تنش پسماند در قطعات تولید شده به روش ریخته گری دقیق

تنش های پسماند در قطعات تولیدشده به روش ریخته گری دقیق، یکی از چالش های بنیادین در صنایع حساس از جمله هوافضا، انرژی و پزشکی بوده که پایداری ابعادی، عمر خستگی و یکپارچگی مکانیکی قطعات را به طور جدی تحت تاثیر قرار می دهد. در این پژوهش، با بهره گیری از مبانی نظری الاستیسیته گرمایی و مدلسازی عددی اجزای محدود همراه با اعتبارسنجی تجربی به روش کرنش سنجی سوراخکاری پله ای و پراش پرتو ایکس، الگوی توزیع، میزان و عوامل موثر بر تنش پسماند در قطعات ریخته گری دقیق از جنس سوپرآلیاژ پایه نیکل اینکونل ۷۱۸ و فولاد زنگ نزن ۱۷-۴ PH مورد بررسی کمی قرار گرفت. یافته ها نشان داد که تنش پسماند عمدتا به صورت فشاری در لایه سطحی تا عمق ۲۰۰-۴۰۰ میکرومتر با مقادیر ۲۵۰ تا ۴۵۰ مگاپاسکال و به صورت کششی در هسته مرکزی با مقادیر ۱۰۰ تا ۲۰۰ مگاپاسکال توزیع می شود. دمای پیش گرم قالب با ضریب تاثیر ۸۵ درصد به عنوان مهمترین پارامتر کنترلی شناسایی شد و دمای بهینه آن در محدوده ۱۰۰۰-۱۰۵۰ درجه سلسیوس تعیین گردید. همچنین کاهش ضخامت قالب سرامیکی از ۱۰ به ۶ میلی متر، اعمال ارتعاش مکانیکی ۴۰ هرتز در حین سرد شدن و کنترل نرخ سرد شدن در محدوده ۲۰-۳۰ درجه بر دقیقه برای فولادهای مارتنزیتی، تنش پسماند را تا ۷۰ درصد نسبت به فرآیند پایه کاهش داد. در قطعات با دیواره نازکتر از ۲ میلی متر، کل مقطع تحت تنش فشاری یکنواخت قرار گرفت که پدیده ای مطلوب برای مقاومت خستگی است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که با بهینه سازی پارامترهای فرآیندی و اتخاذ رویکرد مهندسی تنش پسماند، می توان ضمن حفظ دقت ابعادی زیر ۰.۰۱ میلی متر، عمر خدمت قطعات را به طور چشمگیری افزایش داد.

کلیدواژه ها:

تنش پسماند ، ریخته گری دقیق ، شبیه سازی اجزای محدود ، دمای پیش گرم قالب ، سوپرآلیاژ پایه نیکل