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铸件应力的产生与消除

2018/09/06240 作者:佚名
导读:铸造技术历史悠久,是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺,已有约6000年的历史。中国约在公元前1700~前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期,工艺上已达到相当高的水平。铸造是将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中,待其冷却凝固后,以

铸造技术历史悠久,是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺,已有约6000年的历史。中国约在公元前1700~前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期,工艺上已达到相当高的水平。铸造是将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中,待其冷却凝固后,以获得零件或毛坯的方法。随着科技的发展,铸造技术的发展也不断进步,普通砂型和特种铸造是铸造的两大支柱。

一、铸造应力的产生及分类

铸造应力的产生成为铸造技术发展的绊脚石。铸件在凝固之后的冷却过程中,不断产生固态收缩,有些合金还会发生固态相变,造成膨胀或收缩,这些都使得铸件的体积和外形发生变化。如果这种变化受到阻碍,便会在铸件中产生应力,也就是铸造应力。

铸造应力不是由外加载荷产生的,而是由铸造本身原因造成的。一般铸造应力就残留在铸件内部,如不经过消除应力处理,会削弱铸件的结构强度,同时可使铸件在机械加工后尺寸发生改变。铸造应力根据形成原因不同可分为热应力、相变应力、收缩(机械阻碍)应力三种。铸造应力可能是暂时的,也可能是残留的,当产生这种应力的原因被消除,应力消失,这种应力称为临时应力;如原因消除后应力仍然存在,则称为残留应力。因此,减少铸件冷却过程中产生的铸造应力,应设法减少铸件冷却过程中各部分的温差和改善铸型和砂芯的退让性。铸件中的残留应力可以采取措施加以消除。

二、铸造应力的消除

冷却后的铸件若残留有较大的内应力,或对尺寸稳定性要求较高的铸件,可用消除内应力的方法处理。 1.自然时效。将铸件露天放置半年至一年多,可以自然但非常缓慢地变形,使残留应力松弛或大部分消除。虽然不需要任何附加设备,但生产周期长占地面积大,而且消除残留应力不彻底。但这种方法时间久,效率低,不能满足市场需求,已经逐渐被淘汰。

2.加热时效。将铸件加热到合金的弹塑性状态的温度范围,保持一段时间,待应力消失后,再缓慢冷却到常温。这种方法工艺复杂,需要根据工件的结构、材料等进行不用的冷却温度、冷却速度、保温时间等参数的选择,一个参数处理不好就会导致去应力失败,甚至降低强度。

3.振动时效。将工件安置到平台上进行振动时效处理30-40min,可以消除30%以上的应力,能有效降低应力峰值,有效防止变形。这种方法周期短、灵活性好、环保无污染,还会增强工件强度,是值得推广使用的一种方法。(解决应力问题的网站:http://yingli.huawin.com/#sh)

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