιστορικό της πίεσης συσκευασίας.

Προφίλ θερμοκρασίας

Στο αριστερό σχήμα απεικονίζεται το προφίλ της θερμοκρασίας σε ένα σημείο του εξαρτήματος. Για τους σκοπούς της απεικόνισης, το τεμάχιο χωρίζεται σε οκτώ ίσα στρώματα σε όλο το πάχος του τεμαχίου. Το προφίλ δείχνει τη θερμοκρασία στη χρονική στιγμή στερεοποίησης (κατάψυξης) για κάθε στρώμα (t1 έως t8). Σημειώστε ότι το υλικό αρχίζει να στερεοποιείται από τα εξωτερικά στρώματα και η παγωμένη διεπιφάνεια κινείται προς τα μέσα με το χρόνο.

Ίχνος πίεσης

Το κεντρικό σχήμα απεικονίζει ένα τυπικό ιστορικό πίεσης, το οποίο δείχνει τα επίπεδα πίεσης (P1 έως P8) καθώς κάθε στρώμα στερεοποιείται. Σε γενικές γραμμές, η πίεση αυξάνεται σταδιακά κατά τη διάρκεια της πλήρωσης, φτάνοντας σε μέγιστο στο πρώιμο στάδιο της συσκευασίας, και στη συνέχεια αρχίζει να μειώνεται λόγω της ψύξης και της κατάψυξης της πύλης. Κατά συνέπεια, το υλικό στα εξωτερικά στρώματα και στα κεντρικά στρώματα στερεοποιείται όταν το επίπεδο πίεσης είναι χαμηλό, ενώ τα ενδιάμεσα στρώματα παγώνουν υπό υψηλή πίεση συσκευασίας.

Κατεψυγμένος ειδικός όγκος

Το δεξιό σχήμα απεικονίζει το ίχνος του ειδικού όγκου για το στρώμα 5 σε ένα διάγραμμα pvT και τους τελικούς παγωμένους ειδικούς όγκους για όλα τα στρώματα, που σημειώνονται με τους αριθμημένους συμπαγείς κύκλους.

ΣΧΗΜΑ 4. Παράγοντες που επηρεάζουν την ανάπτυξη του "παγωμένου" ειδικού όγκου
Διαφορική συρρίκνωση

Δεδομένων των παγωμένων ειδικών όγκων, τα διάφορα στρώματα θα συρρικνωθούν διαφορετικά, σύμφωνα με τις καμπύλες pvT που διέπουν τη συμπεριφορά συρρίκνωσης του υλικού. Υποθετικά, αν κάθε στρώμα είχε αποκολληθεί από τα άλλα (όπως φαίνεται στο σχήμα 5), τότε τα υλικά στοιχεία στο αριστερό σχήμα παρακάτω θα είχαν συρρικνωθεί όπως αυτά στο μεσαίο σχήμα. Σε αυτή την περίπτωση, τα ενδιάμεσα στρώματα τείνουν να συρρικνώνονται λιγότερο από τα άλλα λόγω του χαμηλότερου παγωμένου ειδικού όγκου (ή, ισοδύναμα, της υψηλότερης παγωμένης πυκνότητας). Στην πραγματικότητα, όλα τα στρώματα είναι συνδεδεμένα μεταξύ τους. Επομένως, το τελικό αποτέλεσμα θα είναι μια συμβιβασμένη κατανομή συρρίκνωσης με τα ενδιάμεσα στρώματα να συμπιέζονται και τα εξωτερικά και κεντρικά στρώματα να τεντώνονται.