Inre spänningar och kryphållfasthet i gjutgods av aluminium

Bakgrund

Vid gjutning av en komponent har man en temperaturfördelning i komponenten som inte är homogen. De termiska töjningarna på grund av detta kan leda till plastisk deformation som när produkten svalnat till rumstemperatur då leder till inre spänningar och skevning av komponenterna.

Produkter som värmebehandlas för att uppnå hög hållfasthet brukar innehålla en upplösningsbehandling. I denna behandling sänks temperatur snabbt från en hög temperatur för att erhålla en övermättad fast lösning av legeringselement som senare genom en åldringsprocess bidrar till bildandet av härdande utskiljningar i strukturen. Vid den kraftiga temperatursänkningen är risken stor för höga inre spänningar och skevning av komponenterna. Problem med höga inre spänningar kan avhjälpas med förändrade processparametrar eller förändrad geometri av komponenten.

Vid t.ex. motorapplikationer utsätts de gjutna detaljerna för höga temperaturer och i samband med belastning kan materialet börja krypa. Detta kan leda till försämrad funktion eller t.o.m. haveri.
Genom en god kunskap om det gjutna materialets mekaniska egenskaper vid förhöjda temperaturer kan bättre predikteringar av restspänningar och krypning göras. Detta ger bättre optimerade produkter och minskad grad av kassationer vid tillverkning och haverier vid drift.  

Projektet består utav två moment:

Insamling av materialdata

Genom dragprovning med olika töjningshastighet i olika temperaturer högre än rumstemperatur kan det gjutna materialets elastiska och viskoplastiska egenskaper kartläggas och beskrivas. Inverkan av olika grovlek av mikrostrukturen kommer också att studeras. Mikrostrukturens grovlek i en gjuten produkt varierar m.a.p. stelningshastigheten. En del kryp- och relaxationsprovning kommer också att utföras speciellt vid temperaturer där värmebehandlingar utförs.

Prediktering av restspänningar

Genom att utnyttja insamlade data kommer restspänningar att kunna beräknas. Förhoppningsvis kommer användandet av ny materialdata att leda till bättre predikteringar av uppkomna restspänningar. Kryp- och relaxationsdata kommer förhoppningsvis kunna bidra till förståelse för lämpliga tider och temperaturer för att kunna avspänningsglödga komponenter med inre spänningar.

Syfte

Projektet syftar till att med en noggrannare kunskap om materialets beteende vid höga temperaturer kunna föreslå bättre komponenter med ett bra materialutnyttjande.

Arbetet finansieras av KK-stiftelsen och sker tillsammans med Husqvarna AB.