铸造应力定义

《铸造应力定义》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、细分招聘只为铸造铸造行业第一求职招聘网站：铸才网www.zhuzaohr.com　　一、铸造应力的定义、分类和危害　　1、定义：　　铸造应力(castingstress)：金属在凝固和冷却过程中体积变化受到外界或其本身的制约，变形受阻，而产生的应力。　　2、分类：　　A.按应力形成的原因分：　　(1)热应力(thermalstress)：铸件各部分厚薄不同，在凝固和其后的冷却过程中，冷却速度不同，造成同一时刻各部分收缩量不一致，铸件各部分彼此制约，产生的应力。　　(2)相变应力(phasetransformationstress)：固态发生相变的合金，由于铸件各

2、部分冷却条件不同，它们到达相变温度的时刻不同，且相变的程度也不同而产生的应力。　　(3)机械阻碍应力(mechanismhinderedstress)：铸件收缩受到铸型、型芯、箱挡和芯骨等机械阻碍所产生的应力。　　B.按应力存在的时间分：　　(1)临时应力(temporarystress)：产生应力的原因消失，应力便消失。　　(2)残余应力(residualstress)：产生应力的原因消除后，仍然存在的应力。　　3、应力的危害：　　铸造应力和铸件的变形对铸件质量的危害很大。铸造应力是铸件在生产、存放、加工以及使用过程中产生变形和裂纹的主要原因，它降低铸件的使用

3、性能。例如，当机件工作应力的方向与残余应力的方向相同时，应力叠加，可能超出合金的强度极限，发生断裂。有残余应力的铸件，放置日久或经机械加工后会变形，使机件失去精度。产生变形的铸件可能因加工余量不足而报废，为此需要加大加工余量。在大批量流水生产时，变形的铸件在机械加工时往往因放不进夹具而报废。此外，挠曲变形还降低铸件的尺寸精度，尤其对精度要求较高的铸件，防止产生变形尤为重要。　　二、金属凝固和冷却过程中产生的应力　　在不考虑机械阻碍时，该合金铸件中的瞬时应力就是热应力。以应力框为例(图9-1),讨论瞬时应力的发展过程。　　应力框由杆I，杆Ⅱ以及横梁Ⅲ组成。为便于讨

4、论，作如下假设：　　1)金属液充满铸型后，立即停止流动，杆I和杆Ⅱ从同一温度tL开始冷却，最后冷却到室温t0。　　2)合金线收缩开始温度为ty，材料的收缩系数α不随温度变化。　　3)铸件不产生挠曲变形。　　4)铸件收缩不受铸型阻碍。　　5)横梁Ⅲ是刚性体。　　图9-1b为杆I和杆Ⅱ的冷却曲线。开始冷却时，两杆具有相同的温度tL，最后又冷却到同一温度t0。由于杆I较厚，冷却前期杆Ⅱ的冷却速度大于杆I，而后期必然是杆I的冷却速度比杆Ⅱ快。在整个冷却过程中，两杆的温差变化如图9-1c所示。铸才网www.zhuzaohr.com我们只为铸造行业提供专业求职招聘服务。细分

5、招聘只为铸造铸造行业第一求职招聘网站：铸才网www.zhuzaohr.com　　近期的研究工作表明，合金的温度低于液相线以后，其变形由弹性变形、塑性变形和粘弹性变形组成，且以弹性变形为主。这样，铸件在冷凝过程中，收缩一旦受阻，就产生应力。　　瞬时应力的发展过程可分四个阶段加以说明，如图9-1d所示。　　第一阶段(τ0～τ1)：tⅡty。杆Ⅱ开始线收缩，而杆I仍处于凝固初期，枝晶骨架尚未形成。显然，此时铸件的变形由杆Ⅱ确定，杆Ⅱ带动杆I一起收缩。到τ1时，两杆具有同一长度，温差为ΔtH，铸件不产生应力。　　第二阶段(τ1～τ2)：tⅡ　　即杆Ⅱ要比杆I多收缩α(Δ

6、tmax-ΔtH)L。但两杆彼此相连，始终具有相同长度，故杆Ⅱ被拉长，杆I被压缩。这样，在杆Ⅱ内产生拉应力，在杆I内则产生压应力。到τ2时，应力达到极大值，该阶段为应力增长阶段。　　第三阶段(τ2～τ3)：两杆的温差逐渐减小，到τ2时，温差又减小到ΔtH。在此阶段，杆I的冷却速度大于杆Ⅱ，即杆I的自由线收缩速度大于杆Ⅱ。从τ2到τ3，两杆自由线收缩量的差值为：　　从式(9—2)可以看出，从τ1到τ3，两杆的自由线收缩量相等。因为假定铸件只产生弹性变形，所以到达τ3时，两杆中的应力值均为零。这样，在第三阶段，两杆中的应力逐渐减小，到τ3时，铸件处于完全卸载状态。　

7、　第四阶段(τ3～τ4)：杆I的冷却速度仍然比杆Ⅱ快，即杆I的自由线收缩速度大于杆Ⅱ。从τ3到τ4两杆自由线收缩的差值为：　　在此阶段，杆I被拉长，故产生拉应力，杆Ⅱ则相反，产生压应力。到τ4时(室温)，铸件内存在残余应力，杆Ⅱ内为压应力，杆I内为拉应力。　　应该指出，合金在高温时，特别是在固相线以上，屈服极限很低，铸件内产生的应力很容易超出屈服极限，发生塑性变形，使完全卸载时刻早于τ3。　　对于圆柱形铸件，内外层冷却条件不同，开始时外层冷却较快，后来则相反。因此，外层相当于应力框中的细杆，内部相当于粗杆。根据上述分析可知，冷却到室温时，内部存在残余拉应力，外层

8、存在残余压应力。　　三、