机床铸件应对铸件残余应力的办法

机床铸件在铸造过程中，由于温度的不均匀变化、金属的凝固收缩以及相变等因素，不可避免地会产生残余应力。这些残余应力可能导致铸件的强度降低、塑性变差、疲劳限度下降，甚至引起铸件的变形和开裂，严重影响铸件的质量和使用寿命。因此，采取措施来去掉或降低铸件中的残余应力是重要的。

下面，详细讲讲机床铸件应对铸件残余应力的办法：

一、残余应力的成因与影响

成因

1、温度不均匀：铸造过程中，金属液冷却时温度分布不均匀，导致局部热塑性变形，从而产生残余应力。

2、凝固收缩：金属液凝固时体积收缩，不同部位的收缩率不同，产生收缩应力。

3、相变：金属在凝固和冷却过程中发生相变，由于体积膨胀不均匀，也会产生残余应力。

影响

1、降低铸件强度：残余应力使铸件内部产生微观或宏观的裂纹，从而降低其强度。

2、影响塑性：残余应力导致铸件在受力时容易发生塑性变形，降低其塑性。

3、降低疲劳限度：残余应力使铸件在交变应力作用下的疲劳强度下降。

4、引起变形和开裂：残余应力超过铸件的屈服强度时，会导致铸件发生形变甚至开裂。

二、去掉或降低残余应力的方法

1、自然时效法。自然时效法是将铸件长时间暴露在空气中，让其自然发生应力释放和松弛。这种方法虽然简单易行，但耗时较长，通常需要数年时间才能达到理想的应力去掉效果。因此，在现代企业生产中，自然时效法一般不予采用。

2、热时效法。热时效法是通过将铸件加热到相应温度，并保温一段时间，然后缓慢冷却来去掉残余应力的方法。这种方法可以加速铸件内部原子的扩散和重新排列，从而去掉或降低残余应力。然而，热时效法需要消耗大量的能源和成本，且处理时间较长，不适用于大型或复杂结构的铸件。

3、振动时效法。振动时效法是一种利用振动能量来去掉或降低铸件残余应力的方法。该方法通过激振器对铸件施加周期性外力，使其产生共振。在共振状态下，铸件内部的微观组织发生晶格错位蠕变，从而去掉或降低残余应力。振动时效法具有设备简单、操作方便、耗能低、处理速率不错等优点，是目前普遍应用的去掉残余应力的方法。

4、特别冲击法。特别冲击法是利用高频声波对铸件进行冲击处理，使其内部产生塑性变形和微观组织变化，从而去掉或降低残余应力。这种方法具有处理速度不慢、效果不错、对铸件表面质量影响小等优点。然而，特别冲击法需要技术的设备和操作技能，且处理成本相对较不错。

5、优化铸造工艺。通过优化铸造工艺来降低或去掉残余应力是一种根本性的方法。例如，采用正确的模具设计、优化浇注系统和冷却系统、选择适当的铸造材料和浇注方法等，都可以降低铸件中的残余应力。此外，还可以通过热处理等后续加工措施来进一步去掉或降低残余应力。

6、表面处理技术。表面处理技术如喷丸、喷砂、滚压等也可以用来去掉或降低铸件表面的残余应力。这些技术通过对铸件表面进行机械处理，使其产生塑性变形和微观组织变化，从而去掉或降低表面的残余应力。表面处理技术不仅可以提升铸件的表面质量，还可以增强其不怕乏性能。