材料成型第二章分析.pptVIP

按应力存在的时间分类： 临时应力 - 在产生的应力原因被消除后，即消失的应力。这类应力有机械阻碍应力。 残余应力 - 产生应力的原因消除后，仍残留下来的应力。这类应力有热应力和相变应力。 §2-8 凝固成形的应用 2.铸造应力对铸件质量的影响 危害： 残余应力方向与零件工作应力方向一致，导致正常工作条件下产生裂纹，甚至断裂。 §2-8 凝固成形的应用 残余应力超过材料的屈服强度，导致零件变形，而成为废品。 ? ? ?f ?Y 0 §2-8 凝固成形的应用 残余应力超过材料的断裂强度，使零件在铸造后直接断裂，成为废品。 §2-8 凝固成形的应用 残余应力作用于工作在腐蚀介质中的零件，导致应力腐蚀。 §2-8 凝固成形的应用 优点： 残余压应力可减小零件工作时的拉应力产生预应力，增加两个铸件间的配合强度。 §2-8 凝固成形的应用 3. 铸造应力分析 a）热应力的形成： 以厚薄杆为例进行分析。 假设条件： 杆的起始冷却温度为Ti，最后冷却温度为Te=0℃ 杆冷却过程无相变，无机械阻碍 弹塑性转变临界温度为Tk 杆I、II间无热交换 I II §2-8 凝固成形的应用 热应力形成机理图解 ? ? “厚拉薄压”原则 I Tk T Ti 0 II III TI TII 塑性状态 弹性状态 ? ?1 ?2 ?3 I II ? ?0 l l3=1 0 I II III I II 实际长度 §2-8 凝固成形的应用 b）相变应力的形成： 相变应力可以是临时应力，也可以是残余应力。有残余相变应力时，应力方向与热应力方向相反。（为什么？） 合金相变温度低于临界温度Tk时，才有可能产生相变应力。 ? ? ? ? 热应力 相变应力 §2-8 凝固成形的应用 c）机械阻碍应力的形成： 机械阻碍应力属于临时应力。 机械阻碍应力与热应力方向是相同的，易于使铸件发生冷裂缺陷。 收缩方向 收缩方向 §2-8 凝固成形的应用 三类应力作用方向表 铸件部位 热应力 相变应力 机械阻碍应力 薄处（外部） - + + 厚处（内部） + - + 各种铸造应力作用方向 §2-8 凝固成形的应用 4.减少和消除残留应力的方法 减小铸件冷却过程中各部分的温差 在铸件厚壁部分放置冷铁或蓄热系数大的型砂 在铸件厚壁部分附近型砂中埋设钢管，管内通压缩空气或冷却水，强制冷却 内浇口开设在铸件较薄部分，促使同时凝固 铸件凝固后，在弹塑性转变温度以上扒去铸件厚实部分的型砂，加快冷却 提高浇注温度 改善铸型和型芯的退让性 §2-8 凝固成形的应用 自然时效： 将铸件露天长时间放置，促使应力松弛的方法。优点是成本低，缺点是生产周期长，占地面积大，消除应力不彻底。 人工时效： 将铸件加热到合金弹性状态的温度范围，保温一定时间后，缓慢冷却，使残余应力消除的方法。 c）消除铸造应力的方法 §2-8 凝固成形的应用 弹塑性转变温度 弹性转变温度 升温 保温 冷却 冷却 50~150℃/h 550~600℃ 3~6h 18~30℃/h 350℃ 60℃/h 出炉 150~200℃ 装炉 100~200℃ 0 时间 温度 灰铸铁人工时效工艺规范 时间 0 温度 §2-8 凝固成形的应用 共振法 常温下将铸件在共振频率下振动10?60 min，去除残余应力的方法。 特点：时间短，费用低，耗能小，结构轻便，易于操作，节省人力和资源，便于机械化和自动化。 §2-8 凝固成形的应用 感谢您的听课！ 时间 温度 0 TL 凝固开始点 凝固结束点 TS §2-7 金属及合金的凝固方式 2. 凝固温度场 S S S+L S+L L TL TS T 在铸件断面温度的分布 某时刻温度分布情况 问题：不同时刻的温度分布如何表示？能否用一张图表示清楚？ §2-7 金属及合金的凝固方式 3. 凝固动态曲线 §2-7 金属及合金的凝固方式 4. 凝固方式及影响因素 逐层凝固和糊状凝固 §2-7 金属及合金的凝固方式 S S S+L S+L L TL TS T 逐层凝固 糊状凝固 S S S+L TL TS T §2-7 金属及合金的凝固方式 从四个方面分析（作业） §2-7 金属及合金的凝固方式 5. 凝固方式与质量的关系 凝固范围 凝固范围窄 凝固范围宽 凝固方式 逐层凝固 糊状凝固 动态图特点 凝固始终点波范围窄 凝固始终点波范围宽 组织特点 表面细等轴晶+柱状晶（+中心等轴晶） 树枝发达的粗等轴晶 缺陷倾向 集中缩孔 缩松（分散性缩孔） 充填性能 好 差 所属金属及合金 纯金属、共晶成分合金、低碳钢、铝青铜、黄铜 铝铜合金、铝镁合金、镁合金、锡青铜、铅青铜、高碳钢、球