3.9.2 Stelningshastighetens inverkan på materialegenskaperna

Den lokala stelningshastigheten hos en aluminiumgjutlegering har mycket stor betydelse för mikrostrukturen och därmed även för materialets statiska och dynamiska hållfasthetsegenskaper.

Ett mått på mikrostrukturen är avståndet mellan de sekundära dendritarmarna, DAS (Dendrite Arm Spacing). DAS påverkas av stelningshastigheten och är omvänt proportionell mot denna. Eftersom det är enkelt att mäta DAS i ett ljusmikroskop är det ett enkelt mått för stelningshastigheten och en praktiskt lättkontrollerad parameter.

Bestämning av dendritarmsavstånd DAS (Dendrite Arm Spacing), n = antalet dendriter som omfattas av avståndsmätningen.

 

 

Undersökningar har visat att ett direkt samband gäller mellan DAS och statisk och dynamisk hållfasthet hos aluminiumgjutlegeringar. Inverkan av DAS är speciellt stor på brottförlängningen (A5), brottgränsen (Rm) och utmattningshållfastheten (se bilderna nedan). Inverkan på resttöjningsgränsen är mindre eftersom denna huvudsakligen bestäms av grundmassans egenskaper.

Statisk hållfasthet som funktion av DAS hos en AlSi7Mg-legering. Materialet är värmebehandlat kokillgjutgods, som upp-lösningsbehandlats och varmåldrats.

 Olika gjutmetoder ger olika stelningshastigheter beroende på skillnader i värmeledningsförmåga hos formmaterialen och eventuell spaltbildning mellan formvägg och gjutstycke. Bilden nedan visar förväntat DAS som funktion av godstjockleken vid de vanligaste gjutmetoderna. Som framgår av bilden är stelningshastigheten lägst vid gjutning i sandform och högst vid pressgjutning.

Inverkan av stelningshastighet och gjutmetod på DAS.

Hos pressgjutgods återfinns ofta porositeter, som härrör från innesluten luft och smörjmedelsgaser. Den positiva effekten som erhålls av det snabba stelnandet vid denna gjutmetod överskuggas av inverkan av dessa porositeter. Därför bör viss försiktighet iakttas vid bedömning av hållfasthetsegenskaperna hos pressgjutgods. Dessa effekter kan motverkas genom tillämpning av avancerad ingjutsteknik som gjutning under vakuum och rätt optimerad ingjutsteknik.

3071