Solidificatiemechanismen
Tijdens het gietproces vindt het stollen van gietstukken plaats wanneer het gesmolten metaal overgaat van een vloeibare naar een vaste toestand. Dit proces kan grofweg worden onderverdeeld in drie mechanismen:kiemvorming, dendritische groei, Envorming van korrelstructuur. Tijdens kiemvorming vormen zich kleine vaste deeltjes in het vloeibare metaal. Deze kernen groeien uit tot dendritische structuren en vertakken zich in een boomachtig patroon. De uiteindelijke korrelstructuur van degietstukkenwordt bepaald door de groei van deze dendrieten en hun interactie met de koelomgeving.
Stolling van verschillende legeringen
Verschillende legeringen stollen op unieke manieren, beïnvloed door hun chemische samenstelling en thermische eigenschappen:
Aluminium legeringen: Aluminiumlegeringen vertonen doorgaans een hoge mate van vloeibaarheid, waardoor ingewikkelde en dunwandige gietstukken mogelijk zijn. Hun stolling omvat vaak de vorming van een fijne, gelijkassige korrelstructuur. Aluminiumlegeringen zijn echter gevoelig voor krimpporositeit en warmscheuren, wat de gietkwaliteit kan beïnvloeden.
Ijzer enStaallegeringen: Gietijzer stolt met een complexe structuur vanwege het hoge koolstofgehalte, waardoor grafietvlokken of -knobbels worden gevormd. Het stollen van staallegeringen omvat de vorming van austeniet dendrieten, die bij afkoeling veranderen in ferriet en perliet. De afkoelsnelheid en de legeringssamenstelling hebben een aanzienlijke invloed op de korrelstructuur en mechanische eigenschappen van het gietstuk.
Koperlegeringen: Koperlegeringen, zoals messing en brons, stollen met een kolomvormige of gelijkassige korrelstructuur. Deze legeringen zijn gevoelig voor segregatie, waarbij verschillende elementen in de legering tijdens het stollen scheiden, wat leidt tot variaties in samenstelling en eigenschappen binnen het gietstuk.
Relatie tussen stolling en gietkwaliteit
Het stollingsgedrag van een legering heeft rechtstreeks invloed op de kwaliteit van het gietstuk. Een uniform en gecontroleerd stollingsproces is essentieel om defecten zoals porositeit, segregatie en heetscheuren tot een minimum te beperken. Snelle afkoeling kan bijvoorbeeld leiden tot de vorming van fijne korrels, waardoor de mechanische eigenschappen van het gietstuk worden verbeterd. Omgekeerd kan langzame afkoeling resulteren in grove korrels en een verhoogde gevoeligheid voor defecten.
Stollingstijd en snelheid
De stollingstijd en -snelheid worden beïnvloed door factoren zoals de grootte, vorm en de thermische eigenschappen van het vormmateriaal van het gietstuk. De stollingstijd is de tijd die het hele gietstuk nodig heeft om van vloeibaar naar vast over te gaan, terwijl de stollingssnelheid verwijst naar de snelheid waarmee deze overgang plaatsvindt.
Hogere stollingssnelheden worden over het algemeen bereikt door technieken zoals het gebruik van koelvormen, die snel warmte uit het gesmolten metaal halen. Dit resulteert in een fijnere korrelstructuur en verbeterde mechanische eigenschappen. Een te snelle afkoeling kan echter leiden tot thermische spanningen en scheuren. Daarom is het bereiken van een optimaal evenwicht tussen stollingssnelheid en gietkwaliteit cruciaal.
Posttijd: 11 oktober 2024