Universitatea politehnica bucurestiFACULTATEA DE STIINTA SI INGINERIA MATERIALELORCrpturi la receCauze posibile de aparitie si factori de influenta

Student: COLAN Alina NicoletaSpecializarea: INGINERIA SI MANAGEMENTUL PRODUCIEI MATERIALELOR METALICE Anul: II EGrupa: E1

Bucuresti 2014

CUPRINSCauze posibile ale aparitiei discontinuitatilor crapaturi masuri de prevenire ....1

Crapaturi cauzate de tensiuni ..3Crapaturi cauzate de transcristalizare ....5Fisuri cauzate de incluziuni nemetalice i gaze ....6

Cauze posibile ale aparitiei discontinuitatilor - crapaturi masuri de prevenire

Principalele cauze care pot conduce la aparitia discontinuitatilor sunt; deteriorarea piesei din cauza dezbaterii, debavurarii sau manuirii neatente; configuratie necorespunzatoare a piesei turnate care creaza mari diferente de viteza de racire; forte externe sau socuri care se pot adauga tensiunilor interne; contractie franata: datorita proiectarii incorecte a piesei: diferente mari de grosime intre pereti; trecere brusca de la o grosime la alta; piesa cu forma prea complicata. din cauza formei: forma si miezuri excesiv de rigida; suprafete neajustate ale formei (forme de metal); vitrifierea nisipului alungirea sau deformarea formei: nisip sau zone ale formei metalice incalzite; timp de racire excesiv inaintea dezbaterii. debit insuficient de metal lichid; cauze metalurgice: compozitii chimice incorecte, otel - continut de aluminiu sau sulf prea ridicat, fonta - siliciu si carbon insuficient, bronz cu staniu - segregatie de plumb; tratament termic incorect; turnare inceata sau intrerupta; intreruperea momentana a jetului de metal in timp ce se umple forma; metal insuficient cantitativ in oala de turnare; aliaje cu continut ridicat de impuritati etc.Pentru prevenirea aparitiei acestei categorii de defecte se pot lua urmatoarele masuri de prevenire: prevederea de alimentatoare, maselote si racitori care sa conduca la o racireuniforma a piesei turnate; racire lenta in forma, insotita de o degajare rapida a sectiunilor masive; dezbaterea, debavurarea si maniurea atenta a piesei calde; pentru cauzele de natura metalurgica: desulfurarea otelului si dezoxidarea corespunzatoare, pentru aliaje usoare - micsorarea dimensiunilor grauntilor cristalini; corectarea tratamentului termic; folosirea aliajelor a caror viteza critica de calire este scazuta; turnarea la temperatura mai ridicata pentru cresterea fluiditatii si evitarea reprizelor; marirea vitezei de umplere a formei prin modificarea alimentarii s.a.Crpturile la rece se formeaz n timpul rcirii finale a lingoului. Riscul formrii crpturilor va depinde de calitatea oelului, deosebit de sensibile fiind oelurile semi-dure. Evitarea apariiei crpturilor la rece, se poate face prin: ncrcarea lingoului n cuptorul adnc nclzit, pentru a-l lamina, fr ca el s sufere transformarea perlitic; recoacerea; meninerea ndelungat a lingoului n lingotier.

Fig. 1. Defecte tipice lingourilor.1. crapatura la rece2. crapatura la cald din agatare sub imbinarea cu maselota3. intrerupere de turnare (repriza)4. crapatura la cald longitudinala (de colt)5. bavura la picior

I. Crapaturi cauzate de tensiuniLingourile se contract n timpul rcirii cu 2-2,4% din lungime, i dac rcirea este neregulat, lingoul va avea n diferite puncte temperaturi i prin urmare contraciuni diferite. Prile mai reci, contractndu-se, ntind pe cele mai calde cari, cnd la rndul lor se vor rci i contracta, vor avea de nvins i tensiunile acumulate, aa c n material pot lua natere tensiuni ce s ntreac rezistena materialului i astfel lingoul capt fisuri ce se produc mai ales n dou domenii critice de temperatur: n jurul lui 13000(pereii fisurii sunt oxidai), i ntre 3000i 6000(pereii fisurii sunt colorai n albstriu). Asupra acestor temperaturi prerile sunt nc mprite, pentru practic este important ns ca rcirea s fie nceat, pentru ca tensiunile s nu apar brusc i cu toat intensitatea, ci s creasc treptat, n care caz materialul rezist mai bine i pericolul fisurilor este mai mic. Este clar c tensiunile (i prin urmare pericolul fisurilor) sunt mai mari acolo unde i rcirea este mai brusc, adec la muchiile lingoului i c vor descrete ctre mijlocul laturilor. Aa stnd lucrurile i innd seama de diferena de temperatur dintre centrul i exteriorul lingoului,mai ales cnd acesta e mai mare de 2,5 tone, ne putem explica, cu ajutorul figurii 6, cum iau natere segregaiile de la muchii, care sunt cauzate de tensiuni, prin urmare de temperatura i viteza de turnare, precum i de viteza de rcire, i prin aezarea lor mresc pericolul fisurilor datorite tensiunilor interioare. Chiar dac aceste fisuri nu se produc n timpul turnrii, pot totui s apar cnd lingoul se va dilata brusc la exterior, de exemplu la introducerea acestuia n cuptorul forjeriei.Vina este bine neles mai mult a turntorului dect a forjarului.Lingoul poate fi i mpiedicat de a se desface de lingotier, ceeace d natere la tensiuni i deci la fisuri. De ex. lingourile turnate n lingotiere prea largi sus capt fisuri transversale, datorit faptului c partea de jos rcindu-se mai iute se desface mai din vreme de lingotier i lingoul atrn. Acelai lucru se ntmpl cnd lingotiera este turnat prea plin (Fig.7), sau cnd lingoul este turnat cu maselot i acesta are un diametru mai mare dect al lingotierei.

Dac curentul de oel topit lovete la turnare pereii lingotierei, sau dac raza de metal la turnarea n sifon, nu ptrunde central ci lovete pereii lingotierei, n locul lovit se produce o adncitur, iar urmarea este c lingoul are o suprafa neregulat i n timpul contraciunii rmne nepenit ceeace d natere la fisuri, mai ales cnd e vorba de oeluri tari. Acest fel de fisuri se pot vedea n schiele din figura 8.

Aceleai fisuri le prezint lingoul i n cazul c se folosesc lingotiere nengrijite, cu neregulariti pe suprafaa interioar. Crpturile provenite din cauza mpiedecrii lingoului de-a se desface de lingotiersunt adnci i datorite numai neglijenei turntorului.

Dac oelul topit stropete la turnare lingotiera, stropiturile se vor lipi de pereii acesteia i n contact cu aierul se vor oxida i rci. Cnd masa de oel topit va nconjura stropiturile, acestea se vor desface de lingotier i se vor retopi, sau vor rmne prinse att de masa de oel ct i de lingotier. n ambele cazuri ns oxidul format intr n reaciune cu Si, Mn,i C din oel, dnd sgur i CO ce rmn cuprinse n stratul marginal al lingoului i mresc pericolul fisurilor.

n cazul ns c stropiturile rmn prinse de lingotier i avnd o temperatur mai sczut dect prile nconjurtoare ale lingoului, se vor contracta diferit de acesta, l vor stnjeni deci s se contracte n direciunea longitudinal i astfel n jurul stropiturilor iau natere ntotdeauna crpturi fine, aproape invizibile, ce la forjare vor ei la iveal dnd natere la fisuri mi mult sau mai puin transversale i destul de adnci. Fig. 9 reprezint o prob luat dintro regiune cu stropituri a unui lingou de 3,1 tone din oel moale. n partea de sus a figurii, unde se vd pete i dungi nchise, avem de-aface cu sufluri produse de CO ce sa format aa cum am explicat mai nainte, i n jurul crora sa segregat P, dar avem mai ales de-aface cu pri oxidate, dispuse aa cum arat fig.10. n fig.9 se vede i o fisur fin ce i-a fcut apariia, la prelucrare, n zona stropiturilor.

II. Crapaturi cauzate de transcristalizare

Turnarea de la o temperatur prea ridicat are ca urmare c lingourile prezint, pe lng retasur, sufluri, segregaie pronunat i tensiuni interioare, nc i defectul c sunt transcristalizate, ceeace poate da natere la fisuri, nainte sau n timpul prelucrrii. Aceste fisuri le gsim mai ales n planurile de ntretiere ale cristalelor lungi. Cum aceste sunt dispuse cu axa principal perpendicular pe laturile lingoului, urmeaz planurile de rezisten minim n care se produc fisurile, sunt determinate de diagonalele poligonului ce reprezint seciunea lingoului, cu alte cuvinte, fisurile ce se produc n timpul prelucrrii sunt fisuri longitudinale, ce iau natere n lungul muchiilor i anume n lungul tuturor sau numai a ctorva muchii, dup gradul de transcristalizare. n afar de fisurile din planurile de rezisten minim mai gsim i fisuri fine ce se propag printre cristale, ale cror suprafee de contact reprezint n mic, din cauza impuritilor, planuri de rezisten minim.

Direcia lor este deci aceea a cristalelor, perpendicular pe laturile lingoului. Fisurile datorite transcristalizrii se observ uneori numai dup prelucrare, alteori i atunci sunt greu de deosebit de dungile ce-au luat natere n timpul prelucrrii pe suprafaa piesei, aa c vor fi scoase la iveal numai la strunjire, cnd nu mai pot fi complet ndeprtate, mai ales c dela o oarecare adncime sunt foarte fine. Fig.11 reprezint structura de turnare, mrit de 100 de ori, a unui lingou din oel moale (de 3100 kg), neprelucrat.

Proba a fost atacat cu acid clorhidric n soluie alcoolic. Din figur se vede c atacarea secundar nu scoate n eviden dect o structur foarte frumoas, numit structur Widmannsttten, fr a ne spune ns care a fost cauza crprii lingoului n timpul nclzirii lui n cuptor. Dac lingoul a fost sau nu supranclzit n cuptor nu se poate deduce dup structur, aceasta fiind la fel i n cazul supranclzirii.

Celelalte lingouri cercetate fiind prelucrate i artnd o structur normal gradului respectiv de prelucrare, fr vreun indiciu de supranclzire, despre aceasta nu va mai fi vorba n restul lucrrii. Fig. 12 reprezint structura primar, mrit de 1,5 ori, a aceluia lingou ca n figura 11 i anume n apropierea fisurii pe care lingoul o prezenta.

Pe fotografie se vede o zon globulitic la exteriorul lingoului, apoi o zon transcristalizat ce trece ntro zon cu dendrite mari. Zona globulitic se gsete numai n partea de jos i de mijloc a lingoului i e datorit faptului c lingotiera fiind aproximativ n partea de sus a lingoului, unde lingotiera este deja puternic nclzit i unde transcristalizarea ncepe chiar de la periferie.

Cristalitele zonei transcristalizate sunt orientate cu axa principal perpendicular pe latura lingoului (a-a). dup cum am spus nc dela nceputul articolului, indiciile structurii primare nu dispar n urma prelucrrilor obinuite ale tehnicei, aa c vor fi regsite i n piesele forjate, lucru ce se vede clar din figurile 13 i 14 ce reprezint structura primar, mrit de 2 ori, a dou osii forjate, cu fisuri longitudinale ce se propag printre cristalitele lungi, ceeace ne spune c ruptura sa produs la o temperatur destul de nalt, la care forele de coeziune sunt mai mici dect rezistena cristalitelor. n comparaie, figura 15 arat o fisur produs la rece i anume ntrun lingou foarte transcristalizat.

Bandajul a plesnit la montare i din figur se vede cum fisura are un mers mai mult sau mai puin perpendicular pe direcia cristalitelor, deoarece la rece forele de coeziune sunt mai mari dect rezistena acestora.

IV. Fisuri cauzate de incluziuni nemetalice i gaze

Gazelei impuritile ce se depun din baia de metal, oxidele formate n contact cu atmosfera, precum i incluziunile nemetalice pe care oelul fluid le antreneaz cu sine la curgerea din cuptor, n oala i canalele de turnare etc., pot s dea natere la fisuri, mai ales cnd sunt aglomerate la muchiile lingoului. Aceste fisuri se propag printre cristale, trecnd dela o incluziune la alta (fig.16) i laprelucrare se pot deschide. Fig.17 reprezint o fisur ntro regiune plin de incluziuni nemetalice a unui lingou neprelucrat. Golurile ce se vd la captul crpturilor au fost pline cu incluziuni care la atacare au fost nlturate (atacat cu persulfat de amoniu). Fig.18 reprezint o ngrmdire foarte periculoas de sgur la muchia unui lingou pentru bandaje, care la presare a crpat. Fotografia reprezint fisuracu incluziunile din jurul ei. Fig.19 reprezint o dispunere periculoas de pri oxidate i sgur. Aceast dispunere n iruri conduce n timpul prelucrrii foarte uor la fisuri.