Kapitel 25-3, Restspänning, formsprutningsverktyg i porslin

FIGUR 5. Variabla restspänningar uppstår och detaljen deformeras när skikt med olika fryst-in specifik volym interagerar med varandra

Processinducerad restspänning jämfört med restspänning i kaviteten

Processinducerad restspänningsdata är mycket mer användbar än restspänningsdata i kaviteten för simulering av gjutning. Nedan följer definitioner av de två termerna samt ett exempel som illustrerar skillnaden mellan dem.

Processinducerad restspänning

Efter utmatningen av detaljen frigörs begränsningarna från formhålan och detaljen kan fritt krympa och deformeras. Efter att detaljen har stabiliserats i ett jämviktsläge kallas den kvarvarande spänningen inuti detaljen för processinducerad restspänning, eller helt enkelt restspänning. Processinducerad restspänning kan vara flödesinducerad eller värmeinducerad, där den senare är den dominerande komponenten.

Restspänning i kaviteten

Medan detaljen fortfarande är begränsad i formhålan, kallas den inre spänning som ackumuleras under stelningen för restspänning i formhålan. Denna restspänning i kaviteten är den kraft som driver krympning och skevhet hos detaljen efter utsprutning.

Exempel

Den krympningsfördelning som beskrivs i Varbildning på grund av differentiell krympning leder till en värmeinducerad restspänningsprofil för en utstött del, vilket visas i den nedre vänstra figuren nedan. Spänningsprofilen i den övre vänstra figuren är restspänningen i kaviteten, där den gjutna delen förblir begränsad i formen före utstötning. När detaljen matas ut och den begränsade kraften från formen frigörs kommer detaljen att krympa och vrida sig för att frigöra den inbyggda restspänningen (i allmänhet dragspänning, som visas) och nå ett jämviktstillstånd. Jämviktstillståndet innebär att det inte finns någon yttre kraft som påverkar detaljen och att drag- och tryckspänningarna över detaljens tvärsnitt ska balansera varandra. Figurerna på höger sida motsvarar fallet med en ojämn kylning över detaljens tjocklek och därmed en asymmetrisk restspänningsfördelning.

FIGUR 6. Restspänningsprofil i kaviteten (överst) jämfört med processinducerad restspänningsprofil och detaljform efter utskjutning (nederst).

Reducering av värmeinducerad restspänning

Förhållanden som leder till tillräcklig packning och jämnare temperaturer mellan form och vägg minskar de värmeinducerade restspänningarna. Dessa inkluderar:
- Korrekt packningstryck och varaktighet
- Jämn kylning av alla ytor på detaljen
- Enhetlig tjocklek på väggsektionen