铸造铸造应力.pptVIP

第4节 铸造应力 一、概述 在铸件凝固冷却过程中，因结构、相变使收缩受到阻碍而产生的应力，称为铸造应力。 按形成原因分类： 热应力 – 铸件在冷却过程中，由于各部 分冷却速度不一致，造成收缩量不一致， 彼此制约的结果，所形成的应力； 相变应力 – 铸件冷却过程中发生固态相变的时 间不一致，体积和长度变化的时间也不一 致，彼此制约，形成的应力； 机械应力 – 铸件冷却收缩过程中，线收缩受到 机械阻碍而产生的应力。 影响残余热应力的因素 合金性质方面 （1）弹性模量 （2）膨胀系数 （3）合金的热导率 铸型性质 蓄热系数大，导致温差大，残余压力大 浇注温度 铸件结构 三、铸件冷却过程中的相变应力 可分为临时应力和残余应力 当薄壁部分发生固态相变时，厚壁部分还处于塑性状态，最终产生残余应力 当薄壁部分发生固态相变时，厚壁部分处于弹性状态，产生临时应力，最后消失。 四、机械阻碍应力 由于收缩受到来自铸件外部机械阻碍而产生，表现为临时应力。 由于铸型和型芯阻碍而产生的机械阻碍应力，都是拉伸应力，故与铸件厚部或铸件内部的残余热应力符号相同，而与铸件薄部或外部残余热应力的符号相反，因此，冷裂容易在铸件厚部和内部产生。 综合上述可见，铸造应力是热应力、相变应力以及机械阻碍应力的总和。在某一瞬间，一切应力的总和大于金属在该温度下的强度极限时，铸件就要产生裂缝。 五、减少及消除残余应力的方法 （一）减小措施和途径 （1）合金方面：选择弹性模量和热膨胀系数小的合金材料。 （2）铸型方面：提高铸型、型芯退让性；减小铸型的摩擦力 ；减小铸件冷却过程中的温度差。 （3）浇注条件 ：内浇口、冒口位置要使铸件各部温度均匀； （4）铸件结构：减小壁厚差，合理过渡，热节小而分散 。 （二）消除铸件残余应力的方法 1.自然时效 铸件放在露天，经数日至半年以上，应力慢慢消失 。 2. 人工时效 铸件加热到弹塑性状态，保温一定时间，使应力消失，缓冷至室温。 注意：加热、冷却速度、保温时间的确定 3. 共振时效 调整振动频率，使铸件在具有共振频率的激振力作用下获得相当大的振动能量。使铸件中的残余应力逐步松弛消失。同时，晶格畸变恢复，应力消失。 第5节 铸造变形 防止铸件产生变形的措施： 提高铸型刚度，加大压铁重量，减小变形； 控制打箱时间； 采取反变形措施； 设置防变形箱（拉箱）； 改变铸件结构； 冷裂是铸件中应力超出合金的强度极限而产生的。冷裂往往出现在铸件受拉伸的部位，特别是有应力集中的地方。 要防止铸件产生变形和冷裂最根本的办法还是从防止铸件产生铸造应力入手，或将铸造应力减少至最小程度。前面所述的防止铸造应力的方法都可以应用于防止变形和冷裂的产生。此外，从工艺方法上防止变形还可以采取一下措施： （1）反变形措施； （2）改变铸件结构； （3）控制铸件打箱时间； （4）在铸造应力集中的部位设置拉筋。 材料科学与工程 金属凝固学 框形铸件中的动态应力分析 二、铸件中的热应力 机械阻碍的来源大致有以下几个方面： (1)铸型和型芯有较高的强度和较低的退让性。 (2)砂箱内的箱档和型芯内的芯骨。 (3)设置在铸件上的拉杆，防裂筋，分型面上的铸件飞边。 (4)浇冒口系统以及铸件上的一些突出部分。 第六节 冷裂纹 温度：较低温度下产生； 宏观：发亮、金属光泽的脆断特征； 裂口宽度0.001～0.01mm. 微观：一般晶间（或沿晶）断裂； 冷裂纹的特征： * * 材料科学与工程 金属凝固学