文档介绍：(1)了解铸造残余应力的产生原因。(2)了解用应力框测定铸造残余应力的方法。(3)了解退火对消除残余应力的效果。。铸造应力可分为三种,即热应力、相变应力和收缩应力。铸造应力可能是暂时性的,当引起应力的原因消除以后,应力随之消失,称为临时应力;否则为残余应力。铸造应力对铸件质量有重要影响,如果铸造应力超过材料的屈服强度,铸件则产生变形;如果铸造应力超过材料的强度极限时,铸件则产生裂纹。残余应力还会降低铸件的使用性能,如失去精度、在使用过程中造成断裂或产生应力腐蚀等。——应力框试验法图1为测定铸造残余应力的框形铸件,由于I杆和II杆截面尺寸差别大,因而铸造后细杆I中形成压应力,粗杆II中形成拉应力。若在A-A截面处将粗杆锯开,锯至一定程度时,由于截面变小,粗杆被拉断。受弹性拉长的粗杆长度较自由收缩条件下的长度缩短,其缩短量?L和铸造残留应力成正比,其值可根据锯断前、后粗杆上小凸台的长度(L0,L1)差求出,即?L=L1一L0。铸造残留应力σ1和σ2的计算公式为:细杆残留应力σ1=-E)21(2101FFLLL+-,粗杆残留应力σ2=-E)21(1201FFLLL+-图1应力框铸件图式中:σ1,σ2——细杆、粗杆中的铸造应力(MPa);L0,L1——锯断前、后小凸台的长度(mm);F1,F2——细杆、粗杆的横截面积(mm2);L——杆的长度,L=130mm;E——弹性模量,普通灰铸铁取9×104MPa,×105MPa。,特别是铸件中的残余应力,如不消除,将降低零件的加工精度,在使用中会继续变形,降低机械性能和使用性能。因此应设法减小和消除残余应力。(1)减小铸造应力的措施和途径①选用弹性模量E和热膨胀系数α小的合金作为铸件材质。②减小铸件冷却过程中的温差:(a)在铸件厚实部位放置冷铁或蓄热系数大的型砂,加速厚实部分的冷却。(b)对铸件厚实部分的铸型或砂芯实行强制冷却。(c)在铸件壁薄处开内浇道,使铸件各部分温度趋于一致。(d)提高浇注时铸型的温度。(e)将铸件于红热状态开箱取出,尽快置于已加热到500~600℃的保温炉中,保持一定时间使铸件各部分温度趋于一致,然后随炉缓冷至200~250℃出炉。③改善铸型和砂芯的溃散性。④改进铸件结构,避免形成较大应力和应力集中。(2)消除铸件中残余应力的方法消除铸件中残余应力的方法有自然失效、人工时效和共振时效等方法。①自然失效将有残余应力的铸件放置在露天场地,经半年乃至一年以上,让残余应力逐渐自然消退,这种方法称为自然时效。②人工时效人工时效又称热时效或消除内应力退火。把铸件加热到合金的弹塑性状态的温度范围内,保持一定时间,使残余应力得以消除,然后缓慢冷却,以免重新产生残余应力。③共振时效共振时效的原理是:在激振器的周期性外力即激振力作用下,与铸件发生共振,因而使铸件获得相当大的振动能量。在共振过程中交变应力与残余应力叠加,产生局部屈服,引起塑性变形,使铸件中的残余应力逐渐松弛甚至消失,达到稳定铸件尺寸的目的。(灰口铸铁)铸态及其退火热处理后