Литейные напряжения и деформации в отливках

Рис. 8. Влияние температуры отпуска и времени выдержки на снятие напряжений а, б - в чугунных отливках (разработано на основании различных источников); в, г-в стальных отливках.

Кроме литейных напряжений в отливках могут возникать напряжения, вызванные термической обработкой.

В процессе нагревания отливок иногда возникают напряжения, которые суммируются с существующими и могут вызвать деформацию и даже трещины. В тонких, быстрее нагреваемых частях отливки возникают сжимающие напряжения, в толстых, которые нагреваются медленнее, -- растягивающие. Существует правило, согласно которому сложные отливки с большими литейными напряжениями следует нагревать очень медленно. Нельзя, например, холодные сложные отливки загружать в горячую печь.

Когда отливки охлаждаются от температур закалки (выше Ас₃) возникают смешанные напряжения: термические и фазовые; когда отливки остывают от температур отпуска (ниже Ас_х), возникают только обычные термические напряжения. Величина этих напряжений в стальных отливках в зависимости от скорости остывания представлена на Рис. 9, где видна значительная разница напряжений, получаемых при охлаждении отливки на воздухе и в воде.

Рис. 9. Влияние скорости охлаждения на величину напряжений в валиках Д 50 мм из стали (0,3% С); а-охлаждение с температуры 650° С (термические напряжения); б-охлаждение с температуры 850° С (термические и фазовые напряжения);

1 - твердость НВ; 2 - осевые напряжения; 3 - касательные напряжения; 4 - радиальные напряжения.

В настоящее время термическая обработка применяется очень часто для чугунных отливок. Она имеет целью увеличение прочности или износостойкости отливки (детали сельскохозяйственных машин и машин керамической промышленности, детали передающих механизмов - зубчатые колеса, ролики, звенья, втулки эксцентриков и т. п.). Благодаря закалке износостойкость таких деталей увеличивается в 3-5 раз.

Из-за опасности возникновения трещин при закалке конструкция отливок должна быть как можно более компактной и менее сложной. Чем более сложна конфигурация отливки, тем большие предосторожности следует принимать во время ее термической обработки. Это положение проиллюстрировано Рис. 10, на которой представлены три зубчатых колеса для сельскохозяйственной машины. Колесо наименее сложной конфигурации (Рис. 10, а) закаливается в воде с температуры 850° С, более сложной конфигурации (Рис. 10, б) - в воде с температуры 800-820° С и очень сложной конфигурации (Рис. 10, в) - в масле с температуры 850° С.

Рис. 10. Способы закалки чугунных отливок в зависимости от их конфигурации: а - в воде с 850° С; б- в воде с. 800-820° С; в - в масле с 850° С.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _