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樓主 |
發(fā)表于 2018-9-10 09:21:00
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鑄造應(yīng)力的影響因素
4 e6 q. b* r3 _1 v鑄件在凝固和冷卻過(guò)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。0 r# ^- m1 R b- O6 Z# \
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:
, ?# D+ m# ?1 t {: Q4 p6 i0 O1 .金屬性質(zhì)方面% h& _+ J+ o! y
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。
- Q! y7 E+ w) v: d$ E+ k②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,。
y6 O# D( g1 [+ e8 n; G③金屬的導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)影響鑄件的內(nèi)外層溫度差,。碳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)于碳鋼來(lái)說(shuō)高,所以在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)比的話,碳鋼的鑄造應(yīng)力會(huì)小于合金鋼中的應(yīng)力,。
* N$ P- J1 |% k1 S0 r/ P2. 鑄型性質(zhì)方面
6 T# S3 C5 i- \- ~蓄熱系數(shù)代表著鑄件的冷卻速度,,鑄件冷卻快會(huì)導(dǎo)致內(nèi)外的溫度差加大。溫差大則會(huì)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,。' R8 ]. z0 ~2 |8 I! T% E
3. 澆注條件
5 d" f4 z9 k5 J& l3 M提高澆注的溫度,使得澆注后的溫度分布更加的均勻,,也會(huì)使得鑄件冷卻速度加快,,這對(duì)于消除鑄造應(yīng)力有
) E" U B0 N% d3 }" \積極影響。
7 g% _. \: h* t4 Y4. 鑄件結(jié)構(gòu)
i7 `* v; A) r s" n8 I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(guò)程中冷卻的速度差別越大,,產(chǎn)生的鑄造應(yīng)力就越大。
2 ^; N) D8 t7 U$ I減小和消除鑄造應(yīng)力的措施
0 ^1 O {: |' A6 e3 u. A1 .合理地設(shè)計(jì)鑄件的結(jié)構(gòu)
* {) D: \: l$ D在鑄件的設(shè)計(jì)過(guò)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7 a6 X$ Y' z; g9 z- `: u
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:
0 \; e/ F0 E' y: ^" e8 I/ n% s7 e①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。
' U: ?9 a- A" j1 _1 l②在鑄件的設(shè)計(jì)時(shí)候使得鑄件的整體結(jié)構(gòu)對(duì)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
8 L4 o; r! G2 z/ h' l③反變性法,。專門(mén)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(guò)程中巧妙地設(shè)置澆注口。7 C7 X- t# k4 C) G# U
2 .采用同時(shí)凝固的工藝
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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(guò)程中巧妙地設(shè)置澆注口,。
& Q( a9 m; p+ Z4 U) k* _( l9 U3.時(shí)效處理
# ]: g* O5 O* d Y0 q, t3 x- C) s3.1 人工時(shí)效6 X* f2 Z/ `4 I0 i; l$ U+ R
對(duì)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(guò)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,。* A6 f* G, m) u9 \
為了使得鑄件在升溫和降溫過(guò)程中溫度均勻分布,在溫度控制過(guò)程中應(yīng)該勻速進(jìn)行,。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)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,。
6 w! p0 W/ \% Y4 r3.2 自然時(shí)效
( o4 B: p, N% d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(zhǎng)時(shí)間放置,隨著時(shí)間的推移鑄造應(yīng)力自然會(huì)消失掉,。殘留的鑄造應(yīng)力會(huì)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(jiǎn)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(huì),,很少會(huì)采用這種原始的方法。
0 T! T v( ?: Y4 D p3.3 振動(dòng)時(shí)效處理
( @! m i3 n/ @" ?" j, q+ x7 s8 ?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,。$ h' M `& x- @. I5 b7 E
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(chǎng)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(wèn)題,。
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