鑄造鑄造應(yīng)力

第4節(jié)鑄造應(yīng)力一、概述在鑄件凝固冷卻過程中，因結(jié)構(gòu)、相變使收縮受到阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力，稱為鑄造應(yīng)力。

按形成原因分類：熱應(yīng)力

–鑄件在冷卻過程中，由于各部分冷卻速度不一致，造成收縮量不一致，彼此制約的結(jié)果，所形成的應(yīng)力；相變應(yīng)力

–鑄件冷卻過程中發(fā)生固態(tài)相變的時(shí)間不一致，體積和長度變化的時(shí)間也不一致，彼此制約，形成的應(yīng)力；機(jī)械應(yīng)力

–鑄件冷卻收縮過程中，線收縮受到機(jī)械阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力?？蛐舞T件中的動(dòng)態(tài)應(yīng)力分析二、鑄件中的熱應(yīng)力影響殘余熱應(yīng)力的因素合金性質(zhì)方面（1）彈性模量（2）膨脹系數(shù)（3）合金的熱導(dǎo)率鑄型性質(zhì)蓄熱系數(shù)大，導(dǎo)致溫差大，殘余壓力大澆注溫度鑄件結(jié)構(gòu)三、鑄件冷卻過程中的相變應(yīng)力可分為臨時(shí)應(yīng)力和殘余應(yīng)力當(dāng)薄壁部分發(fā)生固態(tài)相變時(shí)，厚壁部分還處于塑性狀態(tài)，最終產(chǎn)生殘余應(yīng)力當(dāng)薄壁部分發(fā)生固態(tài)相變時(shí)，厚壁部分處于彈性狀態(tài)，產(chǎn)生臨時(shí)應(yīng)力，最后消失。四、機(jī)械阻礙應(yīng)力由于收縮受到來自鑄件外部機(jī)械阻礙而產(chǎn)生，表現(xiàn)為臨時(shí)應(yīng)力。機(jī)械阻礙的來源大致有以下幾個(gè)方面：

(1)鑄型和型芯有較高的強(qiáng)度和較低的退讓性。

(2)砂箱內(nèi)的箱檔和型芯內(nèi)的芯骨。

(3)設(shè)置在鑄件上的拉桿，防裂筋，分型面上的鑄件飛邊。

(4)澆冒口系統(tǒng)以及鑄件上的一些突出部分。由于鑄型和型芯阻礙而產(chǎn)生的機(jī)械阻礙應(yīng)力，都是拉伸應(yīng)力，故與鑄件厚部或鑄件內(nèi)部的殘余熱應(yīng)力符號(hào)相同，而與鑄件薄部或外部殘余熱應(yīng)力的符號(hào)相反，因此，冷裂容易在鑄件厚部和內(nèi)部產(chǎn)生。綜合上述可見，鑄造應(yīng)力是熱應(yīng)力、相變應(yīng)力以及機(jī)械阻礙應(yīng)力的總和。在某一瞬間，一切應(yīng)力的總和大于金屬在該溫度下的強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件就要產(chǎn)生裂縫。五、減少及消除殘余應(yīng)力的方法（一）減小措施和途徑（1）合金方面：選擇彈性模量和熱膨脹系數(shù)小的合金材料。（2）鑄型方面：提高鑄型、型芯退讓性；減小鑄型的摩擦力；減小鑄件冷卻過程中的溫度差。（3）澆注條件：內(nèi)澆口、冒口位置要使鑄件各部溫度均勻；（4）鑄件結(jié)構(gòu)：減小壁厚差，合理過渡，熱節(jié)小而分散。（二）消除鑄件殘余應(yīng)力的方法1.自然時(shí)效鑄件放在露天，經(jīng)數(shù)日至半年以上，應(yīng)力慢慢消失。2.人工時(shí)效鑄件加熱到彈塑性狀態(tài)，保溫一定時(shí)間，使應(yīng)力消失，緩冷至室溫。注意：加熱、冷卻速度、保溫時(shí)間的確定3.共振時(shí)效調(diào)整振動(dòng)頻率，使鑄件在具有共振頻率的激振力作用下獲得相當(dāng)大的振動(dòng)能量。使鑄件中的殘余應(yīng)力逐步松弛消失。同時(shí)，晶格畸變恢復(fù)，應(yīng)力消失。第5節(jié)鑄造變形

防止鑄件產(chǎn)生變形的措施：提高鑄型剛度，加大壓鐵重量，減小變形；控制打箱時(shí)間；采取反變形措施；設(shè)置防變形箱（拉箱）；改變鑄件結(jié)構(gòu)；冷裂是鑄件中應(yīng)力超出合金的強(qiáng)度極限而產(chǎn)生的。冷裂往往出現(xiàn)在鑄件受拉伸的部位，特別是有應(yīng)力集中的地方。第六節(jié)冷裂紋溫度：較低溫度下產(chǎn)生；宏觀：發(fā)亮、金屬光澤的脆斷特征；裂口寬度0.001～0.01mm.

微觀：一般晶間（或沿晶）斷裂；冷裂紋的特征：要防止鑄件產(chǎn)生變形和冷裂最根本的辦法還是從防止鑄件產(chǎn)生鑄造應(yīng)力入手，或?qū)㈣T造應(yīng)力減少至最小程度。前面所述的防止鑄造應(yīng)力的方法都可以應(yīng)用于防止變形和冷裂的產(chǎn)生。此外，從