機(jī)床鑄件的工藝技巧與變形原因

一、大型機(jī)床鑄件的工藝技巧

大型機(jī)床鑄件在工業(yè)有了尤其多的使用，究其原因，這主要是在于鑄造方法有以下特點(diǎn)：與鍛造、沖壓、焊接和粉末冶金等金厲零件毛坯的成形方法相比，鑄造方法可以生產(chǎn)出形狀復(fù)雜，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔形狀的毛坯與零件。如內(nèi)燃機(jī)機(jī)體、氣缸頭，機(jī)床的床身、箱體，各種泵體，船用嫘旋槳等等。并且甶于鑄造方法對(duì)零件結(jié)構(gòu)形狀限制小，鑄件可以按照'受力狀況采用較合理的截面形狀，而且根據(jù)需要還可設(shè)置加強(qiáng)筋等來(lái)提。髙結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度。如將鍛鋼曲軸改成球墨鑄鐵曲軸時(shí)，可以通過(guò)改變曲抦、鈾孔等各部分的結(jié)構(gòu)形狀來(lái)增加鑄造曲軸的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度。鑄件成本一般都較低。這由于鑄造所用的原材料比較便宜，來(lái)源普遍，還可直接利用廢舊金厲料重熔。同時(shí)，在一般情況下也不需要價(jià)格昂貴的設(shè)備。此外，由于鑄件形狀和尺寸與之后零件接近，可減少切削加工工作量，節(jié)省金屬，降低了零件的成本。

大型機(jī)床鑄件的熱處理是機(jī)械制造中的重要工藝環(huán)節(jié)，與其它加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分，而是通過(guò)改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變鑄鐵平臺(tái)和大型機(jī)床鑄件表面的化學(xué)成分，賦予或改進(jìn)工件的使用性能。其特點(diǎn)是改進(jìn)鑄鐵平臺(tái)和機(jī)床鑄件的內(nèi)在質(zhì)量。機(jī)床鑄件產(chǎn)品作為一種大型機(jī)床鑄件要經(jīng)過(guò)時(shí)效處理才能提升本身的使用性能，改進(jìn)床身鑄件的內(nèi)在質(zhì)量。機(jī)床鑄件，床身立柱，機(jī)床工作臺(tái)等鑄件整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。機(jī)床鑄件回火時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守回火工藝，筋板密集或易變形部位應(yīng)加支撐筋，防止應(yīng)回火溫度導(dǎo)致變形和斷裂。應(yīng)有專人看管回火爐溫度計(jì)，及時(shí)控制溫度，防止溫度過(guò)高或過(guò)低，這樣會(huì)對(duì)回火工件有很大的影響。

大型機(jī)床鑄件的鑄造方法一般采用消失模鑄造工藝，樹脂砂鑄造，實(shí)型鑄造，高牌號(hào)鑄造等，例如機(jī)床大型機(jī)床鑄件的床身，立柱，橫梁，滑臺(tái)等都是用這幾種鑄造工藝。大型機(jī)床鑄件材質(zhì)：HT200-350，可承接單件60噸左右的鑄件。采用樹脂砂型鑄造大型機(jī)床鑄件的優(yōu)點(diǎn)是消失模鑄造對(duì)于生產(chǎn)單件或小批量的汽車覆蓋件，機(jī)床床身等大型機(jī)床鑄件較有很大優(yōu)點(diǎn)，表面質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。

從澆鑄方法的角度來(lái)看，大型機(jī)床鑄件所采用的鑄造方法可以生產(chǎn)各種材料和大小的鑄件。目前工業(yè)上常用的金屬材料均可鑄造，而且有些金屬材料，如應(yīng)用尤其普遍的鑄鐵，只能用鑄造方法來(lái)成形。所生產(chǎn)鑄件的大小，可以從小到幾克的儀表零件到重達(dá)二、三百噸的冶金礦山和動(dòng)力設(shè)備中的重型鑄件。在的條件下，采用特種鑄造、鑲嵌鑄造、雙金厲鑄造、細(xì)小孔道鑄造技術(shù)和鑄焊結(jié)構(gòu)等方法可以使零件的結(jié)構(gòu)為合理。采用這些方法也可解決一些其他金屬成形方法難以解決的問(wèn)題以取得的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。如由于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展，要求制造尺寸、形狀復(fù)雜又很難切削加工甚至完仝不能切削加工的高溫合金零件，例如渦輪葉片，它要在1000攝氏度以上的高溫下工作。對(duì)于這種具有細(xì)小復(fù)雜內(nèi)腔的零件采用熔模鑄造及陶瓷型芯的方法生產(chǎn)，不僅可以解決加工困難或不能加工的問(wèn)題，而且還可以提升零件的合格率和節(jié)約合金材料。

大型機(jī)床鑄件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜收縮困難，鑄件的收縮率減小。例如，同一成分澆注的鑄鋼件，因結(jié)構(gòu)形狀不同，其中以自由收縮時(shí)的收縮率較大。大型機(jī)床鑄件的材料鑄件的材料不同，鑄造收縮率也不同。例如，鑄鋼的收縮率比灰鑄鐵大；灰鑄鐵中硫多時(shí)，收縮率增大，硅多時(shí)收縮率減小。大型機(jī)床鑄件的退讓性鑄型的退讓性好，鑄件的收縮率增大。例如，用濕性和水玻璃砂型澆鑄的鑄件比干型澆鑄的鑄件的收縮率大。同樣道理，隨著鑄件的尺寸增大，鑄型的退讓性變差，鑄件的收縮率也就減小。

二、大型機(jī)床鑄件變形的原因有哪些？

大型機(jī)床鑄件在高溫下澆注，在凝固冷卻過(guò)程中，因溫度下降而產(chǎn)生收縮和發(fā)生相變，如收縮和相變受到阻礙，便會(huì)在鑄件中產(chǎn)生鑄造應(yīng)力。鑄造應(yīng)力按其形成原因可分為熱應(yīng)力、相變應(yīng)力和機(jī)械阻礙應(yīng)力三種。鑄造應(yīng)力是熱應(yīng)力、相變應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力三者之和。常用的去除應(yīng)力的方法如下：

一、自然時(shí)效法自然時(shí)效去除應(yīng)力效果好，但要達(dá)到去除殘余應(yīng)力的目的，就要使鑄件長(zhǎng)期暴露的空氣中數(shù)年。長(zhǎng)時(shí)間的放置全部不適合現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)，一般不予采用。

二、熱時(shí)效法熱時(shí)效能去除應(yīng)力，但對(duì)設(shè)備成本高、耗能高，根據(jù)時(shí)效窯的功率不同一般需要30h以上。是普通使用的去除殘余應(yīng)力的工藝方式。但在能源日益緊張的情況下，也不適合應(yīng)用，而且其經(jīng)濟(jì)成本高，不符合企業(yè)生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益。所以需要尋找一種能夠替代熱時(shí)效的工藝方法。

三、振動(dòng)時(shí)效法振動(dòng)時(shí)效的實(shí)質(zhì)是以振動(dòng)的形式給工件施加附加應(yīng)力。當(dāng)附加應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加后，達(dá)到或超過(guò)材料的屈服限時(shí)，工件發(fā)生微觀或宏觀的塑性變形，從而降低和均化工件的殘余應(yīng)力，從而使工件幾何尺寸穩(wěn)定。該工藝方法耗能低、設(shè)備簡(jiǎn)單使用方便，目前普遍應(yīng)用。

機(jī)床鑄件材料大多選用灰鐵鑄鐵材質(zhì)，也有少量的鑄鋼機(jī)床鑄件，現(xiàn)代機(jī)床鑄件設(shè)計(jì)中用結(jié)構(gòu)鋼焊接的床身比例逐漸上升。機(jī)床鑄件有良好的尺寸穩(wěn)定性，用來(lái)做機(jī)床鑄件不宜變形，有利于長(zhǎng)期保持機(jī)床精度。