天工機(jī)械專注機(jī)械設(shè)備鑄造行業(yè)設(shè)備生產(chǎn)，對于鑄件應(yīng)力的產(chǎn)生及分類我們整理了一些資料分享給大家：
鑄件在凝固之后的冷卻過程中，不斷產(chǎn)生固態(tài)線收縮，有些合金還會發(fā)生固態(tài)相變，造成膨脹或收縮，這些都使得鑄件的體積和外形發(fā)生變化。如果這種變化受到阻礙，便會在鑄件中產(chǎn)生應(yīng)力，也就是鑄造應(yīng)力。鑄造應(yīng)力不是由外加載荷產(chǎn)生的，而是由鑄造本身原因造成的。一般鑄造應(yīng)力就殘留在鑄件內(nèi)部，如不經(jīng)過消除應(yīng)力處理，會削弱鑄件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時可使鑄件在機(jī)械加工后尺寸發(fā)生改變。鑄造應(yīng)力根據(jù)形成原因不同可分為熱應(yīng)力、相變應(yīng)力、收縮（機(jī)械阻礙）應(yīng)力三種。鑄造應(yīng)力可能是暫時的，也可能是殘留的，當(dāng)產(chǎn)生這種應(yīng)力的原因被消除，應(yīng)力消失，這種應(yīng)力稱為臨時應(yīng)力；如原因消除后應(yīng)力仍然存在，則稱為殘留應(yīng)力。因此，減少鑄件冷卻過程中產(chǎn)生的鑄造應(yīng)力，應(yīng)設(shè)法減少鑄件冷卻過程中各部分的溫差和改善鑄型和砂芯的退讓性。鑄件中的殘留應(yīng)力可以采取措施加以消除。
減少鑄件應(yīng)力的措施
一、為能減少鑄造熱應(yīng)力，除了力求鑄件壁厚均勻，結(jié)構(gòu)合理外，從工藝上可采取以下措施減少鑄件冷卻過程中各部分的溫差：
1．在鑄件厚實(shí)部分放置冷鐵或蓄熱系數(shù)較大的型砂如碳素砂、鎂砂等，加快這些部分的冷卻速度。
2．在鑄件厚大部分附近的型砂中埋設(shè)鋼管，管內(nèi)通壓縮空氣或水進(jìn)行強(qiáng)制冷卻；如大型鑄件地坑造型時，在厚實(shí)部分放置冷鐵，并在冷鐵下方再放置冷卻器進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。
3．鑄件凝固后，在達(dá)到彈性狀態(tài)以前，去掉鑄件厚實(shí)部分的型砂或砂芯，使之暴露于空氣中快速冷卻，甚至吹壓縮空氣或澆水進(jìn)一步加速其冷卻。
4．將內(nèi)澆口開在鑄件較薄部分，使鑄件各部分的冷卻速度趨于一致。
5．提高鑄型溫度，使整個鑄件緩慢冷卻，以減少鑄件各部分的溫差。
6．確定合理的落砂規(guī)范，使鑄件在型中冷卻到合適的溫度然后再落砂。
一般鑄鐵件落砂溫度在400～500℃之間，較復(fù)雜、容易變形的鑄件落砂溫度在200～300℃。鑄鋼件落砂溫度比鑄鐵件提高約100 ℃。當(dāng)鑄件在地坑中澆注時，由于散熱條件差，在地坑中停留的時間比在砂箱中延長20％～30%。
7．對于要求冷卻十分緩慢的鑄件，可以在紅熱狀態(tài)下開箱，并盡快裝人預(yù)先加熱到500～600℃的保溫爐或炯火坑中，使鑄件各部分溫度趨于一致，然后隨爐緩冷到200～250℃出爐。
二、冷卻后的鑄件若殘留有較大的內(nèi)應(yīng)力，或?qū)Τ叽绶€(wěn)定性要求較高的鑄件，可用消除內(nèi)應(yīng)力的方法處理。
1．自然時效。將鑄件露天放置半年至一年多，可以自然但非常緩慢地變形，使殘留應(yīng)力松弛或大部分消除。雖然不需要任何附加設(shè)備，但生產(chǎn)周期長占地面積大，而且消除殘留應(yīng)力不徹底。但這種方法時間久，效率低，不能滿足市場需求，已經(jīng)逐漸被淘汰。
2．加熱時效。將鑄件加熱到合金的彈塑性狀態(tài)的溫度范圍，保持一段時間，待應(yīng)力消失后，再緩慢冷卻到常溫。這種方法工藝復(fù)雜，需要根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)、材料等進(jìn)行不用的冷卻溫度、冷卻速度、保溫時間等參數(shù)的選擇，一個參數(shù)處理不好就會導(dǎo)致去應(yīng)力失敗，甚至降低強(qiáng)度。
3.振動時效。將工件安置到平臺上進(jìn)行振動時效處理30-40min，可以消除30%以上的應(yīng)力，能有效降低應(yīng)力峰值，有效防止變形。這種方法周期短、靈活性好、環(huán)保無污染，還會增強(qiáng)工件強(qiáng)度，是值得推廣使用的一種方法。
振動時效處理現(xiàn)場
一般情況下，應(yīng)力消除是在零件粗切削加工以后進(jìn)行的，這既有利于原有殘留應(yīng)力的消除，又可以避免時效后的鑄件經(jīng)粗加工時產(chǎn)生新的殘留應(yīng)力。時效爐爐溫均勻與否，對消除原殘留應(yīng)力和不再形成新的殘留應(yīng)力有很大關(guān)系。時效爐的溫度差應(yīng)盡可能小。
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