如何防止鑄造鍛造應(yīng)力的產(chǎn)生?
一、減小和避免鍛造應(yīng)力的措施
1、采用同時凝固的工藝
所謂同時凝固是指采取一些工藝措施,使鑄件各部門溫差很小,幾乎同時進行凝固。因各部門溫差小,不易產(chǎn)生熱應(yīng)力和熱裂,鑄件變形小。想法gaishan鑄型、型芯的退讓性,公道設(shè)置澆冒口等。同時凝固的示意圖,該工藝是在工件厚壁處加冷鐵,冒口設(shè)薄壁處。
2、公道地設(shè)計鑄件的結(jié)構(gòu)
鑄件的外形愈復(fù)雜,各部門壁厚相差愈大,冷卻時溫度愈不平均,鍛造應(yīng)力愈大。因此,在設(shè)計鑄件時應(yīng)盡量使鑄件外形簡樸、對稱、壁厚平均。
3、時效處理是避免鍛造應(yīng)力的措施。
時效分tianran時效、熱時效和共振時效等。所謂tianran時效,是將鑄件置于露天場地半年以上,讓其內(nèi)應(yīng)力避免。熱時效(人工時效)又稱去應(yīng)力退火,是將鑄件加熱到550-650℃,保溫2-4h,隨爐冷卻至150-200T,然后出爐。共振法是將鑄件在其共振頻率下震驚10-60ndn,以避免鑄件中的殘留應(yīng)力。
二、鍛造應(yīng)力鍛造應(yīng)力按產(chǎn)生的原因不同,主要可分為熱應(yīng)力、收縮應(yīng)力兩種。
1、熱應(yīng)力
鑄件在凝固和冷卻過程中,不同部位因為不均衡的收縮而引起的應(yīng)力,稱熱應(yīng)力。熱應(yīng)力使冷卻較慢的厚壁處受拉伸,冷卻較快的薄壁處或表面受壓縮,鑄件的壁厚差別愈大合金的線收縮率或彈性模量愈大,熱應(yīng)力愈大。定向凝固時,因為鑄件各部門冷卻速度不一致,產(chǎn)生的熱應(yīng)力較大,鑄件易泛起變形和裂紋。
2、收縮應(yīng)力
鑄件在固態(tài)收縮時,因受鑄型、型芯、澆冒口等外力的阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力稱收縮應(yīng)力。、一般鑄件冷卻到彈性狀態(tài)后,收縮受阻都會產(chǎn)生收縮應(yīng)力。收縮應(yīng)力常表現(xiàn)為拉應(yīng)力。形成原因一經(jīng)避免(如鑄件落砂或去除澆口后)收縮應(yīng)力也隨之消之,因此收縮應(yīng)力是一種臨時應(yīng)力。但在落砂前,假如鑄件的收縮應(yīng)力和熱應(yīng)力共同作用其瞬間應(yīng)力大
于鑄件的抗拉強度時,鑄件會產(chǎn)生裂紋。
3、鑄件的裂紋與防止
當(dāng)鍛造內(nèi)應(yīng)力超過金屬的強度限時,鑄件便產(chǎn)生裂紋。裂紋是嚴峻的鍛造缺陷,需想法防止。裂紋按形成的溫度范圍分為熱裂和冷裂兩種。
A、熱裂
(1) 熱裂的產(chǎn)生
一般是在凝固末期,金屬處于固相線四周的高溫時形成的。其外形特征是裂痕短,縫隙寬,外形曲折,縫內(nèi)呈氧化顏色。鑄件結(jié)構(gòu)不公道,合金收縮大,型(芯)砂退讓性差以及鍛造工藝不公道等均可引發(fā)燒裂。鋼和鐵中的硫、磷降低了鋼和鐵的韌性,使熱裂傾向zengda。
(2)熱裂的防止
公道地調(diào)整合金成分(嚴格控制鋼和鐵中的硫、磷含量),公道地設(shè)計鑄件結(jié)構(gòu),采用同時凝固的原則和gaishan型(芯)砂的退讓性,都是防止熱裂的措施。
B、 冷裂
(1)冷裂的產(chǎn)生
冷裂是鑄件冷卻到低溫處于彈性狀態(tài)時所產(chǎn)生的熱應(yīng)力和收縮應(yīng)力的總和,假如大于該溫度下合金的強度,則產(chǎn)生冷裂。冷裂是在較低溫度下形成的,其裂痕細小,呈連續(xù)直線狀,縫內(nèi)干凈,有時呈稍微氧化色。壁厚差別大、外形復(fù)雜的鑄件,尤其是大而薄的鑄件易于發(fā)生冷裂。
(2) 冷裂的防止
凡是減小鍛造內(nèi)應(yīng)力或降低合金脆性的措施,都能防止冷裂的形成。例如:鋼和鑄鐵中的磷能明顯降低合金的沖擊韌性,增加脆性,輕易產(chǎn)生冷裂傾向,因此在金屬熔煉中需嚴格加以限制。
3、鑄件的變形與防止
如前所述,在熱應(yīng)力的作用下,鑄件薄的部門受壓應(yīng)力,厚的部門受拉應(yīng)力,但鑄件老是力圖通過變形來減緩其內(nèi)應(yīng)力。因此,鑄件常發(fā)生不同程度的變形。鑄件的變形往往使鑄件精度降低,嚴峻時可以使鑄件報廢,應(yīng)予防止。因鑄件變形是由鍛造應(yīng)力引起,減小和防止鍛造應(yīng)力的辦法,是防止鑄件變形的措施。