Le principali conseguenze della crescita dei grani nei sistemi a canali caldi comprendono una diminuzione della resistenza, un aumento del rischio di fessurazioni, una stabilità dimensionale inferiore e una durata operativa ridotta. Questi cambiamenti influiscono in modo significativo sulle prestazioni dello stampo e sulla qualità del prodotto.
1. Deterioramento delle proprietà meccaniche
Resistenza e durezza ridotte: l'ingrossamento del grano porta ad una riduzione dell'area del bordo del grano. I confini dei grani sono le principali barriere che ostacolano il movimento delle dislocazioni; la loro riduzione indebolisce notevolmente la resistenza a trazione e a fatica del materiale.
Plasticità e tenacità deteriorate: i grani grossolani aumentano la fragilità del materiale, diminuiscono l'allungamento dopo la frattura e lo rendono più incline alla frattura fragile sotto stress da cicli termici.
Sebbene le grane eccessivamente grosse o fini siano dannose alle alte temperature, le grane eccessivamente grosse sono comuni nei sistemi a canale caldo e portano a una forte diminuzione della resistenza alle alte-temperature.
2. Aumento del rischio di rotture e guasti
Scorrimento intensificato dei bordi dei grani: in condizioni di servizio ad alta-temperatura, i bordi dei grani grossolani sono più inclini allo scorrimento e alla migrazione, formando punti di concentrazione di stress e inducendo microfessurazioni.
Danno accelerato da creep: la crescita dei grani promuove la nucleazione e la propagazione dei posti vacanti ai bordi dei grani, specialmente alle giunzioni di tre grani, dove i nuclei delle cricche si generano facilmente, portando a una rapida frattura dopo essere entrati nella terza fase di creep.
Se la crescita anomala dei grani è accompagnata da ossidazione dei bordi dei grani o da fusione localizzata, può svilupparsi un "surriscaldamento", rendendo il materiale irreparabile.
3. Precisione dimensionale e stabilità ridotte:
Disomogeneità della microstruttura: la crescita anomala localizzata dei grani porta a coefficienti di dilatazione termica incoerenti, causando la deformazione dello stampo.
Impatto sulla precisione dello stampaggio a iniezione: la deformazione dei componenti del canale caldo altera la geometria del canale, causando riempimento non uniforme, bava o carenza di materiale.
4. Durata dello stampo notevolmente ridotta:
Rottura precoce: le aree surriscaldate diventano il punto di inizio delle cricche da fatica, accelerando la rottura dello stampo.
Aumento dei costi di manutenzione: sono necessari frequenti tempi di inattività per l'ispezione, la riparazione o la sostituzione dei componenti del canale caldo, con un impatto negativo sull'efficienza della produzione.
Raccomandazione pratica: controllare la temperatura di riscaldamento al di sotto del limite superiore della tempra dell'acciaio per stampi (ad esempio, acciaio H13 inferiore o uguale a 600 gradi) può ritardare efficacemente la crescita del grano.
