泊头市东建铸造有限责任公司

机床床身铸件的残余应力研究 高精度的数控机床是现代机床的重要标志，其高精度指零部件的加工精度及其稳定性高，这要求机床铸件有较低的铸造应力和良好的尺寸精度稳定性。但床身铸件结构复杂，一般导轨较长，壁厚差较大，在凝固、冷却过程中由于温度场不均匀，容易产生热应力、相变应力、组织应力等而导致变形，严重影响其尺寸精度及保持性。然而，近年来关于机床铸件的残余应力及尺寸稳定性的研究报道很少，因铸件的残余应力引起的变形甚至开裂成为铸造行业的共性技术问题之一。 床身铸件采用水平阻流设计，横浇道内流体速度较大，末端延长段斜度较小，不能压实流体，液体容易卷气，导致气体进入导管和型腔，且水平阻流导致紊流倾向增加，充型不平稳，排渣效果差，铸件容易形成气孔和夹渣，造成应力不平衡，在后续的加工中容易引起变形。 大型机床铸件床身导轨的温度场比其他部位大，且距离浇道越远、壁厚越大处温度越高，越容易产生热应力；铸件底部方孔附近和扁冒口位置温度场都比较低，凝固速度较快，冒口基本不能起到补缩作用，只是起到排气作用；铸件上箱铁液凝固较快，原因是方口位置和芯子接触，热传导系数大，冷却较快；而下箱床身导轨凝固较慢，且由于存在较大的壁厚差，温度分布不均匀，凝固时间相差较大，容易产生相变应力和组织应力。 在浇道上出现缩松缺陷，但不影响铸件的质量；床身的横导轨、竖导轨、节点等温差较大之处也出现缩松，容易引起收缩应力，可通过放置冷铁使铸件实现顺序凝固或利用内浇道的补缩作用加以减小、消除。床身的横导轨有明显的弯曲变形，导轨根部受到的拉应力比较大，约160~180MPa，应力集中也比较大，需要后续的组合时效处理来消除；导轨面上受压应力，约-70~180MPa；竖导轨较短，应力相对较小，拉应力约14~26MPa，压应力约-27~52MPa，因此变形也较小。 生产中三维振实台是重要造型设备之一，特别是形状较为复杂的机床床身，对振实台更有严格的要求，三维振动使用时振幅要均匀，夹角与弧之间填砂一定要紧实，型砂在铸型内的填充速度较好是等量的，随着振实台加速度的增加而急剧地增大密实度，为了更短的时间内提高型砂的充填密度，选择振实台是整个生产过程的关键。 dongjianzhuzao