Kapittel 25-3, Restspenning, sprøytestøpeform av porselen

FIGUR 5. Varierende restspenninger oppstår, og delen deformeres når lag med forskjellig innfrosset spesifikt volum interagerer med hverandre

Prosessindusert restspenning kontra restspenning i hulrommet

Data om prosessinduserte restspenninger er mye mer nyttige enn data om restspenninger i hulrommet for simulering av støping. Nedenfor følger definisjoner av de to begrepene, sammen med et eksempel som illustrerer forskjellen mellom dem.

Prosessindusert restspenning

Etter at delen er støpt ut, frigjøres begrensningene fra formhulrommet, og delen kan krympe og deformeres fritt. Etter at den har innstilt seg i en likevektstilstand, kalles den gjenværende spenningen inne i delen for prosessindusert restspenning, eller bare restspenning. Prosessindusert restspenning kan være strømningsindusert eller termisk indusert, der sistnevnte er den dominerende komponenten.

Restspenning i hulrommet

Mens delen fortsatt er innesperret i formhulen, akkumuleres det indre stresset som oppstår under størkningen, kalt restspenning i hulrommet. Denne restspenningen i hulrommet er den kraften som fører til krymping og skjevhet etter utstøping.

Eksempel

Krympingsfordelingen som er beskrevet i Warpage på grunn av differensiell krymping, fører til en termisk indusert restspenningsprofil for en utstøpt del, som vist i figuren nederst til venstre nedenfor. Spenningsprofilen i figuren øverst til venstre er restspenningen i formhulen, der den støpte delen forblir innesperret i formen før den støpes ut. Når delen støpes ut og den begrensede kraften fra formen frigjøres, vil delen krympe og vri seg for å frigjøre den innebygde restspenningen (vanligvis strekkspenning, som vist) og nå en likevektstilstand. Likevektstilstanden betyr at det ikke er noen ytre kraft som virker på delen, og at strekk- og trykkspenningene over delens tverrsnitt skal balansere med hverandre. Figurene på høyre side tilsvarer tilfellet med en ujevn avkjøling over hele godstykkelsen, noe som fører til en asymmetrisk fordeling av restspenningene.

FIGUR 6. Restspenningsprofil i hulrommet (øverst) vs. prosessindusert restspenningsprofil og delform etter utstøting (nederst).

Reduserer termisk indusert restspenning

Forhold som fører til tilstrekkelig pakking og jevnere temperaturer i formveggen, vil redusere de varmeinduserte restspenningene. Disse inkluderer:
- Riktig pakketrykk og varighet
- Jevn kjøling av alle overflater på delen
- Ensartet tykkelse på veggseksjonen