在熱處理工序中由于工件壁厚不均勻、冷卻不均、金相組織的轉(zhuǎn)變等原因,使工件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。圖示一個內(nèi)外壁厚相差較大的鑄件。澆鑄后,鑄件將逐漸冷卻至室溫。由于壁1和壁2比較薄,散熱較易,所以冷卻比較快。壁3比較厚,所以冷卻比較慢。當(dāng)壁1和壁2從塑性狀態(tài)冷到彈性狀態(tài)時,壁3的溫度還比較高,尚處于塑性狀態(tài)。所以壁1和壁2收縮時壁3不起阻擋變形的作用,鑄件內(nèi)部不產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。但當(dāng)壁3也冷卻到彈性狀態(tài)時,壁1和壁2的溫度已經(jīng)降低很多,收縮速度變得很慢。但這時壁3收縮較快,就受到了壁1和壁2的阻礙。因此,壁3受拉應(yīng)力的作用,壁1和2受壓應(yīng)力作用,形成了相互平衡的狀態(tài)。如果在這個鑄件的壁1上開一個口,則壁1的壓應(yīng)力消失,鑄件在壁3和2的內(nèi)應(yīng)力作用下,壁3收縮,壁2伸長,鑄件就發(fā)生彎曲變形,直至內(nèi)應(yīng)力重新分布達到新的平衡為止。推廣到一般情況,各種鑄件都難免產(chǎn)生冷卻不均勻而形成的內(nèi)應(yīng)力,鑄件的外表面總比中心部分冷卻得快。特別是有些鑄件(如機床床身),為了提高導(dǎo)軌面的耐磨性,采用局部激冷的工藝使它冷卻更快一些,以獲得較高的硬度,這樣在鑄件內(nèi)部形成的內(nèi)應(yīng)力也就更大些。若導(dǎo)軌表面經(jīng)過粗加工剝?nèi)ヒ恍┙饘伲@就象在圖中的鑄件壁1上開口一樣,必將引起內(nèi)應(yīng)力的重新分布并朝著建立新的應(yīng)力平衡的方向產(chǎn)生彎曲變形。為了克服這種內(nèi)應(yīng)力重新分布而引起的變形,特別是對大型和精度要求高的零件,一般在鑄件粗加工后安排進行時效處理,然后再作精加工。
鑄件因內(nèi)應(yīng)力而引起的變形
2)冷校直產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力
絲杠一類的細長軸經(jīng)過車削以后,棒料在軋制中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力要重新分布,產(chǎn)生彎曲,如右圖示。冷校直就是在原有變形的相反方向加力F,使工件向反方向彎曲,產(chǎn)生塑性變形,以達到校直的目的。在F力作用下,工件內(nèi)部的應(yīng)力分布如圖b所示。當(dāng)外力F去除以后,彈性變形部分本來可以完成恢復(fù)而消失,但因素心變形部分恢復(fù)不了,內(nèi)外層金屬就起了互相牽制的作用,產(chǎn)生了新的內(nèi)應(yīng)力平衡狀態(tài),如圖c所示,所以說,冷校直后的工件雖然減少了彎曲,但是依然處于不穩(wěn)定狀態(tài),還會產(chǎn)生新的彎曲變形。
校直引起的內(nèi)應(yīng)力
3.減小內(nèi)應(yīng)力變形誤差的途徑
改進零件結(jié)構(gòu)——設(shè)計零件時,盡量做到壁厚均勻,結(jié)構(gòu)對稱,以減少內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。
增設(shè)消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理工序
合理安排工藝過程——粗加工和精加工宜分階段進行,使工件在粗加工后有一定的時間來松弛內(nèi)應(yīng)力。
七、提高加工精度的途徑
減小原始誤差
轉(zhuǎn)移原始誤差
均分原始誤差
均化原始誤差
誤差補償(end)
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