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，可以通過改變曲抦、鈾孔等各部分的結(jié)構(gòu)形狀來增加鑄造曲軸的結(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，來源普遍，還可直接利用廢舊金厲料重熔。同時，在一般情況下也不需要價格昂貴的設(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，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變鑄鐵平臺和大型機(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)過時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，及時控制溫度，防止溫度過高或過低，這樣會對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，高牌號鑄造等，例如機(jī)床大型機(jī)床鑄件的床身，立柱，橫梁，滑臺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題以取得的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。如由于噴氣發(fā)動機(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，收縮率增大，硅多時收縮率減小。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、自然時效法自然時效去除應(yīng)力效果好，但要達(dá)到去除殘余應(yīng)力的目的，就要使鑄件長期暴露的空氣中數(shù)年。長時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、熱時效法熱時效能去除應(yīng)力，但對設(shè)備成本高、耗能高，根據(jù)時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效的工藝方法。

三、振動時效法振動時效的實(shí)質(zhì)是以振動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)到或超過材料的屈服限時，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，用來做機(jī)床鑄件不宜變形，有利于長期保持機(jī)床精度。