大型机床铸件出现变形现象的原因跟冷裂产生分析

[一]、大型机床铸件出现变形现象的原因
大型机床铸件在铸造出来以后在地坑中要呆上适当的时间，时间的控制要根据平台的吨位来定，吨位越大在地坑中呆的时间应该越长，要不铸件没有放凉挖出来轻微的是变形，比较重的损失是铸件发生断裂。经研磨后，以交错方向刮削也将黑点全数刮完。需要指出，每轮刮削，刀迹需要交错，否则将影响铸铁平台表面光洁度。在刮削中对黑点按亮、浓、淡在用力上应有轻重之分，对亮点、大浓黑点用力要大，对大多数的浓黑点用力要适中，对淡黑点，则保留不刮，待下轮后变黑时再刮，需要强调指出，对于分布在铸铁平台平面边缘、角落的亮点。因隐布较少，易为人眼所忽略，极易漏刮。因为漏刮点在研磨时往往顶起研具，妨碍黑点的正常，会形成黑点越刮越少的现象。
大型机床铸件出现变形现象的原因：
1、机床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。
2、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。
3、大型机床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。
4、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。
5、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去除；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。
[二]、床身铸件冷裂的产生分析
床身铸件铸造生产经常要用的材料有各种金属、焦炭、木材、塑料、气体和液体燃料、造型材料等。所需设备有冶炼金属用的各种炉子，有混砂用的各种混砂机，有造型造芯用的各种造型机、造芯机，有清理大型床身铸件用的落砂机、抛丸机等。还有供特种铸造用的机器和设备以及许多运输和物料处理的设备。对于热裂一般是在凝固末期，金属处于固相线附近的高温时形成的。其形状特征是裂缝短，缝隙宽，形状曲折，缝内呈氧反应颜色。床身铸件结构不合理，合金收缩大，型（芯）砂退让性差以及铸造工艺不合理等均可引发热裂。钢和铁中的硫、磷降低了钢和铁的韧性，使热裂倾向增大。热裂的防止去合理地调整合金成分，严格控制钢和铁中的硫、磷含量，合理地设计铸件结构，采用同时凝固的原则和改进型（芯）砂的退让性，都是防止热裂的措施。
大型铸件在凝固和冷却过程中要发生体积收缩或膨胀，这种体积变化往往受到外界和铸件各部分之间的约束而不能自由地进行，于是便产生了铸造应力。如果产生应力的原因去除后，铸造应力随之去除，这种应力叫做临时铸造应力。如果产生应力的原因去除后铸造应力仍然存在，这种应力叫做铸造残留应力。大型床身铸件在凝固和随后的冷却过程中，由于壁厚不同，冷却条件不同，其各部分的温度和相变程度都会有所不同，因而造成床身铸件各部分体积变化量不同。如果此时铸造合金已经处于弹性状态，铸件各部分之间便会产生相互制约。铸造残留应力往往是这种由于温度不同和相变程度不同而产生的应力。
床身铸件壁厚尺度差通常可降低，在图样上选用公役等级代号标示，如GB6411-CT10.当要约束错箱值为，应标出较大错箱值。如GB/T6411-19-较大错箱值1.0.
由于床身铸件产生缺陷的原因是多方面的和复杂的，有些缺陷是由多个因素引起的，故不容易划分各自应承担责任的百分比。为了解决由于划分不公开器争端，应该加强中间检查，应对各道工序的质量（特别是主要工艺参数和执行操作规程的情况）进行严格的控制，从而确定个人或小组质量责任，例如质控站按规程抽查砂型的性能，如果不符合标准的规定，就应当根据超过标准的百分数来衡量配置砂型者的工作质量，并据伺来决定惩罚的程度。铸铁件质量对机械产品的性能有很大影响。铸铁件的质量包括外观质量、内在质量和使用质量。
床身铸件的外观质量指床身铸件表面粗糙度、表面缺陷、尺寸偏差、形状偏差、重量偏差；内在质量主要指床身铸件的化学成分、物理性能、机械性能、金相组织以及存在于床身铸件内部的孔洞、裂纹、夹杂、偏析等情况；使用质量指铸铜件在不同条件下的工作长时间能力，包括不易磨损、不易腐蚀、耐激冷激热、疲劳、吸震等性能以及被切削性、可焊性等工艺性能。
床身铸件冷裂的产生分析：
1、冷裂是床身铸件冷却到低温处于弹性状态时所产生的热应力和收缩应力的总和，如果大于该温度下合金的强度，则产生冷裂。
2、冷裂是在较低温度下形成的，其裂缝细小，呈连续直线状，缝内干净，有时呈轻微氧反应色。壁厚差别大、形状复杂的铸件，尤其是大而薄的铸件易于发生冷裂。
3、冷裂这样去防止凡是减小床身铸件铸造内应力或降低合金脆性的措施，都能防止冷裂的形成。钢和铸铁中的磷能显著降低合金的冲击韧性，增加脆性，容易产生冷裂倾向，因此在金属熔炼中严格加以限制。