Глава 25-3, Остаточные напряжения, фарфоровые литьевые формы

РИСУНОК 5. Возникновение переменных остаточных напряжений и деформация детали при взаимодействии слоев с различным удельным объемом застывания

Индуцированные процессом остаточные напряжения по сравнению с остаточными напряжениями внутри полости

Данные об остаточных напряжениях, вызванных процессом, гораздо полезнее, чем данные об остаточных напряжениях в полости, для моделирования формовки. Ниже приведены определения этих двух терминов, а также пример, иллюстрирующий разницу между ними.

Остаточные напряжения, вызванные технологическим процессом

После выталкивания детали ограничения, наложенные на полость пресс-формы, снимаются, и деталь может свободно сжиматься и деформироваться. После того как деталь приходит в равновесное состояние, оставшееся внутри нее напряжение называется остаточным напряжением, вызванным процессом, или просто остаточным напряжением. Индуцированное процессом остаточное напряжение может быть вызвано потоком или термическим воздействием, причем последнее является доминирующим компонентом.

Внутриполостное остаточное напряжение

Пока деталь находится в полости пресс-формы, внутреннее напряжение, которое накапливается во время затвердевания, называется внутриполостным остаточным напряжением. Это внутриполостное остаточное напряжение является силой, вызывающей усадку и коробление детали после извлечения.

Пример

Распределение усадки, описанное в разделе Деформация из-за дифференциальной усадки, приводит к профилю остаточных напряжений, вызванных термическим воздействием, для выталкиваемой детали, как показано на нижнем левом рисунке ниже. Профиль напряжений на левом верхнем рисунке - это остаточные напряжения в полости, при которых отформованная деталь остается ограниченной внутри формы до выталкивания. После извлечения детали и снятия ограничивающей силы из пресс-формы деталь сжимается и деформируется, чтобы снять встроенное остаточное напряжение (как правило, растягивающее, как показано на рисунке) и достичь равновесного состояния. Равновесное состояние означает, что на деталь не действуют внешние силы, а растягивающие и сжимающие напряжения по сечению детали должны уравновешиваться друг другом. Рисунки в правой части соответствуют случаю неравномерного охлаждения по толщине детали, что приводит к асимметричному распределению остаточных напряжений.

ФИГУРА 6. Профиль остаточных напряжений в полости (вверху) по сравнению с профилем остаточных напряжений, вызванных процессом, и формой детали после извлечения (внизу).

Снижение остаточных напряжений, вызванных термическим воздействием

Условия, которые приводят к достаточной упаковке и более равномерной температуре стенок формы, уменьшают остаточные напряжения, вызванные термическим воздействием. К ним относятся:
- Правильное давление и продолжительность упаковки
- Равномерное охлаждение всех поверхностей детали
- Равномерная толщина стенового сечения