L'effetto della velocità di raffreddamento sulla colata è significativo e può avere un impatto diretto sulla microstruttura e sulle proprietà del materiale colato.
Qual è l'effetto della velocità di raffreddamento sulla colata? 7 approfondimenti chiave
1. Tassi di raffreddamento più elevati portano a microstrutture più fini
Velocità di raffreddamento più elevate nei getti di leghe di alluminio, come le leghe A356 e A357, determinano microstrutture più fini, con una minore spaziatura tra i bracci delle dendriti secondarie (SDAS) e particelle eutettiche raffinate.
Questa microstruttura più fine porta a un miglioramento della duttilità e delle proprietà di trazione del materiale fuso.
2. Influenza del processo di post-riscaldamento e raffreddamento
La velocità di raffreddamento durante la fase di raffreddamento del processo di colata può essere influenzata da vari fattori.
Uno di questi è il processo di post-riscaldamento e raffreddamento. È importante riscaldare uniformemente la colata e poi avvolgerla in un materiale che aiuti a trattenere il calore e permetta al pezzo di raffreddarsi il più lentamente possibile.
Un raffreddamento rapido può portare a un aumento dei gradienti termici all'interno del getto, con conseguente raffreddamento non uniforme e possibili distorsioni o cricche.
3. Diverse fasi di raffreddamento
Durante la fase di raffreddamento, possono verificarsi diverse fasi di raffreddamento, tra cui la fase di vapore, la fase di ebollizione e la fase di convezione.
La velocità di raffreddamento può variare durante queste fasi e il loro controllo è fondamentale per ottenere le proprietà desiderate nel materiale fuso.
La fase di vapore, che si verifica quando l'olio si trasforma in vapore per effetto del calore, porta al raffreddamento più rapido grazie all'assorbimento del calore latente di vaporizzazione.
Tuttavia, un isolamento eccessivo causato dalla formazione di una guaina di vapore intorno al pezzo può ridurre l'efficienza della velocità di raffreddamento.
La fase di convezione si verifica quando la temperatura si abbassa e la fase di vapore scompare, consentendo alla convezione dell'olio di terminare il raffreddamento alla temperatura di equilibrio.
4. Raffreddamento non uniforme
È importante notare che il raffreddamento del pezzo non è mai uniforme a causa dei diversi spessori della sezione del pezzo stesso.
Queste eterogeneità di raffreddamento possono portare a trasformazioni martensitiche in momenti diversi durante la fase di raffreddamento, con conseguenti dilatazioni e distorsioni del pezzo.
L'attraversamento del punto Ms (temperatura di inizio martensite) in tempi diversi può generare stress e potenziali distorsioni nel materiale fuso.
5. Effetto della saldatura sul raffreddamento
Nel caso della saldatura, il riscaldamento localizzato può provocare un'espansione limitata e le sollecitazioni risultanti dipendono dal gradiente termico tra la zona riscaldata (HZ) e il corpo di colata.
Il preriscaldamento del getto prima della saldatura può contribuire a minimizzare il gradiente termico e a ridurre le sollecitazioni di trazione causate dalla saldatura.
Nei casi in cui il preriscaldamento non sia possibile, l'utilizzo di processi di saldatura a bassa temperatura e di bacchette o fili di saldatura a basso punto di fusione può contribuire a ridurre le sollecitazioni e le potenziali cricche.
6. Importanza del controllo delle fasi di raffreddamento
Il controllo delle fasi di raffreddamento e la minimizzazione dei gradienti termici durante il raffreddamento sono importanti per ottenere le proprietà desiderate e ridurre al minimo le potenziali distorsioni o cricche.
7. Preriscaldamento in saldatura
Il preriscaldamento in saldatura può contribuire a ridurre le sollecitazioni e le potenziali cricche durante la fase di raffreddamento.
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