?大型鑄鐵件在生產(chǎn)和使用過(guò)程中容易出現(xiàn)變形,主要受以下因素影響:
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鑄造工藝因素
冷卻速度:大型鑄鐵件由于體積大,各部分冷卻速度不均。厚壁處冷卻慢,薄壁處冷卻快,冷卻速度的差異會(huì)導(dǎo)致收縮不一致,從而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,引起鑄件變形。例如,在機(jī)床床身等大型鑄鐵件中,若壁厚設(shè)計(jì)不合理,厚大部位易出現(xiàn)縮松、縮孔等缺陷,同時(shí)因冷卻緩慢,會(huì)在鑄件內(nèi)部形成拉應(yīng)力,導(dǎo)致鑄件整體或局部變形。
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì):澆注系統(tǒng)對(duì)鐵水的流動(dòng)和充型過(guò)程有重要影響。若澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng),鐵水充型不均勻,會(huì)使鑄件各部位凝固時(shí)間不同,產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力,進(jìn)而導(dǎo)致變形。比如,采用底注式澆注系統(tǒng)時(shí),鐵水從底部緩慢上升,有利于鑄件自下而上的順序凝固,但如果澆口位置不合理,可能導(dǎo)致局部過(guò)熱,使鑄件產(chǎn)生變形。
分型面選擇:分型面的選擇會(huì)影響鑄件的結(jié)構(gòu)和工藝性。不合適的分型面可能導(dǎo)致鑄件在脫模和冷卻過(guò)程中受到額外的力,從而引起變形。例如,對(duì)于一些具有復(fù)雜外形的大型鑄鐵件,若分型面選擇不當(dāng),會(huì)使鑄件在起模時(shí)產(chǎn)生較大的阻力,導(dǎo)致鑄件局部變形。
鑄件結(jié)構(gòu)因素
壁厚不均勻:大型鑄鐵件壁厚差異過(guò)大,在冷卻過(guò)程中,厚壁部分收縮量大,薄壁部分收縮量小,這種收縮不協(xié)調(diào)會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,使鑄件向厚壁方向變形。例如,在大型發(fā)動(dòng)機(jī)缸體中,由于缸筒部位壁厚較厚,而缸體的其他部分壁厚相對(duì)較薄,在鑄造冷卻過(guò)程中,缸筒部位會(huì)因收縮滯后而對(duì)周圍薄壁部分產(chǎn)生拉應(yīng)力,導(dǎo)致缸體整體發(fā)生變形。
結(jié)構(gòu)不對(duì)稱:鑄件結(jié)構(gòu)不對(duì)稱時(shí),各部分的收縮和變形趨勢(shì)不同,容易產(chǎn)生變形。如一些大型齒輪箱箱體,其一側(cè)有較多的加強(qiáng)筋或凸起結(jié)構(gòu),而另一側(cè)相對(duì)平整,在冷卻過(guò)程中,有加強(qiáng)筋的一側(cè)冷卻速度慢,收縮量小,另一側(cè)冷卻速度快,收縮量大,從而導(dǎo)致箱體發(fā)生扭曲變形。
材料因素
化學(xué)成分:鑄鐵中碳、硅、錳、硫、磷等元素的含量對(duì)其收縮率和熱膨脹系數(shù)有影響。碳含量高,鑄鐵的流動(dòng)性好,但收縮率也較大;硅含量適當(dāng)增加,可提高鑄鐵的流動(dòng)性和強(qiáng)度,但過(guò)量會(huì)使鑄鐵的韌性降低,熱膨脹系數(shù)增大。例如,當(dāng)碳、硅含量控制不當(dāng)時(shí),大型鑄鐵件可能因收縮或膨脹問(wèn)題產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力,導(dǎo)致變形。
金相組織:鑄鐵的金相組織如珠光體、鐵素體、石墨等的形態(tài)和分布,會(huì)影響其力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性。珠光體含量高,鑄鐵強(qiáng)度高但韌性差,熱穩(wěn)定性相對(duì)較低;石墨形態(tài)良好,分布均勻,可改善鑄鐵的韌性和抗變形能力。若金相組織不均勻,在受熱或受力時(shí),不同組織區(qū)域的變形不一致,容易引發(fā)鑄件整體變形。
加工與使用因素
加工余量:加工余量不均勻會(huì)使鑄件在加工過(guò)程中去除的材料量不同,導(dǎo)致鑄件內(nèi)部應(yīng)力重新分布,從而引起變形。例如,大型鑄鐵平板在加工時(shí),若加工余量在平面上分布不均勻,加工后平板會(huì)因應(yīng)力釋放而產(chǎn)生平面度超差等變形問(wèn)題。
使用環(huán)境:大型鑄鐵件在使用過(guò)程中,若所處環(huán)境溫度變化大、存在振動(dòng)或受到不均勻的外力作用,都可能導(dǎo)致鑄件變形。如大型礦山機(jī)械中的鑄鐵機(jī)架,在惡劣的工作環(huán)境下,受到礦石的沖擊和機(jī)器的振動(dòng),容易產(chǎn)生疲勞變形。