你的位置:首页 > 新闻中心 > 行业新闻

北京机械加工厂分析影响铸造应力的因素

北京机械加工厂分析影响铸造应力的因素


铸件在凝固和冷却过程中,所受的应力为热应力、相变应力和机械阻碍应力的代数和。此应力值大于金属在该温度下的强度,铸件就会产生裂纹。 


机械阻碍应力一般在铸件落砂后即消失,是临时应力。残留应力往往是热应力和相变应力。残留应力与下列因素有关: 


1、金属性质方面     


(1) 金属的弹性模量越大,铸件中的残余应力就越大。例如,铸钢、白口铁和球铁的残余应力比灰口铸铁的大,原因之一是与金属的弹性模量有关(表9—1)。 

(2) 铸件的残余应力与合金的自由线收缩系数成正比。图9—2是几种材料从0—600℃的线膨胀曲线。当其它条件相同时,奥氏体不锈钢由于α值大,其残余应力比铁素体不锈钢的要大50%。 

(3) 合金的导热系数直接影响铸件厚薄两部分的温差值。合金钢比碳钢具有较低的导热性能,因此在其它条件相同时,合金钢具有较大的残余应力。 


    相变对残余应力的影响表现在以下两个方面: 


    a) 相变引起比容的变化, 

    b) 相变热效应改变铸件各部分的温度分布。 


2、铸型性质方面 


    铸型蓄热系数越大,铸件的冷却速度越大,铸件内外的温差就越大,产生的应力则越大。金属型比砂型容易在铸件中引起更大的残余应力。  


    3、浇注条件 


    提高浇注温度,相当于提高铸型的温度,延缓了铸件的冷却速度,使铸件各部分温度趋于均匀,因而可以减小残余应力。 


   4、铸件结构 


    铸件壁厚差越大,冷却时厚薄壁温差就越大,引起的热应力则越大。


四、减小应力的途径 


    减小铸造应力的主要途径是针对铸件的结构特点在制定铸造工艺时,尽可能地减小铸件在冷却过程中各部分的温差,提高铸型和型芯的退让性,减小机械阻碍。可采用以下具体措施: 


    1、合金方面   


    在零件能满足工作条件的前提下,选择弹性模量和收缩系数小的合金材料。 


    2、铸型方面  


    为了使铸件在冷却过程中温度分布均匀,可在铸件厚实部分放置冷铁,或采用蓄热系数大的型砂,也可对铸件特别厚大部分进行强制冷却,即在铸件冷却过程中,向事先埋没在铸型内的冷却器吹入压缩空气或水气混合物,加快厚大部位的冷却速度。也可在铸件冷却过程中,将铸件厚壁部位的砂层减薄。 


    预热铸型可减小铸件各部分的温差。在熔模铸造中,为了减小铸造应力和裂纹等缺陷,型壳在浇注前被预热到600~900℃。 


    为了提高铸型和型芯的退让性,应减小砂型的紧实度,或在型砂中加入适量的木屑、焦炭等,采用壳型或树脂砂型,效果尤为显著。 


    采用细面砂和涂料,可以减小铸型表面的摩擦力。