铸件应力
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铸件应力的实例教程
球墨铸铁和其他材料铸件一样，在成形过程中，因铸件不同部位冷速差异以及相变体积变化等原因使铸件内部产生应力。此外，采用抛丸方法清理铸件，以及铸件机械加工时马具的切削力和零件加紧力也会使铸件产生附加内应力。球墨铸铁件在生产过程中产生内应力是不可避免的。铸件的内应力在无约束的环境中会逐渐释放。释放时会使铸件尺寸和形状发生变化。而在有约束条件下（例如用螺丝钉或其他方式把铸件固定），将会在铸件内产生新的内应力导致球墨铸铁件内应力水平提高，甚至使铸件受到损伤。铸件使用前进行消减内应力处理，可显著降低残余内应力水平。
消减铸件内应力可以采用时效处理。按照处理方式不同，有自然时效处理、震动时效处理或消减内应力退火处理。自然时效处理需把铸件露天放置，历经寒暑，使铸件内应缓慢释放。这种处理方法耗时较长，但是内应力消减比较彻底。机床导轨一类加工后需要长期保持精密尺寸的铸件常采用这种时效处理方法。
震动时效是一种机械式消减内应方法。处理时把激振块固定于铸件，调整振动源使激振块产生与铸件频率相同的震动频率，从而产生共振。铸件金属晶格不断吸收振动能量，并通过矫正晶格畸变等方式使铸件内应力释放出来。振动时效处理所需的时间远少于自然时效处理，一般只需要几十分钟。能耗较少，应力消减迅速。
当前许多工厂采用热处理消减球墨铸铁件内应力。处理规范如下：铸件装入温度不超过200摄氏度的热处理炉后，以100摄氏度每小时速度加热到560—580摄氏度，开始进行保温。保温过程促使铸件由弹性状态改变为塑性状态。使铸件内部应力自由释放，达到消减内应力目的。合理的保温时间需视铸件厚度及复杂程度而定，一般为3—6小时。图8—3显示加热温度和保温时间对消减残余内应力效果的影响。600摄氏度保温虽可消除85%--90%残余内应力，但会使部分共析渗碳体分解或球化。
展开 铸件较大时可能会产生热裂、铸件内应力较大，易造成变形而影响铸件外形尺寸。
（2）清砂：要获得表面光洁度好的铸件，小活件可以通过清理滚筒去除表面的砂子。大活件进行抛丸处理去除表面的砂子。非加工表面的粘砂必须清理干净，以防止在装入成品内运动时脱落后进入轴承室内，对轴承的使用造成不良影响。
（3）时效处理：一般的铸件都要进行时效处理，以减小铸件内应力获得良好的性能。
（4）检验过程的控制：通过检验，反馈铸件的缺陷，查找并分析原因，及时采取措施，以减少铸件缺陷的产生。
通过以上环节控制，使铸件成为合格产品，要求每个过程相互配合，相互协调，只有注重细节才能较好的控制和提高每个过程的质量，才能保证铸件的质量。
展开 一、退火
①去应力退火
为了消除铸件的残留应力，稳定几何尺寸，减少或消除切削加工后产生的畸变，需要对铸件进行去应力退火。
去应力退火的确定，必须考虑铸铁的化学成分。普通灰铸铁当温度超过550℃时，即可能发生部分渗碳体的石墨化和粒化，使强度和硬度降低。当含有合金元素时，渗碳体开始分解的温度可提高到650℃左右。
通常，普通灰铸铁去应力退火温度以550℃为宜，低合金灰铸铁为600℃，高合金灰铸铁可提高到650℃，加热速度一般选用60-120℃。保温时间决定加热温度，铸件的大小和结构复杂程度以及对消除应力程度的要求。下图为不同退火温度下保温时间与残留应力的关系:
铸件去应力退火的冷却速度必须缓慢，以免产生二次应力，冷却速度一般控制在20-40℃/h，冷却到150-200℃以下，可出炉空冷。一些灰铸铁件的去应力退火规范如下表所示：
2.石墨化退火
灰铸铁件进行石墨化退火是为了降低硬度，改善可加工性，提高铸铁的塑性和韧性。若铸件中不存在共晶渗碳体或其数量不多时，可进行低温石墨化退火；当铸件中共晶渗碳体数量较多时，需进行高温石墨化退火。
（1）低温石墨化退火。铸铁低温退火时会出现共析渗碳体石墨化与粒化，从而使铸铁硬度降低，塑性增加。灰铸铁低温石墨化退火工艺是将铸件加热到稍低于Ac1下限温度，保温一段时间使共析渗碳体分解，然后随炉冷却，其工艺曲线如下图：
（2）高温石墨化退火。
展开 （2）合理的工艺：操作者要严格按工艺过程进行操作，历求铸件结构使模样制造简单方便，使分型面数目少，具有拔模斜度，砂芯数量要少，有合理的壁厚，连接处要有过渡。选择合理的浇注系统，使铸件顺序凝固，以得到组织均匀的铸件。
（3）合箱：合箱是一个不可忽视的重要环节，铸型表面的浮砂要清理干净，按印记对合，注意错箱量，是减少铸件偏箱的重要手段。
（4）下芯：下芯时要平稳，清理浮砂。砂芯的位置要放置好以防偏芯的产生。
（5）烘干：对于干模造型烘干工艺，要按操作规程进行操作，烘干时间为8h以上，以防因烘干不透而造成砂、气孔等缺陷。
4.检验平台铸造浇注过程的控制
通过以上环节的准备，就可进行浇注。浇注前要对铸水进行孕育和扒渣处理。在浇注过程中要不断流、平稳，以避免冲砂而形成砂眼。跑火时要及时堵住漏铸水的部位，并补足铸水，以减少冷隔、浇不足等缺陷。
5.检验铸铁平板铸造清理过程的控制
清理过程是铸件冷却后从铸型中清理铸件，以获得表面无缺陷的铸件。
（1）落砂：铸件必须经过充分冷却才能扒出铸型，一般要求不小于3h。如果时间过短，会发生表面激冷而使硬度较高造成切削困难。铸件较大时可能会产生热裂、铸件内应力较大，易造成变形而影响铸件外形尺寸。
（2）清砂：要获得表面光洁度好的铸件，小活件可以通过清理滚筒去除表面的砂子。大活件进行抛丸处理去除表面的砂子。非加工表面的粘砂必须清理干净，以防止在装入成品内运动时脱落后进入轴承室内，对轴承的使用造成不良影响。
（3）时效处理：一般的铸件都要进行时效处理，以减小铸件内应力获得良好的性能。
（4）检验过程的控制：通过检验，反馈铸件的缺陷，查找并分析原因，及时采取措施，以减少铸件缺陷的产生。
展开 呋喃树脂中糠醇的含量越高(氮含量越低)，铸件的热裂倾向越大，因为糠醇提高了树脂的热分解温度，降低了树脂的热分解速度，从而降低了砂型或砂芯的溃散性，使砂型或砂芯更加阻碍铸件收缩，造成铸件热裂倾向加重。由于铸钢凝固时液一固两相区的区间较宽，因此呋喃树脂砂铸钢时更易产生热裂缺陷，尤其是框架结构件。
3、用呋喃树脂砂时，采用对甲苯磺酸作催化剂会增硫，从而加大热裂倾向性。高温金属凝固时产生的收缩受到砂芯(型)较大的阻力，使铸件产生应力和变形，而合金表面增硫，又降低了抗热裂的能力。当应力或变形超过合金在该温度下的强度极限或变形能力时，就会形成热裂。
为使树脂砂，尤其呋喃树脂砂避免或减少热裂，可采取以下几个方面的措施：
1、合金方面
(1)控制铸件的含硫量，宜在0.03%以下，并且避免铸件中出现Ⅱ型硫化物。(铸钢件中的硫化物呈三种形态，即Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型，其中Ⅱ型的硫化物沿晶界分布，呈断续状，容易引起铸件热裂。)通过调整锰硫比来改变硫的分布型态。
(2)对于碳钢件，应使S+P≤0.07%，因为硫与磷的叠加作用，使热裂倾向性增加。
(3)用A1脱氧时，应将铝的残留量A1残留控制≤0.1%;过高的A1残量，有利于形成A12S3，甚至可能形成A1N，使钢的断口呈现“岩石状”，大大降低铸钢件的抗热裂能力。
(4)使钢的晶粒能细化。如在钢液中加入稀土和硅钙，既可脱氧、脱硫，又可以细化晶粒。对NiCrMoV钢的测定表明：在相同的条件下，经稀土+硅钙处理的钢液，较之未处理的钢液，其抗裂能力高2倍以上。
2、铸造工艺方面
(1)在满足铸件的充填性的要求时，尽量降低钢液的浇注温度。对0.19%C的碳钢，在1550℃时浇注比在1600℃时浇注，其抗热裂能力几乎高一倍。
(2)对于薄壁铸件，宜采用较高的浇注速度。
展开 铸件应力的问答
铝合金铸造以及铸造工艺
在薄壁处形成压应力，导致在铸件中残留应力。 ②相变应力 相变应力是由于某些铸铝合金在凝固后冷却过程中产生相变，随之带来体积尺寸变化。主要是铝铸件壁厚不均，不同部位在不同时间内发生相变所致。 ③收缩应力 铝铸件收缩时受到铸型、型芯的阻碍而产生拉应力所致。这种应力是暂时的，铝铸件开箱是会自动消失。
铸造工艺设计及模拟CASTsoft技术在大型采矿设备铸件生产中的应用.doc
铸造工艺方案设计
1．1铸造工艺方法的选择：
由于铲板（材料：ZG30CrMo）属于煤矿设备关键铸钢件，结构虽然比较简单，但厚薄不均，热节位置较多，产品工作环境恶劣，质量要求较高，外轮廓尺寸为1932×430×380，铸件毛坯在机加工和去应力处理后要进行组焊、装机，铸件的零件表面质量，内部质量和配合尺寸要求较高。
铸件应力的最新内容
②砂型高温热膨胀率大，产生的热应力大，高温退让性差，铸件的收缩应力大，铸件容易出现裂纹和毛刺。
③树脂粘结剂价格较贵，而且分解后所产生的呋喃环对人体健康十分有害。
（5）酯硬化酚醛树脂自硬砂
酯硬化酚醛树脂自硬砂工艺是英国波顿公司开发的，称为a-set工艺，于1981年获得专利，1984年已广泛地应用于欧洲，最先用于铸钢生产，现已扩大到铸铁和非铁合金铸件。
钢的表面化学热处理集锦4个月前
、锰等的合金钢，例如要求耐磨的主轴、量规、样板等
稳定化
1、自然稳定化处理：在空气中存放到半年到一年以上
2、人工稳定化处理：加热到500~600°C，在这个温度保持10~20h或者更长时间
使铸件消除内应力
焊接知识：铸铁焊接集锦4个月前
在铸件补焊处应力较小时，往往采用这种半热焊工艺。
一般情况下可采用“Z208”或“Z248”铸铁焊条。半热焊工艺过程基本与热焊时相同，即大电流、长弧、连续焊，焊后保温缓冷。电弧半热焊只能用于补焊区刚度较小或铸件形状较简单的情况。
(二)气焊
很适于薄壁铸件的补焊。一般气焊主要适用于刚度小的薄壁件的缺陷补焊。
优点：有利于金属液平稳地充满铸型；减少金属液氧化，对型、芯冲击力小；防止造成冲砂，减小紊流，减少气体裹人；有利于型腔气体的排出：有利于除渣：避免各部温差过大，有利于减少铸件收缩应力，对长、薄铸件有利于减小变形量，有利于防止裂纹缺陷发生。
高温金属凝固时产生的收缩受到砂芯(型)较大的阻力，使铸件产生应力和变形，而合金表面增硫，又降低了抗热裂的能力。当应力或变形超过合金在该温度下的强度极限或变形能力时，就会形成热裂。
为使树脂砂，尤其呋喃树脂砂避免或减少热裂，可采取以下几个方面的措施：
1、合金方面
(1)控制铸件的含硫量，宜在0.03%以下，并且避免铸件中出现Ⅱ型硫化物。
优点：有利于金属液平稳地充满铸型；减少金属液氧化，对型、芯冲击力小；防止造成冲砂，减小紊流，减少气体裹人；有利于型腔气体的排出：有利于除渣：避免各部温差过大，有利于减少铸件收缩应力，对长、薄铸件有利于减小变形量，有利于防止裂纹缺陷发生。
（3）时效处理：一般的铸件都要进行时效处理，以减小铸件内应力获得良好的性能。
（4）检验过程的控制：通过检验，反馈铸件的缺陷，查找并分析原因，及时采取措施，以减少铸件缺陷的产生。
内浇道不要开设在靠近冷铁或芯撑处，以避免降低冷铁的作用或造成芯撑过早熔化；
4、内浇道应使金属液沿型壁注入，不要使金属液长时间降落在型壁表面上使砂型局部过热；
5、内浇道开设应有利于冲型平稳、排气和除渣，从各个内浇道进入型腔的金属液流向应力求一致，避免因流向混乱而不利于渣、气的排出；
6、对收缩倾向大的合金，如铸钢件，内浇道的设置应不妨碍铸件的收缩，避免铸件产生较大应力或因收缩受阻而开裂
一、退火
①去应力退火
为了消除铸件的残留应力，稳定几何尺寸，减少或消除切削加工后产生的畸变，需要对铸件进行去应力退火。
去应力退火的确定，必须考虑铸铁的化学成分。
例如：弹性模数测试，耐磨性的测试，内应力的测试、铸件精度稳定性的测试、耐高温、耐热疲劳强度的测试，尤其是铸件的寿命测试等皆大幅度地减少了。虽 然，进行这类测试需要较大的物力、人力和时间，如机床导轨耐磨性研究前后10年，低应力铸铁耗时8年，铸件精度稳定性测定也达6年，孕育铸铁使用性能与工 艺研究连续十几年，要提高效率缩短时间进行试验是必要的。
