1.2.3-铸造应力、变形与裂纹解析

内容回顾§1-2金属液态成形的基本原理2)合金的充型能力3)金属的凝固方式1）合金的流动性纯金属及共晶成分合金灰铸铁最好，铸钢最差流动性浇注条件铸型条件逐层凝固糊状凝固中间凝固本节内容§1-2金属液态成形的基本原理4)金属的收缩液态收缩凝固收缩固态收缩缩孔、缩松铸造内应力、变形和裂纹化学成分浇注温度铸件结构铸型条件影响因素铸造缺陷1、铸造内应力§1-2金属液态成形的基本原理1）铸造内应力的种类2）铸造内应力的形成原理3）铸造内应力的预防1.2.3铸造内应力、变形及裂纹铸件冷却受约束瞬时应力与应变完全冷却后残余应力与变形铸造内应力——铸件固态收缩受到阻碍产生的内部应力。1、铸造内应力1.2.3铸造内应力、变形及裂纹铸件温度变化热收缩热应力（自身约束）机械应力（外部约束）固态相变（伴随比容变化）受阻受阻相变应力1）铸造内应力的种类1.2.3铸造内应力、变形及裂纹a）热应力铸件在凝固和冷却过程中，不同部位由于不均衡的收缩而引起的应力。b）机械应力铸件在固态收缩时，因受到铸型、型芯、浇冒口等外力的阻碍而产生的应力。c）固态相变应力铸件由于冷却时发生的固态相变，各部分体积发生不均衡变化而引起的应力(如A—P转变时体积会增大)。1、铸造内应力1）铸造内应力的种类1.2.3铸造内应力、变形及裂纹2）铸造热应力的形成热应力的形成分布规律：铸件厚壁或心部受拉伸；薄壁或表层受压缩。“＋”为拉应力；“－”为压应力。1.2.3铸造内应力、变形及裂纹2）铸造热应力的形成热应力的形成铸件厚壁或心部受拉伸；薄壁或表层受压缩。1.2.3铸造内应力、变形及裂纹2）铸造热应力的形成应力分布举例1.2.3铸造内应力、变形及裂纹3）机械应力的形成1.2.3铸造内应力、变形及裂纹4）铸造内应力的预防a）采用同时凝固的原则同时凝固是指通过设置冷铁、布置浇口等工艺措施，使铸件温差尽量变小，基本实现铸件各部分在同一时间凝固，可有效降低热应力。1.2.3铸造内应力、变形及裂纹4）铸造内应力的预防预防热应力预防机械应力消除残余应力b）提高铸型温度（对铸型进行预热）c）铸件壁厚设计均匀d）改善铸型和型芯的退让性e）进行去应力退火2、铸件的变形1.2.3铸造内应力、变形及裂纹1)铸件变形的形式:铸件的变形包括铸件凝固后所发生的变形以及随后的切削加工变形。2、铸件的变形1.2.3铸造内应力、变形及裂纹1)铸件变形的形式:厚大受拉易内凹；薄处受压易外凸；床身铸件变形2、铸件的变形1.2.3铸造内应力、变形及裂纹1)铸件变形的形式思考铸件如何变化？a)对铸件中心钻孔；b)外圈加工一层，使外径减小后；c)侧边铣削掉一层；2、铸件的变形1.2.3铸造内应力、变形及裂纹1)铸件变形的形式1.2.3铸造内应力、变形及裂纹2)铸件变形的预防措施2、铸件的变形a)采用反变形法可在模样上做出与铸件变形量相等而方向相反的预变形量来抵消铸件的变形，此种方法称为反变形法。1.2.3铸造内应力、变形及裂纹2)铸件变形的预防措施b)进行去应力退火铸件机加工之前应先进行去应力退火，以稳定铸件尺寸，降低切削加工变形程度。联想：机床床身铸造后要进行什么处理？1.2.3铸造内应力、变形及裂纹2)铸件变形的预防措施c)设置工艺肋为了防止铸件的铸态变形，可在容易变形的部位设置工艺肋。3、铸件的裂纹1）铸件裂纹的形式铸件的收缩，在铸件中产生了铸造内应力，当铸造内应力增大到大于某一时刻材料的抗拉强度时，就会出现裂纹。a)热裂纹：热裂纹是在凝固末期高温下形成的裂纹，是在应力与致脆因素的共同作用下，使材料的原子结合遭到破坏，在形成新界面时产生缝隙。热裂裂纹一般沿晶界产生和发展，其外形曲折短小，裂纹缝内表面呈氧化色；1.2.3铸造内应力、变形及裂纹裂纹是可以引发灾难性事故的、危害最大的一类缺陷。热裂纹的形成：主要因素：⑴合金性质结晶区间越宽、含硫量高易裂。⑵铸型阻力注意型砂的退让性。1.2.3铸造内应力、变形及裂纹1）铸件裂纹的形式b)冷裂——是铸件凝固后冷却到弹性状态时，局部铸造应力超过材料强度极限而引起的开裂。冷裂常常出现在铸件形状复杂受拉伸处，特别是应力集中部位。壁厚不均匀、形状复杂的大型铸件容易产生冷裂纹。铸件尖角部位的裂纹冷裂裂纹穿晶断裂，裂纹细小，外形呈连续直线状或圆滑曲线状，裂纹缝内干净，有时呈轻微氧化色。1.2.3铸造内应力、变形及裂纹2）铸件裂纹的预防措施a)改善铸型的退让性；1.2.3铸造内应力、变形及裂纹b)金属在熔炼过程中，应严格控制有可能扩大金属凝固温度范围元素的加入量及钢铁中的硫、磷含量。c)减小铸造应力；d)设计结构时避免应力集中；本节内容回顾：重点：铸造内应力的分布、形成及预防，变形和裂纹的预防；难点：铸造热应力的形成及分布规律，铸件的变形规律——需理解！1.2.3铸造内应力、变形及裂纹