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发表于 2018-9-10 09:21:00
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铸造应力的影响因素6 Z7 @) T& V$ C; A
铸件在凝固和冷却过程中，受到的总的应力大小为其所受到的热应力、相变应力和机械阻碍应力的代数之和。
% G' W3 D& G" b热应力和相变应力往往就是铸件中的残存应力。残存应力主要和以下四个方面的因素有关系： y# ]7 a9 p; q# u1 Z
1 .金属性质方面
5 y" [0 T$ ?0 A, Q①金属的残存应力和金属的弹性模量是成正比的。例如，铸钢、白口铁等弹性模量大的金属材料的残余应力比弹性模量小的灰口铸铁的残余应力就要大，这就证实了这一理论。- q7 I( F+ c$ C+ R
②铸件的残余应力大小和使用的合金的自由线收缩系数成正比例。
0 Z3 m" q) k& \' o% c+ p③金属的导热系数会影响铸件的内外层温度差。碳钢的导热系数相对于碳钢来说高，所以在统一标准下对比的话，碳钢的铸造应力会小于合金钢中的应力。7 F4 x2 z# \0 V2 y) q7 S, g# L
2. 铸型性质方面
]$ w( C% z% d7 Z# X B( }蓄热系数代表着铸件的冷却速度，铸件冷却快会导致内外的温度差加大。温差大则会导致铸造应力变大。所以金属铸件比砂型铸件的应力大。
( ~. t3 B8 a! Z# H. F9 G+ R$ N) j5 H3. 浇注条件, @/ Q% }& L2 z. T! q6 I# z K+ i( _4 i
提高浇注的温度，使得浇注后的温度分布更加的均匀，也会使得铸件冷却速度加快，这对于消除铸造应力有% S; j+ C9 ]4 \ V7 D: B
积极影响。" D- k, k8 T" c0 p1 ^
4. 铸件结构7 t; W4 k2 X; T: @& ~: i
一个铸件的结果内外壁厚差值越大，表面它在浇注过程中冷却的速度差别越大，产生的铸造应力就越大。
: [+ n1 g5 P& g减小和消除铸造应力的措施! p5 s: `5 E6 g( m- i
1 .合理地设计铸件的结构. z# I! \2 S5 W6 Q7 q# V
在铸件的设计过程中应该尽量使得铸件的壁厚变得均匀一点，还应避免出突起尖角的现象，这种设计手段可
" [; }: F. e! j+ e以有效地减少铸造应力的产生。为了解决铸件变形的难题，提出了以下几种解决措施：3 z+ u% _: a4 }. f' a7 \& a
①设计铸件时候应该使得铸件内外壁厚基本一致，在铸件冷却的时候尽量让内外壁一起冷却。
) K( `' T, d, }( m②在铸件的设计时候使得铸件的整体结构对称设计，即使内部有应力的存在可以让相反方向的应力进行抵消. A0 x0 m. f- f4 Y S; J
③反变性法。专门把铸件的形状铸造成与铸造应力相同时冷凝就是采取一些手段使得铸件内外冷却的速率基本相同。这样做的目的就是使得铸件内外的温度差值小，避免铸件变形。因此可以在铸造过程中巧妙地设置浇注口。7 _ e0 z- c! _1 i6 y j
2 .采用同时凝固的工艺' p# z9 ]6 x4 P# |* `
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同时冷凝就是采取一些手段使得铸件内外冷却的速率基本相同。这样做的目的就是使得铸件内外的温度差值小，避免铸件变形。因此可以在铸造过程中巧妙地设置浇注口。
% D& h0 z1 E2 m, E3.时效处理. \: f- [8 Y6 y+ k: z
3.1 人工时效
9 Y" i) A8 S' F4 Y对于不同的金属材料在消除残存应力时候采取的温度和保留时间都应该视具体情况而定。铸造过程中通常采取的方法是加热到弹塑性状态，冷却一段时间使得应力消除。
) e7 @1 {3 |" e为了使得铸件在升温和降温过程中温度均匀分布，在温度控制过程中应该匀速进行。在实际生产过程中对于铸件的冷却或者加热速度以及保留时间都应该视具体情况设置。
- H" u$ B4 {; j- ]8 w& L3.2 自然时效, x9 E; w7 W( j: }+ A* b
自然时效指的是将铸造完毕后的铸件在露天环境下长时间放置，随着时间的推移铸造应力自然会消失掉。残留的铸造应力会导致该铸件的晶格发生变形，并且内部极不稳定。这种处理方法虽然最简单，而且不需要任何费用。但是在惜时如金的现代社会，很少会采用这种原始的方法。. h( z2 @. Q+ c/ s( c0 Z7 d2 G+ [
3.3 振动时效处理. k+ ^4 ^. `5 Y3 j* p5 u0 p0 E
相比热处理成本低效果好，保证尺寸精度效果更好；相比自然时效周期短，仅用30min。
& l# V3 U6 {0 L% Q, z, b振动时效处理是目前消除应力防止变形最为环保一项技术，仅需要电能即可，不占用场地，可以户外施工，降低应力峰值应力，均化应力，防止变形很有效果。大型锥铸件的壳体、模具、机床床身采用此工艺的非常多，华云振动时效技术是非常全面和丰富，有效解决应力问题。 N. N: \! v% }5 x" x) }9 K
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发表于 2018-9-10 09:20:25
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