Capitolul 25-3, Tensiuni reziduale, matriță de injecție din porțelan

FIGURA 5. Apar tensiuni reziduale variabile și piesa se deformează pe măsură ce straturile cu volum specific înghețat diferit interacționează între ele

Tensiuni reziduale induse de proces vs. în cavitate

Datele privind tensiunile reziduale induse de proces sunt mult mai utile decât datele privind tensiunile reziduale în cavitate pentru simularea turnării. În continuare sunt prezentate definițiile celor doi termeni, împreună cu un exemplu care ilustrează diferența dintre ei.

Tensiuni reziduale induse de proces

După ejectarea piesei, constrângerile din cavitatea matriței sunt eliberate, iar piesa este liberă să se micșoreze și să se deformeze. După ce se stabilizează la o stare de echilibru, tensiunea rămasă în interiorul piesei se numește tensiune reziduală indusă de proces sau, pur și simplu, tensiune reziduală. Tensiunea reziduală indusă de proces poate fi indusă de flux sau de temperatură, aceasta din urmă fiind componenta dominantă.

Tensiune reziduală în cavitate

În timp ce piesa este încă constrânsă în cavitatea matriței, tensiunea internă care se acumulează în timpul solidificării este denumită tensiune reziduală în cavitate. Această tensiune reziduală în cavitate este forța care determină contracția și deformarea piesei după ejecție.

Exemplu

Distribuția contracției descrisă în deformarea datorată contracției diferențiale conduce la un profil de tensiuni reziduale induse termic pentru o piesă ejectată, după cum se arată în figura din stânga jos de mai jos. Profilul de tensiune din figura din stânga sus este tensiunea reziduală în cavitate, în care piesa turnată rămâne constrânsă în matriță înainte de ejectare. Odată ce piesa este ejectată și forța de constrângere din matriță este eliberată, piesa se va contracta și se va deforma pentru a elibera tensiunea reziduală încorporată (în general tensiunea de tracțiune, după cum se arată) și pentru a atinge o stare de echilibru. Starea de echilibru înseamnă că nu există nicio forță externă care să se exercite asupra piesei, iar tensiunile de tracțiune și compresiune pe secțiunea transversală a piesei ar trebui să se echilibreze reciproc. Figurile din partea dreaptă corespund cazului în care răcirea este neuniformă pe toată grosimea piesei și, prin urmare, determină o distribuție asimetrică a tensiunilor reziduale.

FIGURA 6. Profilul tensiunii reziduale în cavitate (sus) vs. profilul tensiunii reziduale induse de proces și forma piesei după ejecție (jos).

Reducerea tensiunilor reziduale induse termic

Condițiile care conduc la o compactare suficientă și la temperaturi mai uniforme ale pereților matriței vor reduce tensiunile reziduale induse termic. Acestea includ:
- Presiunea și durata de ambalare corespunzătoare
- Răcirea uniformă a tuturor suprafețelor piesei
- Grosimea uniformă a secțiunii peretelui