Κεφάλαιο 25-3, Παραμένουσα τάση, καλούπι έγχυσης από πορσελάνη

ΣΧΗΜΑ 5. Προκύπτουν μεταβλητές παραμένουσες τάσεις και το τεμάχιο παραμορφώνεται καθώς αλληλεπιδρούν μεταξύ τους στρώματα διαφορετικού παγωμένου ειδικού όγκου

Παραμένουσες τάσεις που προκαλούνται από τη διεργασία σε σχέση με τις παραμένουσες τάσεις εντός της κοιλότητας

Τα δεδομένα υπολειμματικών τάσεων που προκαλούνται από τη διαδικασία είναι πολύ πιο χρήσιμα από τα δεδομένα υπολειμματικών τάσεων εντός της κοιλότητας για την προσομοίωση της χύτευσης. Ακολουθούν ορισμοί των δύο όρων, καθώς και ένα παράδειγμα που δείχνει τη διαφορά μεταξύ τους.

Υπολειμματική τάση που προκαλείται από τη διαδικασία

Μετά την εκτίναξη του τεμαχίου, οι περιορισμοί από την κοιλότητα του καλουπιού απελευθερώνονται και το τεμάχιο είναι ελεύθερο να συρρικνωθεί και να παραμορφωθεί. Αφού κατασταλάξει σε κατάσταση ισορροπίας, η εναπομένουσα τάση στο εσωτερικό του τεμαχίου ονομάζεται παραμένουσα τάση που προκαλείται από τη διαδικασία ή απλώς παραμένουσα τάση. Η υπολειπόμενη τάση που προκαλείται από τη διαδικασία μπορεί να είναι επαγόμενη από τη ροή ή από τη θερμότητα, με τη δεύτερη να είναι η κυρίαρχη συνιστώσα.

Παραμένουσα τάση εντός της κοιλότητας

Ενώ το τεμάχιο εξακολουθεί να περιορίζεται στην κοιλότητα του καλουπιού, η εσωτερική τάση που συσσωρεύεται κατά τη στερεοποίηση αναφέρεται ως παραμένουσα τάση εντός της κοιλότητας. Αυτή η παραμένουσα τάση εντός της κοιλότητας είναι η δύναμη που οδηγεί στη συρρίκνωση και την παραμόρφωση του τεμαχίου μετά την εκτόξευση.

Παράδειγμα

Η κατανομή της συρρίκνωσης που περιγράφεται στην ενότητα Στρέβλωση λόγω διαφορικής συρρίκνωσης οδηγεί σε ένα προφίλ υπολειπόμενων τάσεων που προκαλείται από τη θερμική καταπόνηση για ένα εκτοξευόμενο τεμάχιο, όπως φαίνεται στο σχήμα κάτω αριστερά παρακάτω. Το προφίλ τάσεων στο πάνω αριστερό σχήμα είναι η παραμένουσα τάση εντός της κοιλότητας, κατά την οποία το χυτευμένο τεμάχιο παραμένει περιορισμένο εντός του καλουπιού πριν από την εκτίναξη. Μόλις το τεμάχιο εκτοξευθεί και απελευθερωθεί η περιορισμένη δύναμη από το καλούπι, το τεμάχιο θα συρρικνωθεί και θα παραμορφωθεί για να απελευθερώσει την ενσωματωμένη υπολειπόμενη τάση (γενικά εφελκυστική τάση, όπως φαίνεται) και να φτάσει σε κατάσταση ισορροπίας. Η κατάσταση ισορροπίας σημαίνει ότι δεν ασκείται καμία εξωτερική δύναμη στο τεμάχιο και οι εφελκυστικές και θλιπτικές τάσεις στη διατομή του τεμαχίου θα πρέπει να εξισορροπούνται μεταξύ τους. Τα σχήματα στη δεξιά πλευρά αντιστοιχούν στην περίπτωση με ανομοιόμορφη ψύξη σε όλο το πάχος του τεμαχίου και, ως εκ τούτου, προκαλείται ασύμμετρη κατανομή των παραμενουσών τάσεων.

ΣΧΗΜΑ 6. Προφίλ παραμένουσας τάσης εντός της κοιλότητας (επάνω) έναντι του προφίλ παραμένουσας τάσης που προκαλείται από τη διαδικασία και του σχήματος του τεμαχίου μετά την εκτίναξη (κάτω).

Μείωση των θερμικών υπολειμματικών τάσεων

Συνθήκες που οδηγούν σε επαρκή συσκευασία και πιο ομοιόμορφες θερμοκρασίες τοιχώματος καλουπιού θα μειώσουν τις θερμικά επαγόμενες παραμένουσες τάσεις. Αυτές περιλαμβάνουν:
- Σωστή πίεση και διάρκεια συσκευασίας
- Ομοιόμορφη ψύξη όλων των επιφανειών του εξαρτήματος
- Ομοιόμορφο πάχος τοιχωμάτων