应力框的解释

1、热应力：由于铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度不同， 造成同一时刻收缩量的不一致，铸件为一整体，各部分彼此 相互制约，因而产生应力。t临：弹塑性转变温度t临：塑性状态内应力自行消除Vt临：弹性状态，应力继续存在铸件由于壁厚不同，到达t临的先后不同，即进入弹性 阶段的先后不同，产生的收缩不同，但是最终结果又是各部 分都要到达室温，因此收缩先后的不同和彼此的制约会引起 内应力。T0T1时间区间，此时段，细杆和粗杆都处在t临以 上，虽然细杆和粗杆的收缩量不一样（细杆收缩大，短；）， 但都是塑性阶段，收缩都不产生应力。T1时刻，细杆和粗杆所处状态不同，细杆已经进入t临， 由于杆细冷速大，线收缩大，弹性收缩

2、，细杆短。粗杆此时 还处于t临以上，杆粗冷速小，线收缩小，又处于塑性状态， 粗杆长。但两杆彼此相连，始终具有相同长度，故细杆2被拉长， 粗杆1被压缩。所以，细杆2受拉应力，粗杆1受压应力。 收缩受阻，形成暂时内应力，因为，粗杆再继续冷却，紧随 其后，在T2时刻也进入t临，继续线收缩，继续压短而消失。 这一阶段收缩，不产生内应力。T2-T3阶段：当细杆和粗杆都进入了 t临温度以下，继续冷 却到室温。细杆2：杆细，冷速快，率先到达室温，收缩就停止了。尺 寸就不变了。而粗杆1：杆粗温度下降慢，此刻仍处在较高的温度，仍有 较大的收缩。此时，粗杆1的收缩大于细杆2，即粗杆1短而细杆2 长，但它们由横梁连

3、为一体，所以，粗杆1的收缩受到细杆 2的阻碍，这最后较大收缩受阻，即粗杆1受拉而细杆2受 压，至到室温形成了残余内应力。总之，由于铸件各部分冷却速度不同（厚的部分慢，薄 的部分快），即发生凝固收缩（线收缩）的先后不同，到达 室温T3的先后不同，先到部分先停止收缩从而制约后到部 分。由此可见，热应力使铸件厚壁或心部受拉伸，薄壁或表 层受压缩。铸件的壁厚差别愈大，合金的线收缩率愈高，弹 性模量愈大，热应力愈大。对于厚薄不均匀，截而不对称及具有细长特点的杆类、 板类及轮类等铸件，当残留铸造应力超过铸件材料的屈服极 限时，往往发生翘曲变形。如前述框形铸件，粗杆1短，受 拉伸，细杆2长，受压缩，但两杆都

4、有恢复自由状态的趋向， 即杆1总是力图缩短，杆2总是力图伸长，如果连接两杆的 横梁刚度不够，结果会出现如图所示的翘曲变形（只有弧形 能满足这一趋势，内侧弧比外侧弧稍短）。变形使铸造应力 重新分布，残留应力会减小一些但不会完全消除。如图所示T型梁铸件，当板1厚、板2薄时，浇注后板 1受拉，板2受压。各自都有力图恢复原状的趋势，板1力 图缩短一点，板2力图伸长一点。若铸件刚度不够，将发生 板1内凹，板2外凸变形。反之，当板2厚时，将发生反向 翘曲。对于形状复杂的铸件，也可应用上述方法来确定它的变 形方向。如图所示车床床身的导轨部分厚，侧壁部分薄，铸 造后导轨产生拉应力，侧壁产生压应力，往往发生导轨

5、而下 凹变形。有的铸件虽无明显变形，但经切削加工后，破坏了铸造 应力的平衡，又产生变形或裂纹。如图所示圆柱体铸件，由 于心部冷却比表层慢，结果心部产生拉应力，表层产生压应 力。心部总是力图变短，外层总是力图变长。当外表层被加 工掉一层后，心部所受拉应力减小，铸件变短。当在心部钻 孔后，表层所受压应力减小，铸件变长。若从侧而切去一层， 则会产生弯曲变形。铸件产生翘曲变形后，如果铸件的塑性较好还可以进行 校正，但对于脆性材料如灰铸铁则不能校正，可能因加工余 量不够或因铸件放不进夹具无法加工而报废。因此必须防止铸件变形。变形规律：“厚热薄凉、厚短薄长、厚拉薄压、向厚凹曲”如AL-Cu2%合金强度与温度的关系：高于643C时，不具有强度；643时，强度为0.05Mpa；随着温度降低，强度逐渐增加，599C时强度为0.94Mpa，596C时强度急剧增加至1.53Mpa。合金刚刚具有可测强度的温度称为热脆区上限，强度开