机床铸件铸造性能及抵抗变形的能力

时间:2018-10-29 17:39 作者:威尼斯游戏网站 点击:
随着重型工业的发展,重型、超重型机床的需求量快速增加,大型、超大型机床铸件也就应运而生。过去生产的铸件长度较长为10m左右,质量较大为50t左右,一个重型机床的横梁、工作台要分几段来完成,这样不但加重机床的质量,增加加工和装配费用,而且几段铸件的组织和性能不能达到完全一致,机床质量得不到保证。机床横梁铸件长度达到20.5m,铸件毛坯质量146t,这种长度很长的铸件。在铸件材料铸造性能较好、铸件本身几乎没有铸造缺陷的情况下,有时会由于其挠曲变形量大于加工量而使铸件报废,因此,研究其挠曲变形的影响因素就有非常重要的意义。
由于铸件的壁厚不均等原因,造成铸件各部分凝固、冷却速度不同,引起收缩不一致,会使铸铁产生挠曲变形,这是影响铸件变形的主要因素。根据生产经验,5m以下铸件的变形可以忽略,通过加工量就可以解决;而对于5m以上铸件,需要分析铸件结构来预估其变形量。首先要考虑的是铸件的长度、宽度和高度的大小,平板类铸件的变形量要大于箱体结构铸件的变形量,具体的数值要根据壁厚和筋板的分布来预估;其次是壁厚的差异,如果铸件厚大部分和薄壁部分的数值差距太大,相对而言变形自然就会大,这时有些铸件可以通过铸造工艺来调整,有些只能通过反变形量来调整。
横梁、床身、工作台类铸件,无论是球墨铸铁还是灰铸铁,变形量都较大。铸件长度为5~6m时,其变形量约为1~1.2mm/m;铸件长度为7~8m时,其变形量约为1.5~1.8mm/m;铸件长度为8~10m时,其变形量约为2mm/m;铸件长度大于10m时,一般要采用二次挠度,二次挠度的数值要比一次挠度略大,因为铸件的变形是近似抛物线状的,离变形的中心越远,弧线的斜度越大。立柱类铸件因为其高度较高,基本都在2m以上,而宽度较小,属于又窄又高的结构,即使长度较大,此类铸件基本上也不会变形;箱体类结构因为各方向的壁厚较均匀,收缩也较均匀,铸件基本不变形。
不同牌号的铸铁件由于组织、成分的差异,其抵抗变形的能力也不同。灰铸铁石墨呈片状,在基体中起到割裂基体的作用。灰铸铁的凝固方式是顺序凝固,先凝固部分凝固时产生收缩,而未凝固部分尚处于液态,变形比较容易;球墨铸铁的凝固方式是糊状凝固,在凝固的过程中,整个铸件同时凝固,由于壁厚及冷却条件的差异,收缩系数不一致,因而产生的收缩量也不一致,产生变形时相互阻碍,铸件的变形量较小,应力较大。同一个长度为9750mm的横梁,灰铸铁的变形量比球墨铸铁的变形量大8一10mm。
同一个铸件在砂箱中造型和在地坑中造型其变形量也不相同。一般情况下,铸件的导轨比较厚大又比较重要,需要放在下箱。砂箱造型时,上、下表面吃砂量大致相同,上、下箱都与外界接触,散热条件基本一致,厚大的导轨会凝固的稍慢一些,铸件会产生较小的变形;而地坑造型时,上表面散热较好,下面吃砂量较大,且不与空气接触,热量都要从上面及侧面树脂砂散出,冷却条件较差,而与铸件接触的树脂砂长时间经过高温铸件的烘烤已溃散,阻碍变形的能力已减小,致使铸件变形量较大。长度为6.7m的床身,在其它条件都一致的情况下,只是造型方法不同,地坑造型的变形量比砂箱造型的变形量大7~8mm。
保温时间是影响铸件变形的外部因素中较重要的因素。如果保温时间不够,在吊运或是放置的过程中铸件就会变形。这是因为铸件的热强度较低,如果吊运或是支撑的是铸件的两端面,在自身重力的作用下,铸件会在原来变形的基础上加大变形量;如果吊运或是支撑的是铸件的两侧面,或是铸件的中间部分,则铸件的两端会在重力的作用下下沉,修正原来的变形。另外,铸件在继续冷却的过程中不再有砂子保温,下表面的散热条件也变得较好,凝固相对较均匀,变形较小。
铸件的变形受多个因素的影响,除以上列出的4个因素外,还受工作环境、激冷条件等多方面的影响,在实际生产中应综合考虑。铸件的结构和材料是铸件挠曲变形的较主要影响因素,也是铸造工作者不能改变的部分,所以,在实际生产中,应根据铸件的材料和结构,采取适当的造型方法、适当的保温时间和铸件摆放方式等措施来控制铸件变形,减少铸件因变形而报废的几率。
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