铸造内应力按其产生原因可分为哪几类,减少和消除应力的方法有哪些。
铸造内应力是指在铸造过程中由于温度变化、热膨胀和冷却收缩等因素产生的内部应力。根据产生原因,铸造内应力主要可以分为以下几类:
1. **热应力**:
- 产生于铸件在冷却过程中不同部位的温度梯度差异,导致材料内部产生不均匀收缩。
- 结构的几何复杂性和铸型/型芯材料的不同膨胀系数也会导致热应力。
2. **相变应力**:
- 在合金凝固和冷却过程中,由于合金相变(如从奥氏体转变为马氏体)引起的体积变化而产生的应力。
3. **收缩应力**:
- 合金从液态到固态转变时产生的体积收缩,若收缩受到阻碍,会在铸件中形成残余应力。
4. **机械应力**:
- 在脱模、搬运或加工过程中,铸件受到外力作用而产生的应力。
减少和消除铸造内应力的方法如下:
1. **优化设计**:
- 设计时尽量减少厚大部位与薄壁之间的过渡区域,避免造成局部冷却速度过快。
- 增加铸件的刚性,以减少冷却过程中的变形。
2. **改进铸造工艺**:
- 选择适当的铸造温度和速度,确保铸件均匀冷却。
- 使用预冷铁或冷铁来控制冷却速度,减少热应力。
3. **退火处理**:
- 通过热处理过程如退火、正火等,降低铸件的硬度,重新排列晶格,从而减少内应力。
4. **振动时效**:
- 使用机械振动的方法,使铸件中的残余应力得到释放。
5. **自然时效**:
- 将铸件在室温下存放一段时间,让内应力自然释放。
6. **超声波时效**:
- 利用超声波的能量,促进铸件内部晶格的重排,从而减少内应力。
7. **加工修正**:
- 对铸件进行适当的切削加工,以消除表面的内应力集中区域。
8. **合理选择材料**:
- 选择线膨胀系数小、热传导性能好的合金材料,有助于减少内应力。
9. **热处理**:
- 通过时效处理、淬火和回火等方法,可以调整材料的微观结构,减少内应力。
通过上述方法,可以在一定程度上减少和消除铸造内应力,提高铸件的质量和使用寿命。
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