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發(fā)表于 2018-9-10 09:21:00
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鑄造應(yīng)力的影響因素; M! U( p" I2 ^: V1 S
鑄件在凝固和冷卻過程中,受到的總的應(yīng)力大小為其所受到的熱應(yīng)力、相變應(yīng)力和機(jī)械阻礙應(yīng)力的代數(shù)之和。7 Z4 i( i* {, m4 }: W
熱應(yīng)力和相變應(yīng)力往往就是鑄件中的殘存應(yīng)力。殘存應(yīng)力主要和以下四個(gè)方面的因素有關(guān)系:& a8 ]; c" l4 T n/ j( J! V
1 .金屬性質(zhì)方面+ ]2 \6 }7 w3 f- {# X3 B# a0 O% q
①金屬的殘存應(yīng)力和金屬的彈性模量是成正比的。例如,鑄鋼、白口鐵等彈性模量大的金屬材料的殘余應(yīng)力比彈性模量小的灰口鑄鐵的殘余應(yīng)力就要大,這就證實(shí)了這一理論。9 Q5 N, r9 ~' D4 ~. \7 K) V, x6 H
②鑄件的殘余應(yīng)力大小和使用的合金的自由線收縮系數(shù)成正比例。6 ]) G5 k' z6 O
③金屬的導(dǎo)熱系數(shù)會影響鑄件的內(nèi)外層溫度差。碳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)相對于碳鋼來說高,所以在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下對比的話,碳鋼的鑄造應(yīng)力會小于合金鋼中的應(yīng)力。# c5 z2 E' P& t5 a# E4 a7 G
2. 鑄型性質(zhì)方面( g- E0 T3 w* ^6 w
蓄熱系數(shù)代表著鑄件的冷卻速度,鑄件冷卻快會導(dǎo)致內(nèi)外的溫度差加大。溫差大則會導(dǎo)致鑄造應(yīng)力變大。所以金屬鑄件比砂型鑄件的應(yīng)力大。* E; Z6 I, L- k
3. 澆注條件
% X+ w& G* H# |5 I( m& N提高澆注的溫度,使得澆注后的溫度分布更加的均勻,也會使得鑄件冷卻速度加快,這對于消除鑄造應(yīng)力有
- G; y4 g9 `: E0 R { l積極影響。; R+ z+ W+ o* }2 l! r- j& M
4. 鑄件結(jié)構(gòu)' y Z/ {1 y8 c4 Q6 x: ?5 T
一個(gè)鑄件的結(jié)果內(nèi)外壁厚差值越大,表面它在澆注過程中冷卻的速度差別越大,產(chǎn)生的鑄造應(yīng)力就越大。
- Z2 j5 x% c7 K# {. N8 r, I$ `減小和消除鑄造應(yīng)力的措施- j! t: C+ N% i
1 .合理地設(shè)計(jì)鑄件的結(jié)構(gòu)4 H5 ?6 B; V {2 K. Z
在鑄件的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該盡量使得鑄件的壁厚變得均勻一點(diǎn),還應(yīng)避免出突起尖角的現(xiàn)象,這種設(shè)計(jì)手段可
8 _* @& D$ p. c- @9 @# }) p以有效地減少鑄造應(yīng)力的產(chǎn)生。為了解決鑄件變形的難題,提出了以下幾種解決措施:
! h) A( c3 c L1 q( A0 ~①設(shè)計(jì)鑄件時(shí)候應(yīng)該使得鑄件內(nèi)外壁厚基本一致,在鑄件冷卻的時(shí)候盡量讓內(nèi)外壁一起冷卻。
& |, A, L, v0 ~4 `. ^②在鑄件的設(shè)計(jì)時(shí)候使得鑄件的整體結(jié)構(gòu)對稱設(shè)計(jì),即使內(nèi)部有應(yīng)力的存在可以讓相反方向的應(yīng)力進(jìn)行抵消0 s2 h8 M1 Y8 K4 t$ y3 ]
③反變性法。專門把鑄件的形狀鑄造成與鑄造應(yīng)力相同時(shí)冷凝就是采取一些手段使得鑄件內(nèi)外冷卻的速率基本相同。這樣做的目的就是使得鑄件內(nèi)外的溫度差值小,避免鑄件變形。因此可以在鑄造過程中巧妙地設(shè)置澆注口。
: k! c5 J1 V; g) Q( d2 .采用同時(shí)凝固的工藝" b: c7 ]4 v8 w- V% s9 q0 _
6 o) I- P1 J V$ p同時(shí)冷凝就是采取一些手段使得鑄件內(nèi)外冷卻的速率基本相同。這樣做的目的就是使得鑄件內(nèi)外的溫度差值小,避免鑄件變形。因此可以在鑄造過程中巧妙地設(shè)置澆注口。
. C# s* j# n* M7 V3.時(shí)效處理7 i: E+ l2 R( m$ E! r
3.1 人工時(shí)效
4 Z3 w( E# p3 m( P( V7 |/ B, W對于不同的金屬材料在消除殘存應(yīng)力時(shí)候采取的溫度和保留時(shí)間都應(yīng)該視具體情況而定。鑄造過程中通常采取的方法是加熱到彈塑性狀態(tài),冷卻一段時(shí)間使得應(yīng)力消除。
- \% Q+ _( O* Z為了使得鑄件在升溫和降溫過程中溫度均勻分布,在溫度控制過程中應(yīng)該勻速進(jìn)行。在實(shí)際生產(chǎn)過程中對于鑄件的冷卻或者加熱速度以及保留時(shí)間都應(yīng)該視具體情況設(shè)置。: e/ a0 g# G6 P; k8 O
3.2 自然時(shí)效
( j0 @- q, n3 [( t- x+ J自然時(shí)效指的是將鑄造完畢后的鑄件在露天環(huán)境下長時(shí)間放置,隨著時(shí)間的推移鑄造應(yīng)力自然會消失掉。殘留的鑄造應(yīng)力會導(dǎo)致該鑄件的晶格發(fā)生變形,并且內(nèi)部極不穩(wěn)定。這種處理方法雖然最簡單,而且不需要任何費(fèi)用。但是在惜時(shí)如金的現(xiàn)代社會,很少會采用這種原始的方法。
6 P9 b3 K5 O# O f2 i* C3.3 振動(dòng)時(shí)效處理
' r5 C; R6 D1 m$ \, F相比熱處理成本低效果好,保證尺寸精度效果更好;相比自然時(shí)效周期短,僅用30min。- g/ {& z) L' `5 @# |
振動(dòng)時(shí)效處理是目前消除應(yīng)力防止變形最為環(huán)保一項(xiàng)技術(shù),僅需要電能即可,不占用場地,可以戶外施工,降低應(yīng)力峰值應(yīng)力,均化應(yīng)力,防止變形很有效果。大型錐鑄件的殼體、模具、機(jī)床床身采用此工藝的非常多,華云振動(dòng)時(shí)效技術(shù)是非常全面和豐富,有效解決應(yīng)力問題。
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