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樓主 |
發表于 2018-9-10 09:21:00
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鑄造應力的影響因素
! @; K/ }1 z' s' O0 ?1 j鑄件在凝固和冷卻過程中，受到的總的應力大小為其所受到的熱應力、相變應力和機械阻礙應力的代數之和。8 Q {: o' z+ Y- Q
熱應力和相變應力往往就是鑄件中的殘存應力。殘存應力主要和以下四個方面的因素有關系：
" }4 h2 K; Q# h1 Q+ ?1 .金屬性質方面
6 {% ]0 z) X3 x①金屬的殘存應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力比彈性模量小的灰口鑄鐵的殘余應力就要大，這就證實了這一理論。) e+ l9 } W& h- G7 D% r! v
②鑄件的殘余應力大小和使用的合金的自由線收縮系數成正比例。
. F6 N" }( K8 ~+ z4 J# g5 [③金屬的導熱系數會影響鑄件的內外層溫度差。碳鋼的導熱系數相對于碳鋼來說高，所以在統一標準下對比的話，碳鋼的鑄造應力會小于合金鋼中的應力。5 v/ n0 C7 ^- P& L& U8 t
2. 鑄型性質方面
5 L7 L* j) ?( c8 w0 L, n- j$ a蓄熱系數代表著鑄件的冷卻速度，鑄件冷卻快會導致內外的溫度差加大。溫差大則會導致鑄造應力變大。所以金屬鑄件比砂型鑄件的應力大。
, T) K2 E8 o! h3. 澆注條件4 `7 e) _7 }$ Z5 P! X- s
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，這對于消除鑄造應力有1 ~" Y' u5 _9 m
積極影響。+ X$ c1 m1 t9 g- h, q
4. 鑄件結構
3 s3 |" Y8 h/ h& j一個鑄件的結果內外壁厚差值越大，表面它在澆注過程中冷卻的速度差別越大，產生的鑄造應力就越大。$ @, X e% `; D5 } Q/ Q1 ~" x
減小和消除鑄造應力的措施' A+ E. ]2 e( l3 |, ]: R, N
1 .合理地設計鑄件的結構
3 Z# s0 w: I% H在鑄件的設計過程中應該盡量使得鑄件的壁厚變得均勻一點，還應避免出突起尖角的現象，這種設計手段可 ^/ t: u9 H/ `4 y9 E8 k8 \: a
以有效地減少鑄造應力的產生。為了解決鑄件變形的難題，提出了以下幾種解決措施：; ]# n1 J7 V: F' I* B
①設計鑄件時候應該使得鑄件內外壁厚基本一致，在鑄件冷卻的時候盡量讓內外壁一起冷卻。2 M3 R) c3 J- T
②在鑄件的設計時候使得鑄件的整體結構對稱設計，即使內部有應力的存在可以讓相反方向的應力進行抵消# K( J' X7 B3 V- V: {
③反變性法。專門把鑄件的形狀鑄造成與鑄造應力相同時冷凝就是采取一些手段使得鑄件內外冷卻的速率基本相同。這樣做的目的就是使得鑄件內外的溫度差值小，避免鑄件變形。因此可以在鑄造過程中巧妙地設置澆注口。
" W. a2 k* x# k( T2 .采用同時凝固的工藝
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同時冷凝就是采取一些手段使得鑄件內外冷卻的速率基本相同。這樣做的目的就是使得鑄件內外的溫度差值小，避免鑄件變形。因此可以在鑄造過程中巧妙地設置澆注口。, Q1 o1 @) b: G. |
3.時效處理
' L5 P/ M! n e( B. P3 A3.1 人工時效
7 h3 \" T8 z7 D對于不同的金屬材料在消除殘存應力時候采取的溫度和保留時間都應該視具體情況而定。鑄造過程中通常采取的方法是加熱到彈塑性狀態，冷卻一段時間使得應力消除。
% B: j/ E/ p) d$ z. t- B9 B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該勻速進行。在實際生產過程中對于鑄件的冷卻或者加熱速度以及保留時間都應該視具體情況設置。
6 b$ ^7 Y0 X1 s* L( @' L; r3 \9 f3.2 自然時效. l5 z. Q6 o% R& W' s. U2 C
自然時效指的是將鑄造完畢后的鑄件在露天環境下長時間放置，隨著時間的推移鑄造應力自然會消失掉。殘留的鑄造應力會導致該鑄件的晶格發生變形，并且內部極不穩定。這種處理方法雖然最簡單，而且不需要任何費用。但是在惜時如金的現代社會，很少會采用這種原始的方法。
( h U1 J6 _1 N X' }+ U3.3 振動時效處理! `% C% K( p4 }- R. |
相比熱處理成本低效果好，保證尺寸精度效果更好；相比自然時效周期短，僅用30min。3 c# [, o! R! m7 Q
振動時效處理是目前消除應力防止變形最為環保一項技術，僅需要電能即可，不占用場地，可以戶外施工，降低應力峰值應力，均化應力，防止變形很有效果。大型錐鑄件的殼體、模具、機床床身采用此工藝的非常多，華云振動時效技術是非常全面和豐富，有效解決應力問題。
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發表于 2018-9-10 09:20:25
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