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            談一談鑄造應力的產生
            時間:2019年03月07日 點擊:19517次

            天工機械專注機械設備鑄造行業設備生產,對于鑄件應力的產生及分類我們整理了一些資料分享給大家:


            鑄件在凝固之后的冷卻過程中,不斷產生固態線收縮,有些合金還會發生固態相變,造成膨脹或收縮,這些都使得鑄件的體積和外形發生變化。如果這種變化受到阻礙,便會在鑄件中產生應力,也就是鑄造應力。鑄造應力不是由外加載荷產生的,而是由鑄造本身原因造成的。一般鑄造應力就殘留在鑄件內部,如不經過消除應力處理,會削弱鑄件的結構強度,同時可使鑄件在機械加工后尺寸發生改變。鑄造應力根據形成原因不同可分為熱應力、相變應力、收縮(機械阻礙)應力三種。鑄造應力可能是暫時的,也可能是殘留的,當產生這種應力的原因被消除,應力消失,這種應力稱為臨時應力;如原因消除后應力仍然存在,則稱為殘留應力。因此,減少鑄件冷卻過程中產生的鑄造應力,應設法減少鑄件冷卻過程中各部分的溫差和改善鑄型和砂芯的退讓性。鑄件中的殘留應力可以采取措施加以消除。


            減少鑄件應力的措施


            一、為能減少鑄造熱應力,除了力求鑄件壁厚均勻,結構合理外,從工藝上可采取以下措施減少鑄件冷卻過程中各部分的溫差:


            1.在鑄件厚實部分放置冷鐵或蓄熱系數較大的型砂如碳素砂、鎂砂等,加快這些部分的冷卻速度。


            2.在鑄件厚大部分附近的型砂中埋設鋼管,管內通壓縮空氣或水進行強制冷卻;如大型鑄件地坑造型時,在厚實部分放置冷鐵,并在冷鐵下方再放置冷卻器進行強制冷卻。


            3.鑄件凝固后,在達到彈性狀態以前,去掉鑄件厚實部分的型砂或砂芯,使之暴露于空氣中快速冷卻,甚至吹壓縮空氣或澆水進一步加速其冷卻。


            4.將內澆口開在鑄件較薄部分,使鑄件各部分的冷卻速度趨于一致。


            5.提高鑄型溫度,使整個鑄件緩慢冷卻,以減少鑄件各部分的溫差。


            6.確定合理的落砂規范,使鑄件在型中冷卻到合適的溫度然后再落砂。


            一般鑄鐵件落砂溫度在400~500℃之間,較復雜、容易變形的鑄件落砂溫度在200~300℃。鑄鋼件落砂溫度比鑄鐵件提高約100 ℃。當鑄件在地坑中澆注時,由于散熱條件差,在地坑中停留的時間比在砂箱中延長20%~30%。


            7.對于要求冷卻十分緩慢的鑄件,可以在紅熱狀態下開箱,并盡快裝人預先加熱到500~600℃的保溫爐或炯火坑中,使鑄件各部分溫度趨于一致,然后隨爐緩冷到200~250℃出爐。


            二、冷卻后的鑄件若殘留有較大的內應力,或對尺寸穩定性要求較高的鑄件,可用消除內應力的方法處理。


            1.自然時效。將鑄件露天放置半年至一年多,可以自然但非常緩慢地變形,使殘留應力松弛或大部分消除。雖然不需要任何附加設備,但生產周期長占地面積大,而且消除殘留應力不徹底。但這種方法時間久,效率低,不能滿足市場需求,已經逐漸被淘汰。


            2.加熱時效。將鑄件加熱到合金的彈塑性狀態的溫度范圍,保持一段時間,待應力消失后,再緩慢冷卻到常溫。這種方法工藝復雜,需要根據工件的結構、材料等進行不用的冷卻溫度、冷卻速度、保溫時間等參數的選擇,一個參數處理不好就會導致去應力失敗,甚至降低強度。


            3.振動時效。將工件安置到平臺上進行振動時效處理30-40min,可以消除30%以上的應力,能有效降低應力峰值,有效防止變形。這種方法周期短、靈活性好、環保無污染,還會增強工件強度,是值得推廣使用的一種方法。


            振動時效處理現場

            一般情況下,應力消除是在零件粗切削加工以后進行的,這既有利于原有殘留應力的消除,又可以避免時效后的鑄件經粗加工時產生新的殘留應力。時效爐爐溫均勻與否,對消除原殘留應力和不再形成新的殘留應力有很大關系。時效爐的溫度差應盡可能小。


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