應(yīng)力框的解釋

1、熱應(yīng)力：由于鑄件壁厚不均勻，各部分冷卻速度不同， 造成同一時(shí)刻收縮量的不一致，鑄件為一整體，各部分彼此 相互制約，因而產(chǎn)生應(yīng)力。t臨：彈塑性轉(zhuǎn)變溫度t臨：塑性狀態(tài)內(nèi)應(yīng)力自行消除Vt臨：彈性狀態(tài)，應(yīng)力繼續(xù)存在鑄件由于壁厚不同，到達(dá)t臨的先后不同，即進(jìn)入彈性 階段的先后不同，產(chǎn)生的收縮不同，但是最終結(jié)果又是各部 分都要到達(dá)室溫，因此收縮先后的不同和彼此的制約會(huì)引起 內(nèi)應(yīng)力。T0T1時(shí)間區(qū)間，此時(shí)段，細(xì)桿和粗桿都處在t臨以 上，雖然細(xì)桿和粗桿的收縮量不一樣（細(xì)桿收縮大，短；）， 但都是塑性階段，收縮都不產(chǎn)生應(yīng)力。T1時(shí)刻，細(xì)桿和粗桿所處狀態(tài)不同，細(xì)桿已經(jīng)進(jìn)入t臨， 由于桿細(xì)冷速大，線收縮大，彈性收縮

2、，細(xì)桿短。粗桿此時(shí) 還處于t臨以上，桿粗冷速小，線收縮小，又處于塑性狀態(tài)， 粗桿長(zhǎng)。但兩桿彼此相連，始終具有相同長(zhǎng)度，故細(xì)桿2被拉長(zhǎng)， 粗桿1被壓縮。所以，細(xì)桿2受拉應(yīng)力，粗桿1受壓應(yīng)力。 收縮受阻，形成暫時(shí)內(nèi)應(yīng)力，因?yàn)椋謼U再繼續(xù)冷卻，緊隨 其后，在T2時(shí)刻也進(jìn)入t臨，繼續(xù)線收縮，繼續(xù)壓短而消失。 這一階段收縮，不產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。T2-T3階段：當(dāng)細(xì)桿和粗桿都進(jìn)入了 t臨溫度以下，繼續(xù)冷 卻到室溫。細(xì)桿2：桿細(xì)，冷速快，率先到達(dá)室溫，收縮就停止了。尺 寸就不變了。而粗桿1：桿粗溫度下降慢，此刻仍處在較高的溫度，仍有 較大的收縮。此時(shí)，粗桿1的收縮大于細(xì)桿2，即粗桿1短而細(xì)桿2 長(zhǎng)，但它們由橫梁連

3、為一體，所以，粗桿1的收縮受到細(xì)桿 2的阻礙，這最后較大收縮受阻，即粗桿1受拉而細(xì)桿2受 壓，至到室溫形成了殘余內(nèi)應(yīng)力?？傊捎阼T件各部分冷卻速度不同（厚的部分慢，薄 的部分快），即發(fā)生凝固收縮（線收縮）的先后不同，到達(dá) 室溫T3的先后不同，先到部分先停止收縮從而制約后到部 分。由此可見，熱應(yīng)力使鑄件厚壁或心部受拉伸，薄壁或表 層受壓縮。鑄件的壁厚差別愈大，合金的線收縮率愈高，彈 性模量愈大，熱應(yīng)力愈大。對(duì)于厚薄不均勻，截而不對(duì)稱及具有細(xì)長(zhǎng)特點(diǎn)的桿類、 板類及輪類等鑄件，當(dāng)殘留鑄造應(yīng)力超過(guò)鑄件材料的屈服極 限時(shí)，往往發(fā)生翹曲變形。如前述框形鑄件，粗桿1短，受 拉伸，細(xì)桿2長(zhǎng)，受壓縮，但兩桿都

4、有恢復(fù)自由狀態(tài)的趨向， 即桿1總是力圖縮短，桿2總是力圖伸長(zhǎng)，如果連接兩桿的 橫梁剛度不夠，結(jié)果會(huì)出現(xiàn)如圖所示的翹曲變形（只有弧形 能滿足這一趨勢(shì)，內(nèi)側(cè)弧比外側(cè)弧稍短）。變形使鑄造應(yīng)力 重新分布，殘留應(yīng)力會(huì)減小一些但不會(huì)完全消除。如圖所示T型梁鑄件，當(dāng)板1厚、板2薄時(shí)，澆注后板 1受拉，板2受壓。各自都有力圖恢復(fù)原狀的趨勢(shì)，板1力 圖縮短一點(diǎn)，板2力圖伸長(zhǎng)一點(diǎn)。若鑄件剛度不夠，將發(fā)生 板1內(nèi)凹，板2外凸變形。反之，當(dāng)板2厚時(shí)，將發(fā)生反向 翹曲。對(duì)于形狀復(fù)雜的鑄件，也可應(yīng)用上述方法來(lái)確定它的變 形方向。如圖所示車床床身的導(dǎo)軌部分厚，側(cè)壁部分薄，鑄 造后導(dǎo)軌產(chǎn)生拉應(yīng)力，側(cè)壁產(chǎn)生壓應(yīng)力，往往發(fā)生導(dǎo)軌

5、而下 凹變形。有的鑄件雖無(wú)明顯變形，但經(jīng)切削加工后，破壞了鑄造 應(yīng)力的平衡，又產(chǎn)生變形或裂紋。如圖所示圓柱體鑄件，由 于心部冷卻比表層慢，結(jié)果心部產(chǎn)生拉應(yīng)力，表層產(chǎn)生壓應(yīng) 力。心部總是力圖變短，外層總是力圖變長(zhǎng)。當(dāng)外表層被加 工掉一層后，心部所受拉應(yīng)力減小，鑄件變短。當(dāng)在心部鉆 孔后，表層所受壓應(yīng)力減小，鑄件變長(zhǎng)。若從側(cè)而切去一層， 則會(huì)產(chǎn)生彎曲變形。鑄件產(chǎn)生翹曲變形后，如果鑄件的塑性較好還可以進(jìn)行 校正，但對(duì)于脆性材料如灰鑄鐵則不能校正，可能因加工余 量不夠或因鑄件放不進(jìn)夾具無(wú)法加工而報(bào)廢。因此必須防止鑄件變形。變形規(guī)律：“厚熱薄涼、厚短薄長(zhǎng)、厚拉薄壓、向厚凹曲”如AL-Cu2%合金強(qiáng)度與溫度的關(guān)系：高于643C時(shí)，不具有強(qiáng)度；643時(shí)，強(qiáng)度為0.05Mpa；隨著溫度降低，強(qiáng)度逐漸增加，599C時(shí)強(qiáng)度為0.94Mpa，596C時(shí)強(qiáng)度急劇增加至1.53Mpa。合金剛剛具有可測(cè)強(qiáng)度的溫度稱為熱脆區(qū)上限，強(qiáng)度開