材料加工工藝02(編輯修改稿)
2025-03-19 09:51 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 補縮，采取工藝措施，使單位時間的收縮與膨脹、收縮與補縮按比例進行的一種凝固工藝原則。 鑄造應力、變形與裂紋1. 鑄造應力鑄件在 凝固以后 的冷卻 過程中，由于溫度下降而產(chǎn)生收縮，有些合金還會發(fā)生固態(tài)相變而引起膨脹或收縮，這些都使鑄件的體積和長度發(fā)生變化，若這些 變化受到阻礙 （熱阻礙 、外力阻礙等），便會在鑄件中 產(chǎn)生應力 ，稱為鑄造應力。鑄造應力的種類鑄造應力按其產(chǎn)生的原因可分為三種：熱應力、相變應力和收縮應力臨時應力： 產(chǎn)生應力的原因消除以后，應力即告消失；剩余（殘余）應力： 產(chǎn)生應力的原因消除以后，應力依然存在于鑄件中。在鑄件冷卻過程中，兩種應力可能同時起作用，冷卻至常溫并落砂以后， 只有剩余應力對鑄件質(zhì)量有影響 。(1) 熱應力熱應力是鑄件在凝固和冷卻過程中，不同部位由于不均衡的收縮而引起的應力。影響熱應力大小的因素如下 :1)鑄件中熱應力的大小與合金的彈性模量 E成正比， E值愈大，熱應 力也愈大。如鑄鋼和球墨鑄鐵的熱應力就比灰鑄鐵大。2）合金的線收縮（膨脹）系數(shù) a愈大，則熱應力也愈大。3）鑄件的壁厚差愈大，冷卻時厚薄兩部分溫差也就愈大；合金的導熱性能較小，溫差 ’(‘就愈大（如合金鋼就比碳鋼的導熱性能差）；鑄型的蓄熱系數(shù)愈大，或降低澆注溫度，鑄件的冷卻速度就愈快，引起的溫差也就愈大，產(chǎn)生的熱應力也增大；相反，產(chǎn)生熱應力就愈小。(2) 相變應力鑄件由于 固態(tài)相變 ，各部分 體積發(fā)生不均衡變化而引起的應力。如鑄鐵的共折轉(zhuǎn)變，由奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w或鐵素體加石墨，及鋼的共折轉(zhuǎn)變，都會使鑄件的體積膨脹。相變應力的方向可能與熱應力方向相同，也可能相反，前者使應力疊加，加劇應力對鑄件質(zhì)量的不利影響，后者則減輕其不利影響。相變應力可以是臨時應力，也可能是剩余應力。(3) 收縮應力鑄件 固態(tài)收縮 時， 因受到鑄型、型芯、澆冒口、箱帶等外力的阻礙而產(chǎn)生的應力稱為收縮應力。收縮應力通常表現(xiàn)為拉應力和壓應力。鑄件落砂后形成應力的原因即消除，應力也隨之基本消失。因此，收縮應力是一種臨時應力。但若在落砂前與剩余應力方向相同時，兩種應力相互疊加，有時會使鑄件產(chǎn)生冷裂。若與剩余應力方向相反，則可相互抵消。鑄造應力是熱應力、相變應力和收縮應力三者的矢量和。在不同情況下，三種應力有時相互抵消，有時相互疊加；有時是臨時的，有時是剩余的。但在實際生產(chǎn)中，對于不同形狀的鑄件，其鑄造應力的大小分布是十分復雜的。鑄件部位 熱應力 相變應力 機械阻礙應力共折轉(zhuǎn)變 石墨析出 落砂前 落砂后厚處或中心處 十 － － 十 0（或十）薄處或外層處 － 十 十 十 0（或十）鑄件中各種應力與產(chǎn)生部位的關系注：表中 “＋ ”表示 受拉應力， “－ ”表示受壓應力。(4) 減小和消除鑄造應力的方法1）采取各種措施減小鑄件冷卻過程中各部分的 溫差 ，以 及改善 鑄型和型芯的退讓性 。具體方法如下：a. 工藝上采取冒口、冷鐵配合使用，加快厚大部分的冷卻，盡量讓鑄件形成同時凝固；在滿足使用要求的前提下，減小鑄件的壁厚差，分散或減小熱節(jié)；提高鑄型溫度，以減小各部分的溫差，此法廣泛用于金屬型和熔模鑄造。b. 控制合適的型、芯緊實度，加入退讓性比較好的材料（如木屑等）鑄件提早打箱或松砂，以減小收縮時的阻力等措施。，選擇彈性模量 E和收縮系數(shù) α小的鑄造合金2）消除鑄造應力的方法 這種 方法是將鑄件重新加熱到合金的臨界溫度 tK以上，即使鑄件處于塑性狀態(tài)的溫度范圍。在此溫度下保溫一定時間，使鑄件各部分的溫度均勻，讓應力充分消失，然后隨爐緩慢冷卻以免重新形成新的應力，通常將此法稱為人工時效（也叫 熱時效 、 消除內(nèi)應力退火 等）。這種方法的優(yōu)點
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