材料成形艺原理第十三章 铸造应力.ppt

三、防制措施 ??? 铸件产生冷裂和变形的原因是冷却过程中铸件各部分冷却速度不一致。因此，前面所述防止铸件产生铸造应力的方法都可用于防止铸件产生变形和冷裂。 ??? 从工艺上防止变形还可以采取以下措施： ??? (1) 提高铸型刚度，加大压铁重量可以减小铸件的挠曲变形量。 ??? (2) 控制铸件打箱时间。 过早打箱，铸件温度高，在空气中冷却会加大内外温差，以致引起变形和开裂。 适当延长打箱时间，可避免开裂和减小变形，但对于某些结构复杂的铸件，因铸型或型芯溃散性差，会引起冷裂。对易变形的重要铸件，可采用早打箱，并立即放入炉内保温缓冷的工艺。 ??? (3) 采取反变形措施。 在模样上做出与铸件残余变形量相等，方向相反的预变形量，按该模样生产铸件，铸件经冷却变形后，尺寸和形状刚好符合要求。 例如图9—23a所示的皮带轮，常产生如图9—23b所示的残余变形，在机械加工时，A处加工量不足，而B处加工后轮缘过薄。 采用图9—24所示的反变形(即假曲率)，即可消除上述缺陷。  4) 设置防变形筋。 防变形筋能承受一部分应力，可防止变形。待铸件热处理后再将防变形筋去除。图9—25所示的铸件是以防变形筋保证A、B、C三点之间的尺寸(虚线所示为防变形筋)。条件许可时，可用浇注系统兼起防变形筋的作用，以节约金属。图9—26a所示的铸件常产生如图9—26b所示的变形，加防变形筋后(图9—26c)，即消除了变形。 ??? (5) 改变铸件的结构，采用弯形轮幅代替直轮幅，减小阻力，防止变形。 结 束 b)化学成分与晶间层形态 ??? 热裂纹的产生与晶间层性质密切相关。晶界上存在易熔第三相且铺展为液膜时，热裂倾向显著增大；若呈球状，热裂倾向性则显著减小。 例如，在铸钢中，当S，Mn含量满足[％Mn] ／[％S]6.7时，硫化物呈球状，热裂倾向明显减轻。 (c)晶粒形状及尺寸 ??? 晶粒越粗大，柱状晶方向越明显，产生热裂的倾向性就越大。 这是由于晶粒粗大，晶间的结合力低，而柱状晶的晶间强度又低于等轴晶。某些合金钢铸件往往具有粗大的柱状晶组织，故容易产生热裂纹。 (d)合金的收缩量和相变 ??? 合金的收缩量越大，则越容易产生热裂纹。灰铸铁在凝固过程中发生石墨化膨胀，所以灰铸铁不易产生热裂，而可锻铸铁和铸钢件热裂倾向性较大。 (2)铸型方面的影响 ??? 铸型阻力的大小主要决定于铸型的退让性，湿型的退让性比干型好，采用湿型生产铸件热裂倾向性小。所有有机粘结剂型砂都有很好的退让性，故可以减轻铸件产生热裂的倾向性。 ??? ??? 铸件产生热裂的倾向性还与铸型退让的时刻有关。 例如，粘土砂加热到1250℃以上有较好的退让性(图9-16)，如果型砂受热而引起的抗压强度达最大值的时刻恰好与铸件凝固即将结束的时刻相吻合，产生热裂的可能性最大。 所以采用粘土砂制造薄壁件的型芯时应注意改善型芯的退让性。砂箱的箱档和芯骨离铸件太近，会加大铸件收缩阻力，铸件容易产生热裂。 3)浇注条件方面的影响 ??? (a)浇冒口系统 ??? 靠近浇冒口部位温度高，冷却速度较慢，易产生集中变形，故易形成热裂。 因此，为防止铸件产生缩孔而采用顺序凝固原则时，则要根据合金的特点和可能出现的缺陷(热裂纹)综合考虑。 ??? 浇冒口的布置也可能造成铸件收缩时的机械阻碍，导致铸件产生热裂(图9—17)。铸件的披缝也会阻碍铸件收缩，引起热裂。 (b)浇注工艺 ??? 浇注工艺对热裂倾向性的影响没有一个简单的规律。 ??? 提高浇注温度可减轻薄壁铸件的热裂倾向。 一方面，增大了高温对铸型材料的热作用时间，使之失去强度，提高铸型的退让性； 另一方面，降低了铸件收缩速度和集中变形程度。 但对于厚大铸件，浇注温度过高，会使铸件晶粒粗大，晶间结合力降低，增加热裂的倾向性。??? ??? 浇注速度是通过改变铸件的温度分布影响热裂的。 对于薄壁件，加快填充速度，可防止局部过热；对于厚壁铸件，则要求尽可能减小浇注速度。 (4)铸件结构的影响 ? 铸件结构设计不合理，在尖角处容易产生应力集中，热裂则容易在这些部分产生。 例如，铸件两壁直角相交，两壁十字相交或相交处圆角过小，在交接处容易产生热裂(图8—18a)，若改用图(9—18b)所示的圆弧形过渡，则可消除热裂纹。 铸件厚薄不均，各处冷却速度不同，温度分布极不均匀，厚大部分产生较大的集中变形，容易产生热裂纹。 ??? 浇冒口开设不当，或由于结构原因，铸件收缩严重受阻碍，则增大铸件收缩应力，在热节处产生过大的集中变形