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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 鑄造磷青銅套熱裝后整體收縮，求指點(diǎn)方向 [打印本頁(yè)]

作者: LIAOYAO 時(shí)間: 2015-12-20 12:57
標(biāo)題: 鑄造磷青銅套熱裝后整體收縮，求指點(diǎn)方向
俺這兩天做了熱裝銅套，過(guò)盈量0.15~0.18mm，鋼套溫度190°C~200°C ，操作時(shí)間18:30~19:30，木有精確記錄時(shí)間點(diǎn)。

第一次，裝好后自然冷卻；隔天銅套松動(dòng)。測(cè)內(nèi)徑收縮-0.45~0.50mm；外徑收縮-0.25~0.30mm，高于過(guò)盈量所以就松動(dòng)，輕敲就退出來(lái)。

第二次，先將銅套加溫到220°C急速水冷，測(cè)內(nèi)外徑尺寸沒(méi)明顯變化；再次加熱銅套到240°C后自然冷卻，測(cè)內(nèi)外徑尺寸沒(méi)明顯變化。這次的過(guò)盈量有0.23mm~0.26mm，鋼套溫度270°C~280°C ，裝好后快速冷卻，先用小水滴淋，待溫度降至150°C后入水冷卻。測(cè)內(nèi)徑收縮-0.45~0.50mm；外徑收縮-0.25~0.30mm，高于過(guò)盈量所以就松動(dòng)，輕敲就退出來(lái)。

昨天網(wǎng)搜到現(xiàn)在還未找到沾邊的信息，也往組織晶態(tài)方向搜了，同樣還未有頭緒。求指點(diǎn)方向

磷青銅銅套如附圖，
(, 下載次數(shù): 180)

作者: 逛逛論壇 時(shí)間: 2015-12-20 13:21
鋼套尺寸？

作者: LIAOYAO 時(shí)間: 2015-12-20 14:32
本帖最后由 LIAOYAO 于 2015-12-20 15:36 編輯

逛逛論壇發(fā)表于 2015-12-20 13:21
鋼套尺寸？

估計(jì)是過(guò)盈量太大，銅套被擠壓的“永久”變形了。

復(fù)制代碼

這個(gè)解釋不能滿足現(xiàn)象，有另一款銅套Ø75XØ85X70，同樣是大過(guò)盈0.18~0.20mm，操作次數(shù)更多（約有10次）也未發(fā)生過(guò)收縮，兩批銅套都在07~08年鑄造。

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這個(gè)解釋不能滿足現(xiàn)象，有另一款銅套內(nèi)徑75X外徑85X70，同樣是大過(guò)盈0.18~0.20mm，操作次數(shù)更多（約有10次）也未發(fā)生過(guò)收縮，兩批銅套都在07~08年鑄造。
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作者: ValleyViews 時(shí)間: 2015-12-20 14:36
銅套的槽形結(jié)構(gòu)和通孔結(jié)構(gòu)在承受外壓時(shí)，應(yīng)該有局部的應(yīng)力集中現(xiàn)象。要么造成局部彈性失穩(wěn)，要么局部有朔性變形。

作者: LIAOYAO 時(shí)間: 2015-12-20 14:50

ValleyViews 發(fā)表于 2015-12-20 14:36
銅套的槽形結(jié)構(gòu)和通孔結(jié)構(gòu)在承受外壓時(shí)，應(yīng)該有局部的應(yīng)力集中現(xiàn)象。要么造成局部彈性失穩(wěn)，要么局部有朔性 ...

連續(xù)兩天操作兩次，得到的數(shù)據(jù)結(jié)果很接近。不同尺寸銅套采相同操作模式也未曾發(fā)生層主說(shuō)的局部彈性失穩(wěn)、變形。

這次是整體收縮而不是局部變形，從測(cè)量?jī)?nèi)外徑尺寸的數(shù)據(jù)可以判定。

作者: ValleyViews 時(shí)間: 2015-12-20 14:54

LIAOYAO 發(fā)表于 2015-12-20 14:50
連續(xù)兩天操作兩次，得到的數(shù)據(jù)結(jié)果很接近。不同尺寸銅套采相同操作模式也未曾發(fā)生層主說(shuō)的局部彈性失穩(wěn)、 ...

不園度的前后變化測(cè)過(guò)沒(méi)有？

作者: ValleyViews 時(shí)間: 2015-12-20 15:24
整體收縮是現(xiàn)象。

作者: 冷月梧桐 時(shí)間: 2015-12-20 17:02
我記得不錯(cuò)的話，像這種銅套和軸瓦。考慮的都是周長(zhǎng)和厚度，不是內(nèi)外徑。如你所說(shuō)，內(nèi)外同時(shí)收縮，說(shuō)明加工的時(shí)候還是熱的，應(yīng)該要到恒溫再進(jìn)行加工

作者: chixianhu 時(shí)間: 2015-12-20 17:45
是不是用水激冷的時(shí)候，金屬產(chǎn)生向內(nèi)收縮力，而收縮力的釋放需要一個(gè)過(guò)程，比較緩慢，

作者: chixianhu 時(shí)間: 2015-12-20 17:48
鑲進(jìn)去以后，里面插個(gè)棍子怎么樣。

作者: LIAOYAO 時(shí)間: 2015-12-20 18:18
下午再網(wǎng)搜后大概有個(gè)方向，輔以前后尺寸變化與體積變化值來(lái)判斷，俺會(huì)朝鑄造缺陷方面去找問(wèn)題。

尺寸變化：（非精密測(cè)量值，TESA 0.02mm附表卡尺測(cè)，僅供粗略判斷用）
初始外徑 72.15 ；收縮后外徑 71.8 收縮比 0.485%
初始內(nèi)徑 59.0 ；收縮后內(nèi)徑 58.5 收縮比 0.847%

作者: 海鵬.G 時(shí)間: 2015-12-20 22:45
提示: 作者被禁止或刪除內(nèi)容自動(dòng)屏蔽

作者: zerowing 時(shí)間: 2015-12-21 03:12
LIAO大能否提供下鋼套的尺寸數(shù)值，包括公差。
按照目前的數(shù)據(jù)看，如果鋼套存在下偏差使得裝配鋼套的內(nèi)徑尺寸小于71.7。那么最終的銅套整體變形可能來(lái)自于磷青銅的蠕變性。
但按照帖子中的數(shù)據(jù)，過(guò)盈量只有0.23~0.26，因此以72.15計(jì)算最終變形后尺寸也不應(yīng)小于71.9。因此，如果最終尺寸為71.8的話，這種收縮變化就應(yīng)該是源于應(yīng)變性之外的變形原因。加之磷青銅的熱導(dǎo)能力較高，因此，可以考慮裝配冷卻中的部分蠕變+熱應(yīng)力變形。這點(diǎn)，可以通過(guò)針對(duì)高度方向上不同位置的內(nèi)徑測(cè)量進(jìn)行比對(duì)。如果出現(xiàn)收頸顯現(xiàn)，則可認(rèn)定為熱應(yīng)力變形為成因之一。
查了下銅合金相圖，目前基本排除相變可能。磷青銅的錫含量不高，不會(huì)在180度左右出現(xiàn)相變。固可以不考慮金相影響。
另，亦不認(rèn)為屬于鑄造缺陷。因?yàn)槌叽缱兓可峡�，鑄造缺陷的影響不應(yīng)超過(guò)過(guò)盈配合量上限。
個(gè)人觀點(diǎn)。有待校驗(yàn)。

作者: kingreader 時(shí)間: 2015-12-21 08:58
不是很懂，但您給的信息就是擠壓變形；速冷情況間隙符合，自然冷卻間隙偏大，如果不是擠壓不知道什么原因。

作者: 螺旋線 時(shí)間: 2015-12-21 10:40
樓主試試?yán)溲b工藝，買干冰就好了。

作者: 相當(dāng)帥的卒 時(shí)間: 2015-12-21 10:50
我這一般冷裝，液氮，過(guò)盈量20絲可以的

作者: LIAOYAO 時(shí)間: 2015-12-21 12:21
外出中，使用手機(jī)在回復(fù)，有重復(fù)或漏字的，請(qǐng)見(jiàn)諒。

作者: frazil 時(shí)間: 2015-12-21 22:50
本帖最后由 frazil 于 2015-12-21 22:54 編輯

大致看了一下，對(duì)描述還有點(diǎn)糊涂。
不過(guò)大致想想可能是如此：
1、在熱裝過(guò)程中，實(shí)際上發(fā)生銅套與鋼套的接觸。此時(shí)，鋼套內(nèi)孔冷卻速度高于外徑，孔徑減小速度變慢；銅套表面被加熱，發(fā)生膨脹。印象中銅的線膨脹系數(shù)應(yīng)當(dāng)大于鋼，這樣會(huì)引起銅的被過(guò)度的壓縮（比理論的要大）。
2、然后繼續(xù)冷卻，鋼的內(nèi)孔由于冷卻速度較快，實(shí)際上楊氏模量是與溫度有關(guān)系的，屈服應(yīng)力也與溫度有關(guān)系。因此，鋼內(nèi)孔最終是減小不到理論值的。銅的外徑收縮又要小于理論值（高溫被壓縮），因此，會(huì)出現(xiàn)過(guò)盈量比理論要小的情況。
3、銅套的內(nèi)徑變化，銅套的壁厚并不是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于內(nèi)孔尺寸，不可以被認(rèn)為是厚壁件，內(nèi)外徑的受力是相互影響對(duì)方的變形的。上述不正常的影響也會(huì)對(duì)內(nèi)徑產(chǎn)生不正常的影響。只是程度的大小。
4、另外，鑄件如果有縮孔，又為過(guò)盈量減小起到了促進(jìn)作用。
所以，個(gè)人認(rèn)為，此鑄件應(yīng)當(dāng)從以下幾部分考慮：
1、不同材料、不同溫度的線膨脹系數(shù)的影響
2、溫度非均勻變化與均勻變化的溫度場(chǎng)之間的計(jì)算差異
3、圓筒件在變化的分均勻溫度場(chǎng)的動(dòng)態(tài)作用下的受力過(guò)程分析
4、鑄件縮孔的影響
5、此領(lǐng)域應(yīng)當(dāng)屬于精密機(jī)械中機(jī)械熱變形理論在裝配中的作用
6、根據(jù)理上分析，建議冷裝，理論上會(huì)好一些
以上純屬個(gè)人觀點(diǎn)，如有偏差，還請(qǐng)慢砸

作者: 三腳貓 時(shí)間: 2015-12-22 01:33
本帖最后由三腳貓于 2015-12-22 01:51 編輯

干過(guò)軸承(內(nèi)徑大概300左右,記不清了)熱套到軸上,軸承放入熱柴油池內(nèi)加熱到120度左右,軸承內(nèi)孔超大0.15左右,套到軸上,自然泠卻

銅有一個(gè)特點(diǎn)：即加工硬化，
銅和鋼進(jìn)行淬火處理其結(jié)果不同，銅會(huì)變軟－應(yīng)該叫退火處理或叫軟化處理。請(qǐng)測(cè)下前后硬度變化
黃銅冷加工產(chǎn)生殘余應(yīng)力，會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕，產(chǎn)生季節(jié)性碎裂現(xiàn)象。低溫退火的主要目的在于消除殘余應(yīng)力，因此低溫退火溫度應(yīng)盡量低，以避免材料的軟化。對(duì)于錫磷和鋅白銅低溫退火還可顯著提高硬度。

不清楚鋼套套到銅套外還是銅套套到鋼套外?是鋼套套到銅套外吧,

計(jì)算下鋼套的加熱溫度,盡可能低點(diǎn)
190°C~200°C對(duì)銅來(lái)說(shuō)是退火溫度
銅線膨脹系數(shù)18(x0.000001/°C)=0.000018mm/°C
<有三種(線面體)的膨脹系數(shù),此系數(shù)可能選錯(cuò)了>
△=0.000018*200*72=0.26mm
先箅外徑體積變化,再反算出直徑變化,請(qǐng)你自已核算

http://wenku.baidu.com/link?url=3IhF7U4WvlDrdLkAU_sIRSn8aYqF263XB-NLUoWSbOzKY3CNJxKwnFHjGLC9JWmCmMn0s8wy1chf7jMdbtrVz_hk9KRmwN4pAbOzw6j7-Xe

http://www.doc88.com/p-5894409536368.html

供參考
受熱,銅材料變軟,零件外徑尺寸理應(yīng)變大,但受鋼套內(nèi)徑限制,產(chǎn)生塑性變形零件外徑尺寸是銅套的內(nèi)徑尺寸,泠卻后零件外徑尺寸回縮,即過(guò)盈量減小.
建議銅套冷縮(硬度反而提高)
或鋼套的加熱溫度盡可能低點(diǎn)

作者: 螺旋線 時(shí)間: 2015-12-22 11:30

三腳貓發(fā)表于 2015-12-22 01:33
干過(guò)軸承(內(nèi)徑大概300左右,記不清了)熱套到軸上,軸承放入熱柴油池內(nèi)加熱到120度左右,軸承內(nèi)孔超大0.15左右, ...

樓主說(shuō)了，鋼套加熱到190度到200度。很顯然是鋼套在外，銅套在內(nèi)。
象這種雙金屬滑動(dòng)軸承，如果銅層設(shè)計(jì)得薄，那選擇離心澆注是妥當(dāng)?shù)摹?br /> 壁厚的選擇冷裝是妥當(dāng)?shù)摹?br /> 樓主糾結(jié)其實(shí)是在那個(gè)壁厚的熱裝就沒(méi)事，主要是這個(gè)。
正是基于這個(gè)現(xiàn)象，來(lái)解釋這個(gè)結(jié)果，俺是這么理解的：
先做等溫，常溫的鋼套，銅套，到等溫條件下，比如140度。那鋼套的內(nèi)徑是多少？銅套外徑是多少？
此時(shí)，強(qiáng)行“壓”入，銅套會(huì)如何變形？此時(shí)，壁厚會(huì)有什么影響？
鋼和銅的熱膨脹系數(shù)，就算是合金的影響，也得差超過(guò)20%。

作者: 三腳貓 時(shí)間: 2015-12-22 22:39
1銅套先半精加工,去應(yīng)力退火,再精加工至尺寸
2從銅套的零件尺寸來(lái)看,屬薄壁小型零件,鋼套內(nèi)孔大于銅套外徑有0.05間隙就能套入,
不知樓主何故要把鋼套加熱到200度,計(jì)算過(guò)嗎?????????

樓主試過(guò)銅套單獨(dú)加熱冷卻沒(méi)發(fā)現(xiàn)尺寸變化,為什么熱套鋼套后銅套會(huì)尺寸變小?熱套鋼套時(shí)銅套瞬間被加熱,所以-----不再累述
裝過(guò)熱套鋼套+銅滑動(dòng)軸承,沒(méi)出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象,還是裝配工藝出了問(wèn)題吧?

建議降低鋼套的加熱溫度
再搞下試驗(yàn).快速浸入40度左右的柴油中冷卻

作者: LIAOYAO 時(shí)間: 2015-12-22 23:37
這是另外一款銅套，材質(zhì)：鑄造磷青銅；鑄造年份：2008；
從08年至今陸續(xù)已操作10次，換過(guò)之銅套零件尚未有返修。
采用同樣的過(guò)盈熱裝法。

附記：當(dāng)時(shí)對(duì)這銅套的制作工藝就一個(gè)字“不清楚”，當(dāng)時(shí)是不懂去選用離心鑄造法制作。

(, 下載次數(shù): 73)

作者: LIAOYAO 時(shí)間: 2015-12-22 23:49
這是鋼套圖，內(nèi)孔加工不到位，實(shí)際數(shù)據(jù)是71.90~71.92
因不影響使用，可以由銅套半成品胚料調(diào)整外徑后能滿足功能，也就允收使用。

(, 下載次數(shù): 75)

作者: LIAOYAO 時(shí)間: 2015-12-23 00:15
俺讓兄弟幫俺測(cè)了銅套收縮后的長(zhǎng)度，從原始的59.00mm縮短為58.86mm。

鋼套內(nèi)徑 71.90~71.93 ；操作倆次后數(shù)據(jù)沒(méi)明顯變化。
銅套尺寸 59.0x72.08x59.0，
變形后， 71.8x58.7x58.86。

按照體積去驗(yàn)算，變形前后木有明顯差異。因使用的量具為0.02附表卡尺，因此俺所提供之?dāng)?shù)值會(huì)有一定范圍的誤差存在，這誤差還不至于影響到本帖的問(wèn)題方向。

作者: ValleyViews 時(shí)間: 2015-12-23 02:00
如果條件允許的話，做一個(gè)輪廓尺寸相同，不帶溝槽，不帶兩通孔的銅套再試試，看看會(huì)不會(huì)出現(xiàn)類似所說(shuō)的整體收縮現(xiàn)象。

作者: ValleyViews 時(shí)間: 2015-12-23 02:58
到底是“整體收縮”還是“整體折皺”？我覺(jué)得這是個(gè)問(wèn)題。

作者: kingreader 時(shí)間: 2015-12-23 10:33
哈哈，這是沖床曲軸連桿套；YAO帥自己委外加工，不是廠家配件。

作者: 110675873 時(shí)間: 2015-12-23 20:13
銅套現(xiàn)在還用鑄造嗎，你的問(wèn)題還沒(méi)解決嗎？都這么多天了呀

作者: 漁夫機(jī)修工 時(shí)間: 2015-12-23 21:42
沒(méi)看懂，鋼套是干啥用的？

作者: 三腳貓 時(shí)間: 2015-12-25 12:20
本帖最后由三腳貓于 2015-12-25 12:26 編輯

72尺寸過(guò)盈量0.15~0.18mm,相似x7配合,膽夠大的
現(xiàn)在按以前的方法處理不能用,那肯定是換人換腦筋了,

干過(guò)連桿上裝銅套,
銅套72過(guò)盈量p7夠了,外徑頭部車導(dǎo)向錐度,壓入,鉸內(nèi)孔或上機(jī)床鏜內(nèi)孔至尺寸

作者: LIAOYAO 時(shí)間: 2015-12-27 09:25
查找了幾個(gè)約略相關(guān)的材料
基于有限元的連桿襯套過(guò)盈分析求解 http://wenku.baidu.com/view/2a0b1640a8956bec0975e3f1.html
過(guò)盈聯(lián)接的有限元分析 http://wenku.baidu.com/view/693e191ca300a6c30c229f53.html
過(guò)盈配合應(yīng)力的接觸非線性有限元分析 http://wenku.baidu.com/view/b9d3f6c10c22590102029dd0.html
過(guò)盈配合件裝配力的估算  http://wenku.baidu.com/view/3887610102020740be1e9ba0.html
過(guò)盈配合應(yīng)力的接觸非線性有限元分析  http://wenku.baidu.com/view/b9d3f6c10c22590102029dd0.html
過(guò)盈配合件是依靠相配件裝配以后的過(guò)盈量達(dá)到緊固聯(lián)接 http://wenku.baidu.com/view/7df5ddd284254b35eefd34fb.html?re=view
過(guò)盈配合壓入力計(jì)算  http://wenku.baidu.com/view/77d28e32ee06eff9aef8071c.html?re=view
過(guò)盈配合的應(yīng)力計(jì)算  http://wenku.baidu.com/view/d188c8d428ea81c758f57808.html

機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第5版第2卷 2 圓柱面過(guò)盈連接計(jì)算

作者: 110675873 時(shí)間: 2015-12-27 20:00

110675873 發(fā)表于 2015-12-23 20:13
銅套現(xiàn)在還用鑄造嗎，你的問(wèn)題還沒(méi)解決嗎？都這么多天了呀

我們的成品最終是旋壓出來(lái)的，因?yàn)楣钐�，一次毛坯是外圓83和89的內(nèi)孔56

作者: 110675873 時(shí)間: 2016-1-4 19:39

110675873 發(fā)表于 2015-12-27 20:00
我們的成品最終是旋壓出來(lái)的，因?yàn)楣钐�，一次毛坯是外圓83和89的內(nèi)孔56

我們是全套做的

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