Valurautojen termisestä ja mekaanisesta käyttäytymisestä korotetuissa lämpötiloissa

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Valaminen on valmistusmenetelmä, joka mahdollistaa monimutkaisten komponenttien tuotannon monessa kokoluokassa. Valutuotteiden tehokas käyttö vaatii kattavaa tietoutta niin tuotantotekniikoista kuin seosten materiaaliominaisuuksista. Valuraudat ovat keskeisiä konstruktiomateriaaleja käyttökohteissa, joissa yhdistyy tarpeet hyvistä termisistä ja mekaanisista ominaisuuksista. Pallografiittiraudat ovat valurautojen alatyyppi, jonka tiettyjen mikrorakenteen ja seostuksen yhdistelmillä on potentiaalia korvata suomugrafiittirautoja termisesti kuormitetuissa käyttökohteissa. Tässä työssä tutkittiin tiettyjen valurautatyyppien termistä ja mekaanista käyttäytymistä korotetuissa lämpötiloissa huoneenlämmöstä noin 400 °C asti. Transient Plane Source-tekniikkaan perustuvaa mittauslaitteistoa käytettiin karakterisoimaan suomu-, tylppä- ja pallografiittirautojen lämmönjohtavuutta. Pallografiittirautojen lämmönjohtavuutta tutkittiin tarkemmin piiseostuksen välillä 1.5 - 4.3 p-% ja eri ferriitti-perliittisuhteilla. Testien tuloksia käytettiin regressiomallien luomisessa, joka mahdollistaa termisten ominaisuuksien arvioimisen. Mekaanisen testauksen puoli tässä työssä keskittyy dynaamisen myötövanhenemisen vaikutusten esiintymiseen ferriittisperliittisillä pallografiittiraudoilla. Myötövanhenemiseen liittyvät testit koostuivat vetokokeista ja venymäohjatuista syklisistä testeistä useilla venymänopeuksilla ja -amplitudeilla huoneenlämpötilasta 450 °C:seen asti. Työn tulosten perusteella voidaan sanoa, että käytetty lämmönjohtavuuden mittaustekniikka soveltuu valurautojen karakterisoimiseen, kunhan tietyt käyttäjään ja mittaustulosten analyysin haasteet otetaan kunnolla huomioon. Pallografiittirautojen lämmönjohtavuuksia voidaan optimoida tai arvioida testiparametrien ja luodun regressiomallin avulla. Tämä on mahdollista, koska grafiittipallojen vaikutus lämmönjohtavuuteen on suhteellisen pieni. Myötövanhenemiseen liittyvät testit osoittavat, että siihen liittyviä ilmiöitä esiintyy kaikilla testatuilla ferriittis-perliittisillä mikrorakenteilla tiettyjen venymänopeuksien ja lämpötilojen yhdistelmillä. Koska myötövanhenemiseen liittyy mm. negatiivinen muodonmuutosnopeusherkkyys, venymäarvojen heikentyminen ja positiivinen lämpötilakorrelaatio myötymisjännitykseen, on se otettava huomioon termomekaanisen jännityksen alaisten komponenttien suunnittelussa. Tämä työ lisää tietoa valurautojen käyttäytymisestä korotetuissa lämpötiloissa, jättäen sen hyötykäytön tulevaisuuden tutkimuskohteeksi. Lisää materiaalitestausta ja dataa tarvitaan kattamaan ferriittisperliittisten pallografiittirautojen tuotantoikkuna, jonka kautta mahdollistuu paikallisten materiaaliominaisuuksien huomioonottaminen valunsimulaatioissa ja muissa optimointityökaluissa.
Julkaisun otsikon käännösValurautojen termisestä ja mekaanisesta käyttäytymisestä korotetuissa lämpötiloissa
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Orkas, Juhani, Vastuuprofessori
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-0060-0
Sähköinen ISBN978-952-64-0061-7
TilaJulkaistu - 2020
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • valurauta
  • lämmönjohtavuus
  • dynaaminen myötövanheneminen
  • korotetut lämpötilat

Sormenjälki Sukella tutkimusaiheisiin 'Valurautojen termisestä ja mekaanisesta käyttäytymisestä korotetuissa lämpötiloissa'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä