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精密鑄件工藝中冷卻操作的細(xì)節(jié)

發(fā)表時(shí)間:2021/3/3 16:55:21

精密鑄件的應(yīng)用范圍越來越廣,加工工藝也越來越多,其中冷卻過程是必不可少的過程,有的還要經(jīng)歷合金的固相轉(zhuǎn)變,在此過程中金屬的對(duì)比發(fā)生變化,比如碳鋼的體積從δ相變?yōu)棣孟啵孟嘧優(yōu)楣参鰰r(shí)體積變大。

但如果精密鑄件各部位溫度相同,固相轉(zhuǎn)變時(shí)可能不會(huì)出現(xiàn)微應(yīng)力,只有微應(yīng)力。當(dāng)相變溫度高于塑性-彈性轉(zhuǎn)變的臨界溫度時(shí),合金在相變過程中處于塑性狀態(tài)。即使鑄件各部位有溫度,相變應(yīng)力也很小,會(huì)逐漸降低甚至消失。

 

 

如果精密鑄件的相變溫度低于臨界溫度,鑄件各部分溫差較大,且各部分相變時(shí)間不同,會(huì)引起微觀相變應(yīng)力,由于相變時(shí)間不同,相變應(yīng)力可能變成臨時(shí)應(yīng)力或殘余應(yīng)力。

當(dāng)精密鑄件薄壁部分發(fā)生固相轉(zhuǎn)變時(shí),厚壁部分仍處于塑性狀態(tài)。在相變過程中,如果新相的比容大于舊相的比容,則薄壁部分膨脹,而厚壁部分塑性拉伸。結(jié)果,在鑄件中僅出現(xiàn)小的拉伸應(yīng)力,并隨著時(shí)間的延長而逐漸消失。

 

 

在這種情況下,如果鑄件繼續(xù)冷卻,厚壁零件將經(jīng)歷相變并增加其體積。由于已經(jīng)處于彈性狀態(tài),薄壁部分會(huì)被內(nèi)層彈性拉伸,形成拉應(yīng)力。然而,厚壁部分被外層彈性壓縮以形成壓縮應(yīng)力。在這種情況下,殘余相變應(yīng)力和殘余熱應(yīng)力具有相反的符號(hào),可以相互抵消。

當(dāng)精密鑄件薄壁部分釋放固相轉(zhuǎn)變時(shí),厚壁部分已經(jīng)處于彈性狀態(tài)。如果新比容大于舊相,厚壁部分受到彈性拉伸形成拉應(yīng)力,薄壁部分受到彈性收縮形成臨時(shí)壓應(yīng)力。此時(shí)相變應(yīng)力的符號(hào)與熱應(yīng)力的符號(hào)相同,即應(yīng)力疊加。當(dāng)精密鑄件連續(xù)冷卻至厚壁部分發(fā)生相變時(shí),比容變大并膨脹,使前一段形成的相變應(yīng)力消失。