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鑄造應力的產生

(1) 熱應力

由于鑄件各部分的薄厚不一樣(如機床床身導軌部分很厚，側壁、筋板部分較薄)，鑄后，薄壁部分冷卻速度快收縮大，而厚壁部分，冷卻速度慢，收縮小。薄壁部分的收縮受到厚壁部分的阻礙，所以薄壁部分受拉力，厚壁部分受壓力。因縱向收縮差大，因而產生的拉壓應力也大。這時鑄件的溫度高，薄厚壁都處于塑性狀態(tài)，其壓應力使厚壁部分變粗，拉應力使薄壁部分變薄，拉壓應力隨塑性變形而消失。

鑄件逐漸冷卻，當薄壁部分進入彈性狀態(tài)而厚壁部分仍處于塑性時，壓應力使厚壁部分產生塑性變形，繼續(xù)變粗，而薄壁部分只是彈性拉長，這時拉壓應力隨厚壁部分變粗而消失。鑄件仍繼續(xù)冷卻，當薄厚壁部分進入彈性區(qū)時，由于厚壁部分溫度高，收縮量大。但薄壁部分阻止厚壁部分收縮，故薄壁受壓應力，厚壁受拉應力。應力方向發(fā)生了變化。這種作用一直持續(xù)到室溫，結果在常溫下厚壁部分受拉應力，薄壁部分受壓應力。

這個應力是由于各部分薄厚不同。冷卻速度不同，塑性變形不均勻而產生的，叫熱應力。

在導軌或側壁的同一個截面內，表層與內心部，由于冷卻快慢不同，也產生相互平衡的拉壓應力，用類似與上述方法分析，可知在室溫下表層受壓應力，心部受拉應力，并且截面越大，應力越大，此應力也叫熱應力。

(2)相變應力

常用的鑄鐵含碳量在2.8-3.5%，屬于亞共晶鑄鐵，由結晶過程可知：厚壁部分在1153℃共晶結晶時，析出共晶石墨，產生體積膨脹 ，薄壁部分阻礙其膨脹，厚壁部分受壓應力，薄壁部分受拉應力。厚壁部分因溫度高，降溫速度快，收縮快，所以厚壁逐漸變?yōu)槭芾瓚Α６”谂c其相反。在共析(738℃)前的收縮中，薄厚壁均處于塑性狀態(tài)，應力雖然不段產生，但又不斷被塑性變性所松弛，應力并不大。當降到738℃時，鑄鐵發(fā)生共析轉變，由面心立方結構變?yōu)轶w心立方結構(既γ—Fe變?yōu)閍 —Fe)，同時有共析石墨析出，使厚壁部分伸入產生壓應力。上述的兩種應力，是在1153℃ 和738 ℃兩次相變而產生的，叫相變應力。相變應力與冷卻過程中產生的熱應力方向相反，相變應力被熱應力抵消。在共析轉變以后，不在產生相變應力，因此鑄件由于薄厚冷卻速度不同所形成的熱應力起主要作用。

(3)收縮應力(亦叫機械阻礙應力)：

鑄件在固態(tài)收縮時，因受到鑄型、型芯、澆冒口等的阻礙作用而產生的應力叫收縮應力。由于各部分由塑性到彈性狀態(tài)轉變有先有后，型芯等對收縮的阻力將在鑄件內造成不均勻的的塑性變形，產生殘余應力。收縮應力一般不大，多在打箱后消失。