Коробление металла что это
Коробление
Смотреть что такое «Коробление» в других словарях:
КОРОБЛЕНИЕ — КОРОБЛЕНИЕ, коробления, мн. нет, ср. (спец.). Действие и состояние по гл. коробиться. Коробление досок. Коробление книжных переплетов. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
коробление — искривление, ссыхание, искореживание Словарь русских синонимов. коробление сущ., кол во синонимов: 3 • искореживание (5) • … Словарь синонимов
коробление — КОРОБИТЬСЯ ( блюсь, бишься, 1 и 2 л. не употр.), бится; несов. Кривиться, делаться согнутым. Фанера коробится. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
коробление — Ндп. прогиб Дефект в виде искажения конфигурации отливки под влиянием напряжений, возникающих при охлаждении, а также в результате неправильной модели. [ГОСТ 19200 80] Недопустимые, нерекомендуемые прогиб Тематики отливки из чугуна и стали… … Справочник технического переводчика
Коробление — дефект бумаги, оттиска, картона, обложки, переплетной крышки в виде искривления плоскостности их листов с образованием вогнутых и выпуклых участков. К. является следствием резкого изменения влажности, возникает при лакировании и припрессовке… … Реклама и полиграфия
Коробление — Коробление – чередующиеся разнонаправленные выпучивания плоских частей конструкции. [Справочник проектировщика. Металлические конструкции. ЗАО ЦПИИПСК им. Мельникова, 1998 г, Москва, Издательство АВС.] Рубрика термина: Конструкции… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
коробление — 4.3 коробление (warpage): Отклонение от плоскостности. Источник: ГОСТ Р ИСО/МЭК 7810 2006: Карты идентификационные. Физические характеристики оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
КОРОБЛЕНИЕ — дефект в виде искажения конфигурации отливки под влиянием напряжений, возникающих при охлаждении, а также в результате неправильной модели. ГОСТ 19200 80. * * * Коробление это дефект отливки в виде искажения конфигурации отливки под влиянием… … Металлургический словарь
Коробление — Buckling Коробление. (1) Искажение формы, характеризующееся неустойчивостью и боковым отклонением. Возникает при сжатии и структурных превращениях. (2) При деформировании металлов выпуклости, изгибы, петли или другие волнообразные дефекты,… … Словарь металлургических терминов
Коробление — Distortion Коробление. Любое отклонение от первоначального размера, формы или контура, которое происходит из за приложения нагрузки или остаточных напряжений. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО… … Словарь металлургических терминов
Коробление
Смотреть что такое «Коробление» в других словарях:
КОРОБЛЕНИЕ — КОРОБЛЕНИЕ, коробления, мн. нет, ср. (спец.). Действие и состояние по гл. коробиться. Коробление досок. Коробление книжных переплетов. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
коробление — искривление, ссыхание, искореживание Словарь русских синонимов. коробление сущ., кол во синонимов: 3 • искореживание (5) • … Словарь синонимов
коробление — КОРОБИТЬСЯ ( блюсь, бишься, 1 и 2 л. не употр.), бится; несов. Кривиться, делаться согнутым. Фанера коробится. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
коробление — Ндп. прогиб Дефект в виде искажения конфигурации отливки под влиянием напряжений, возникающих при охлаждении, а также в результате неправильной модели. [ГОСТ 19200 80] Недопустимые, нерекомендуемые прогиб Тематики отливки из чугуна и стали… … Справочник технического переводчика
Коробление — дефект бумаги, оттиска, картона, обложки, переплетной крышки в виде искривления плоскостности их листов с образованием вогнутых и выпуклых участков. К. является следствием резкого изменения влажности, возникает при лакировании и припрессовке… … Реклама и полиграфия
Коробление — Коробление – чередующиеся разнонаправленные выпучивания плоских частей конструкции. [Справочник проектировщика. Металлические конструкции. ЗАО ЦПИИПСК им. Мельникова, 1998 г, Москва, Издательство АВС.] Рубрика термина: Конструкции… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
коробление — 4.3 коробление (warpage): Отклонение от плоскостности. Источник: ГОСТ Р ИСО/МЭК 7810 2006: Карты идентификационные. Физические характеристики оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
КОРОБЛЕНИЕ — дефект в виде искажения конфигурации отливки под влиянием напряжений, возникающих при охлаждении, а также в результате неправильной модели. ГОСТ 19200 80. * * * Коробление это дефект отливки в виде искажения конфигурации отливки под влиянием… … Металлургический словарь
Коробление — Distortion Коробление. Любое отклонение от первоначального размера, формы или контура, которое происходит из за приложения нагрузки или остаточных напряжений. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО… … Словарь металлургических терминов
Коробление — Varpage Коробление. (1) Деформация отливки, отличная от усадки, происходящей при затвердевании и охлаждении до комнатной температуры. (2) Искажение, которое происходит во время отжига, снятия напряжений и использования при высоких температурах.… … Словарь металлургических терминов
Причины коробления стали при закалке
Размеры изделия после закалки даже при отсутствии коробления не совпадают с исходными
Ю.М.Лахтин, Материаловедение, 1990
Эту цитату необходимо воспринимать как аксиому, ведь процесс упрочнения стальных деталей неизбежно связан с их короблением или поводками. Коробление деталей при закалке это такая же закономерность, как и замерзание воды при понижении температуры.
Также используются и уникальные схемы, позволяющие термообрабатывать детали в полуфабрикатах (листы, уголки, полосы). Это более трудоёмкий процесс с точки зрения конструкторских расчётов, т.к. должны быть учтены такие факторы, как прокаливаемость стали при разных параметрах закалки, возможные проблемы с анизотропией механических свойств по сечению детали и многие другие.
Еще, на появление короблений деталей влияет неравномерность нагрева в макроскопических объёмах, т.е в пределах размера детали. Эта неравномерность вызвана прежде всего устройством печи, плотностью и расположением нагревательных элементов, расположением деталей в садке. Если деталь будет с одной стороны нагреваться быстрее, чем с другой, то это вызовет разнонаправленные напряжения, которые также могут превысить предел текучести и даже предел прочности.
Два последних фактора устраняются использованием качественного термического оборудования и отработанными режимами термообработки для конкретных марок стали. Конечно, большим плюсом в борьбе с термическими короблениями будет являться применение вакуумного оборудования. Не зря производители вакуумных печей говорят о минимальных короблениях деталей при использовании их оборудования. При вакуумном нагреве, степень искажения размеров минимизируется за счёт очень плавного разогрева деталей вместе с печью и за счёт однородности температурного поля как при конвекционном нагреве, так и в вакууме. Но повторимся, высокотехнологичные вакуумные печи не смогут подавить физико-химические закономерности изменения удельного веса при мартенситном превращении.
Недавно, на каком-то сайте, зарубежные коллеги рассказывали о короблении изделий в аустенитном состоянии под собственным весом или весом других деталей, в неправильно сформированной садке. Как вариант, можно рассмотреть и этот случай. Действительно, аустенит обладает очень низкими механическими свойствами: низким пределом текучести и прочности. Например его твердость составляет всего 160-200 HB. Соответственно, если нагрузка на деталь в аустенитном состоянии превысит допустимую (предел текучести), то это приведет к точечной или объемной пластической деформации.
В статье мы рассмотрели основные причины коробления сталей при закалке. Конечно, существует еще множество причин поводок и отклонения геометрических размеров. Это могут быть такие факторы, как: дисперсионное твердение, повышенная прокаливаемость, сложная геометрия детали и многие другие. Но все эти факторы являются очень явными и останавливаться на них нет смысла.
Коробление
Короблением называют искажение геометрии отливки в результате действия напряжений, возникающих при охлаждении отливки в форме.
При затвердевании отливки в виде Т-образного бруса в начальный период с большей скоростью охлаждается часть меньшего сечения, вызывая искривление выпуклостью в сторону массивной части. Затем, когда скорость охлаждения массивной части станет больше, чем части малого сечения, отливка начнет искривляться в обратную сторону. Поскольку изгиб при этом больше по величине, то отливка деформируется так, что образуется вогнутость со стороны массивной части. Несмотря на то, что в ребре бруса, имеющем меньшее сечение, действуют сжимающие напряжения, вследствие изгиба на его внешней кромке возникнут растягивающие напряжения. Эти напряжения могут привести к образованию трещин.
Сопротивление формы уменьшает прогиб отливки.
Значительное влияние на величину коробления отливок оказывают фазовые превращения (например, выделение графита при кристаллизации чугуна), сопровождаемые увеличением объема. В результате направление окончательного прогиба отливок из серого чугуна уменьшается. Количество и размеры включений графита увеличиваются с повышением в чугуне содержания углерода и кремния. Одновременно уменьшается искривление отливок.
В любой затвердевшей и полностью остывшей отливке внутренние напряжения уравновешены. При этом слои детали или упруго растянуты, или сжаты. В процессе механической обработки с отливки удаляют слои металла, в которых имелись остаточные напряжения. Равновесие остаточных напряжений в отливке нарушается, начинается их перераспределение до наступления нового равновесия. В результате происходит коробление отливки.
Таким образом, в процессе обработки деталь изогнется так, что верхняя обработанная ее грань станет вогнутой, а необработанная — выпуклой. При дальнейшей обработке верхней плоскости деталь еще больше изогнется, поскольку система всегда стремится к равновесию. При этом на обработанной поверхности преобладают сжимающие напряжения. Общий уровень напряжений непрерывно снижается. Этот процесс продолжается вплоть до окончания механической обработки детали. Уменьшение припусков на механическую обработку может способствовать уменьшению величины коробления.
Способы уменьшения коробления отливок. Модели крупногабаритных отливок, склонных к короблению при охлаждении, изготовляют с изогнутыми стенками. При этом прогиб стенок модели выполняют в направлении, противоположном направлению прогиба отливки и равным ему по величине. Во время охлаждения в форме отливка изгибается и к концу охлаждения оказывается прямой. Иногда значительно увеличивают припуски на механическую обработку, чтобы компенсировать коробление. Однако эти приемы не приводят к уменьшению в отливках остаточных напряжений. Поэтому в процессе механической обработки, после снятия слоев металла и при эксплуатации такие отливки могут покоробиться.
Наиболее эффективны мероприятия, направленные на выравнивание скорости охлаждения всех участков отливок в форме, что обеспечивает не только уменьшение коробления отливок, но и снижение остаточных напряжений. Регулирование скорости охлаждения отливок достигается главным образом установкой в форме металлических холодильников. Холодильники, обеспечивая вначале более быстрое охлаждение массивных стенок отливки, довольно быстро прогреваются и фактически превращаются в утеплители, резко уменьшая последующую скорость охлаждения. При этом скорость охлаждения толстостенной части отливки становится меньше, чем тонкостенной. Поэтому при производстве крупных отливок применяется принудительное охлаждение холодильников сжатым воздухом или водой. С увеличением толщины песчаной набивки между холодильниками и отливкой их захолаживающее действие уменьшается.
Причины коробления
Выявить коробление – одна из самых простых задач литья под давлением, а вот понять, почему оно возникло – уже не так легко. Рассмотрим подробно причины его появления и методы его предотвращения.
На картинке показан скриншот из программы Autodesk Mouldflow, показывающий деформированную отливку.
Любой, даже самый рядовой потребитель, может заметить, что деталь, которая должна быть изначально плоской, искривлена или изогнута сразу после изготовления. Если производство данного изделия осуществляется методом литья пластмасс под давлением, то существует вероятность уменьшения, либо даже предотвращения этого непреднамеренного коробления.
Первый шаг – понять, почему изделие коробится. Это является сложной задачей, но существенно необходимой для дальнейшего устранения дефекта. Изучение концепции пластического коробления позволяет разработать методы его уменьшения, а сопутствующие технологии, как, например, программа для моделирования процесса литья под давлением Autodesk Moldflow, помогают определить корректность этих решений еще перед началом непосредственного изготовления пресс-формы.
Для обеспечения отлаженного процесса, используйте Autodesk Moldflow Adviser на самых ранних этапах разработки проекта.
Пластическая усадка в процессе литья
Усадка материала в процессе литья и уже после изготовления играет значительную роль на деформацию изделия. Прежде чем предпринимать какие-либо меры по устранению дефекта, необходимо понять, как и почему происходит усадка полимерного материала. Чтобы сделать это, следует начать с молекулярного уровня, детально изучив, что происходит с материалом в процессе плавления и охлаждения. По большей части особенности плавления и охлаждения зависят от типа полимера и от наличия каких-либо наполнителей и армирующего волокна.
На рисунке показана усадка образца из полипропилена без стекловолокна с двумя вариантами литников: с литником в торце изделия (слева) и с литником в центре изделия (справа). (Autodesk Moldflow)
На рисунке показана усадка образца из полипропилена со стекловолокном с двумя вариантами литников: с литником в торце изделия (слева) и с литником в центре изделия (справа). (Autodesk Moldflow)
Как изменяется усадка или основная причина коробления
Основная причина коробления обманчиво проста: неравномерность усадки. Проще говоря, если изделие дает усадку совершенно равномерно во всех направлениях, то оно становится меньше по размеру, но сохраняет правильную форму. В случае же, если какой-то элемент дает усадку, отличающуюся от всех остальных частей изделия, то вот эта разница в коэффициентах создает внутреннее напряжение. Если это напряжение нарушает структурную целостность детали, то она коробится при выталкивании из пресс-формы.
Изменение усадки отлитой под давлением детали, смоделированное в Autodesk Moldflow.
В целом различают 4 варианта усадки:
Почему возникает разница в коэффициентах усадки
Очевидно, что неравномерная усадка вызывает коробление, поэтому важно понимать, что становится причиной возникновения разницы коэффициентов. Рассмотрим пять наиболее распространенных причин:
Преимущества предварительного моделирования
Устранение коробления – очень сложная задача, учитывая количество факторов, провоцирующих ее появление, и тот факт, что они могут влиять друг на друга. Программы, позволяющие моделировать процесс литья, позволяют на ранних стадиях определить возможные проблемы и устранить их уже на этапе разработки дизайна.
Используйте Autodesk Moldflow для проведения анализа охлаждения при литье под давлением с газом и многослойного литья с двумя впрысками.
Использование инструментов моделирования, таких как Autodesk Moldflow, позволяет инженерам производить анализ для визуализации ожидаемой усадки и деформации с учетом материала детали, конструкции и предполагаемых условий обработки. С помощью программ визуализации можно задавать и закреплять различные масштабы, что упрощает процесс сравнения возможных вариантов.
Моделирование различных вариантов настроек параметров литья и их влияния на коробление. (Autodesk Moldflow)
Итерирование (повторение) дизайна посредством ручных или автоматических технологических процессов позволяет инженерам изменять параметры и условия литья, либо непосредственно конструкцию изделия, для получения оптимального варианта продукта. Автоматический анализ оптимизации при помощи Moldflow отражает влияние всех факторов (дизайн, материал, настройки параметров) на коробление отливки.
Моделирование Moldflow также позволяет быстрее и проще рассмотреть широкий спектр потенциальных решений, таких как замена полимера или охлаждения пресс-формы, что более удобно, чем работа с короблением после изготовления детали.
Финальные выводы
Коробление трудно поддается диагностике, так как зачастую имеется целый ряд факторов его возникновения. В большинстве случаев эти факторы влияют друг на друга, поэтому сложно оценить степень воздействия каждого из них в отдельности. Понимание того, как и почему происходит пластическая деформация, дает инженерам возможность в процессе моделирования анализировать текущие данные и изменять их соответствующим образом, чтобы получить оптимальное решение.