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    机床床身说球帝直播cba的残余应力研究

    时间:2019-07-24 15:08 作者:东建铸造 点击:
    高精度的数控机床是现代机床的重要标志,其高精度指零部件的加工精度及其稳定性高,这要求机床说球帝直播cba有较低的铸造应力和良好的尺寸精度稳定性。但床身说球帝直播cba结构复杂,一般导轨较长,壁厚差较大,在凝固、冷却过程中由于温度场不均匀,容易产生热应力、相变应力、组织应力等而导致变形,严重影响其尺寸精度及保持性。然而,近年来关于机床说球帝直播cba的残余应力及尺寸稳定性的研究报道很少,因说球帝直播cba的残余应力引起的变形甚至开裂成为铸造行业的共性技术问题之一。
    床身说球帝直播cba采用水平阻流设计,横浇道内流体速度较大,末端延长段斜度较小,不能压实流体,液体容易卷气,导致气体进入导管和型腔,且水平阻流导致紊流倾向增加,充型不平稳,排渣效果差,说球帝直播cba容易形成气孔和夹渣,造成应力不平衡,在后续的加工中容易引起变形。
    床身导轨的温度场比其他部位大,且距离浇道越远、壁厚越大处温度越高,越容易产生热应力;说球帝直播cba底部方孔附近和扁冒口位置温度场都比较低,凝固速度较快,冒口基本不能起到补缩作用,只是起到排气作用;说球帝直播cba上箱铁液凝固较快,原因是方口位置和芯子接触,热传导系数大,冷却较快;而下箱床身导轨凝固较慢,且由于存在较大的壁厚差,温度分布不均匀,凝固时间相差较大,容易产生相变应力和组织应力。
    在浇道上出现缩松缺陷,但不影响说球帝直播cba的质量;床身的横导轨、竖导轨、节点等温差较大之处也出现缩松,容易引起收缩应力,可通过放置冷铁使说球帝直播cba实现顺序凝固或利用内浇道的补缩作用加以减小、消除。床身的横导轨有明显的弯曲变形,导轨根部受到的拉应力比较大,约160~180MPa,应力集中也比较大,需要后续的组合时效处理来消除;导轨面上受压应力,约-70~180MPa;竖导轨较短,应力相对较小,拉应力约14~26MPa,压应力约-27~52MPa,因此变形也较小。
    受床身说球帝直播cba结构的影响,所测位置的残余应力多为压应力,测量值基本都在数值模拟所预测的范围之内;床身说球帝直播cba在200℃和500℃下打箱后的较大残余应力分别为-95.7MPa和-172.9MPa,后者明显比前者大,较低的打箱温度有利于减小说球帝直播cba的残余应力;球铁滑枕说球帝直播cba粗加工前的较大残余应力为-65.5MPa(比灰铸铁床身说球帝直播cba小),由于机械加工容易产生机械应力,粗加工后的较大残余应力为-156.5MPa,明显增大。
    超长床身的铸造一般采用地坑造型,其工艺设计及过程控制需要注意以下几个方面:
    1)收缩率的控制
    床身的收缩率一般长度方向取1.0%,宽度方向取0.8,高度方向取0.5%,考虑到胀箱等因素,宽度方向可以不留缩尺,甚至可以考虑将模样尺寸人为减小,以保证说球帝直播cba的净尺寸在出件后符合要求。
    2)留反变形量
    根据说球帝直播cba导轨的长度不等,导轨面上需要留凸起的反变形量5~25mm。当床身长度小于五米时,每一米说球帝直播cba留1~2mm反变形量,当床身长度大于五米时,每一米说球帝直播cba留反变形量1.5~2.5mm。有些床身的结构由于很不均匀,可能还会出现侧方向的弯曲,因此也需要在导轨侧面甚至整个床身侧面上都要留反变形量。
    3)加工余量的预留
    为了保证超长床身余量足够,一般在反变形量的基础上还需要再留一定的加工余量,加工余量不宜太大,不然加工完后导轨面会出现硬度不够的状况,一般留10一20mm。
    4)浇注系统的设计
    床身的浇注方式都是把导轨放在下面,铁水从床身两端由导轨长度方向进入,长度特别长的床身导轨可以采用底返雨淋浇注系统,采用这种方式可以保证铁水的流程不会太长,能有效防止出现砂眼、疏松、气孔、裂纹等铸造缺陷,保证床身的导轨上不存在影响床身使用性能的气孔、砂眼等铸造缺陷。
    5)冒口的设计
    床身的冒口形式以采用耳冒口居多,在厚大的部位要用冷铁进行包敷,为防止形成接触热节,冒口的放置位置还应避开厚大的部位。
    6)模板的设计
    长度较长床身的模板可做成2至3段,每段之间采用用燕尾销来连接。如果不用外模纯粹用砂芯组合起来的话,需要人为的将形成外型的砂芯分成几段,以便于制芯、下芯操作的方便。
    超长床身的铸造要充分考虑零件的结构特点,合理的选取各种工艺参数,正确调整铁水的配方并保证铁水的温度,这样就可以将床身成功的铸造出来。
    4结论
    (1)水平阻流设计充型不平稳、有紊流倾向、容易卷气、不利于排渣,可采用去除阻流片设计优化浇注系统。
    (2)床身说球帝直播cba温度场分布不均匀,上箱凝固比下箱快,床身导轨及节点处容易产生热应力、相变应力、组织应力,说球帝直播cba上出现缩松缺陷也易引起收缩应力。
    (3)床身横导轨有较大的残余应力:拉应力160~180MPa,压应力-70~-180MPa;竖导轨的残余应力相对较小:拉应力14~26MPa,压应力-27~-52MPa;床身在长度方向变形量较大,在宽度和高度方向的变形量较小,没有发生挠曲变形。
    (4)盲孔法测量的残余应力结果与数值模拟基本相符,灰铸铁件的残余应力比球墨铸铁件大,较低的打箱温度有利于减小残余应力,而粗加工容易增大残余应力。
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