?大型鑄鐵件在生產和使用過程中容易出現變形,主要受以下因素影響:
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鑄造工藝因素
冷卻速度:大型鑄鐵件由于體積大,各部分冷卻速度不均。厚壁處冷卻慢,薄壁處冷卻快,冷卻速度的差異會導致收縮不一致,從而產生內應力,引起鑄件變形。例如,在機床床身等大型鑄鐵件中,若壁厚設計不合理,厚大部位易出現縮松、縮孔等缺陷,同時因冷卻緩慢,會在鑄件內部形成拉應力,導致鑄件整體或局部變形。
澆注系統設計:澆注系統對鐵水的流動和充型過程有重要影響。若澆注系統設計不當,鐵水充型不均勻,會使鑄件各部位凝固時間不同,產生較大的內應力,進而導致變形。比如,采用底注式澆注系統時,鐵水從底部緩慢上升,有利于鑄件自下而上的順序凝固,但如果澆口位置不合理,可能導致局部過熱,使鑄件產生變形。
分型面選擇:分型面的選擇會影響鑄件的結構和工藝性。不合適的分型面可能導致鑄件在脫模和冷卻過程中受到額外的力,從而引起變形。例如,對于一些具有復雜外形的大型鑄鐵件,若分型面選擇不當,會使鑄件在起模時產生較大的阻力,導致鑄件局部變形。
鑄件結構因素
壁厚不均勻:大型鑄鐵件壁厚差異過大,在冷卻過程中,厚壁部分收縮量大,薄壁部分收縮量小,這種收縮不協調會產生內應力,使鑄件向厚壁方向變形。例如,在大型發(fā)動機缸體中,由于缸筒部位壁厚較厚,而缸體的其他部分壁厚相對較薄,在鑄造冷卻過程中,缸筒部位會因收縮滯后而對周圍薄壁部分產生拉應力,導致缸體整體發(fā)生變形。
結構不對稱:鑄件結構不對稱時,各部分的收縮和變形趨勢不同,容易產生變形。如一些大型齒輪箱箱體,其一側有較多的加強筋或凸起結構,而另一側相對平整,在冷卻過程中,有加強筋的一側冷卻速度慢,收縮量小,另一側冷卻速度快,收縮量大,從而導致箱體發(fā)生扭曲變形。
材料因素
化學成分:鑄鐵中碳、硅、錳、硫、磷等元素的含量對其收縮率和熱膨脹系數有影響。碳含量高,鑄鐵的流動性好,但收縮率也較大;硅含量適當增加,可提高鑄鐵的流動性和強度,但過量會使鑄鐵的韌性降低,熱膨脹系數增大。例如,當碳、硅含量控制不當時,大型鑄鐵件可能因收縮或膨脹問題產生較大的內應力,導致變形。
金相組織:鑄鐵的金相組織如珠光體、鐵素體、石墨等的形態(tài)和分布,會影響其力學性能和熱穩(wěn)定性。珠光體含量高,鑄鐵強度高但韌性差,熱穩(wěn)定性相對較低;石墨形態(tài)良好,分布均勻,可改善鑄鐵的韌性和抗變形能力。若金相組織不均勻,在受熱或受力時,不同組織區(qū)域的變形不一致,容易引發(fā)鑄件整體變形。
加工與使用因素
加工余量:加工余量不均勻會使鑄件在加工過程中去除的材料量不同,導致鑄件內部應力重新分布,從而引起變形。例如,大型鑄鐵平板在加工時,若加工余量在平面上分布不均勻,加工后平板會因應力釋放而產生平面度超差等變形問題。
使用環(huán)境:大型鑄鐵件在使用過程中,若所處環(huán)境溫度變化大、存在振動或受到不均勻的外力作用,都可能導致鑄件變形。如大型礦山機械中的鑄鐵機架,在惡劣的工作環(huán)境下,受到礦石的沖擊和機器的振動,容易產生疲勞變形。