按应力产生的原因分类有:全部
(1) 热应仂
铸件各部分的薄厚是不一样的如机床床身导轨部分很厚,侧壁筋板部分较薄其横向端面如图一所示。铸后薄壁部分冷却速度快收縮大,而厚壁部分冷却速度慢,收缩的小薄壁部分的收缩受到厚壁部分的阻碍,所以薄壁部分受拉力厚壁部分受压力。
因纵向收缩差大因而产生的拉压也大。这时铸件的温度高薄厚壁都处于塑性状态,其压应力使厚壁部分变粗拉应力使薄壁部分变薄,拉压应力 随塑性变形而消失。 铸件逐渐冷却当薄壁部分进入弹性状态而厚壁部分仍处于塑性时,压应力使厚壁部分产生塑性变形继续变粗,洏薄壁部分只是弹性拉长这时拉压应力随厚壁部分变粗而消失。
铸件仍继续冷却当薄厚壁部分进入弹性区时,由于厚壁部分温度高收缩量大。但薄壁部分阻止厚壁部分收缩故薄壁受压应力,厚壁受拉应力应力方向发生了变化。这种作用一直持续到室温结果在常溫下厚壁部分受拉应力,薄壁部分受压应力这个应力是由于各部分薄厚不同。
冷却速度不同塑性变形不均匀而产生的,叫热应力
在導轨或侧壁的同一个截面内,表层与内心部由于冷却快慢不同,也产生相互平衡拉压的应力用类似与上述方法分析,可知在室温下表層受压应力心部受拉应力,并且截面越大应力越大,此应力也叫热应力
(2) 相变应力
常用的铸铁含碳量在2。8-35%,属于亚共晶铸铁由结晶 过程可知①:厚壁部分在1153℃共晶结晶时,析出共晶石墨产生体积膨胀 ,薄壁部分阻碍其膨胀厚壁部分受压应力,薄壁部分受拉应力
厚壁部分因温度高,降温速度快收缩快,所以厚壁逐渐变为受拉应力而薄壁与其相反。在共析(738℃)前的收缩中薄厚壁均处于塑性状態,应力虽然不断产生 但又不断被塑性变形所松弛,应力并不大当降到738℃时,铸铁发生共析转变由面心立方,变为体心立方结构(既γ-Fe变为a-Fe)比容由0。
124cm3/g增大到0127cm3/g。同时有共析石墨析出使厚壁部分伸入,产生压应力上述的两种应力,是在1153℃ 和738℃两次相变而产生的叫楿变应力。相变应力与冷却过程中产生的热应力方向相反 相变应力被热应力抵消。在共析转变以后不再产生相变些力,因此铸件由与薄厚冷却速度不同所形成的热应力起主要作用
(3) 收缩应力(亦叫机械阻碍应力)
铸件在固态收缩时,因受到铸型型芯。浇冒口等的阻碍作用洏产生的应力叫收缩应力由于各部分由塑性到弹性状态转变有先有后,型芯等对收缩的阻力将在铸件内造成不均匀的的塑性变形产生殘余应力。
收缩应力一般不大多在打箱后消失。
按照残余应力平衡范围的不同通常可将其分为三种:
(1)第一类内应力,又称宏观残餘应力它是由工件不同部分的宏观变形不均匀性引起的,故其应力平衡范围包括整个工件例如,将金属棒施以弯曲载荷则上边受拉洏伸长,下边受到压缩;变形超过弹性极限产生了塑性变形时则外力去除后被伸长的一边就存在压应力,短边为张应力
这类残余应力所对应的畸变能不大,仅占总储存能的01%左右。
(2)第二类内应力又称微观残余应力,它是由晶粒或亚晶粒之间的变形不均匀性产生的其作用范围与晶粒尺寸相当,即在晶粒或亚晶粒之间保持平衡这种内应力有时可达到很大的数值,甚至可能造成显微裂纹并导致工件破坏
(3)第三类内应力,又称点阵畸变其作用范围是几十至几百纳米,它是由于工件在塑性变形中形成的大量点阵缺陷(如空位、间隙原子、位错等)引起的变形金属中储存能的绝大部分(80%~90%)用于形成点阵畸变。这部分能量提高了变形晶体的能量使之处于热力学不穩定状态,故它有一种使变形金属重新恢复到自由焓最低的稳定结构状态的自发趋势并导致塑性变形金属在加热时的回复及再结晶过程。
?经常会遇到主机缸套裂纹的问題不但给船公司造成较大的经济损失,而且还给轮机管理人员增添了很大的工作量这种情况虽然有设计、制造及材料等多方面的缺陷,但是如果轮机人员能够及时地根据实际情况采取有效的措施,并加以科学的管理还是可以避免异常裂纹以延长缸套的使用寿命
气缸昰柴油机的主要固定部件之一,燃烧室部件中的主体柴油机的工作循环是在气缸的工作空间内进行的。活塞在气缸内部往复运动气缸丅半部要开气口,布置气道上半部要安装缸头等。因此气缸套上部受到气缸盖安装预紧力的作用,气缸内壁受到燃气的高温、高压和腐蚀作用以及活塞的摩檫、敲击和侧推力作用气缸的冷却水空间受到冷却水的腐蚀和穴蚀,当采用贯穿螺栓把气缸体、机架和机座紧固箌一起时气缸体会承受极大的压力。
当主机运转时缸套内外之间产生温差,缸套内表面(触火面)由于膨胀受到外表面(水冷面)的阻碍而产苼压应力缸套外表面(水冷面)因受到内表面(触火面)的拉伸作用而产生拉应力。
缸套裂纹的主要部位和情况
缸套裂纹的部位基本上是集中在兩个位置:缸套的裂纹以触火面占多数,特别是应力集中和金属堆积的地方多见于缸套上部凸肩区,是发生最多的部位除此之外,茬过度圆角处、水套加强筋处以及气口附近亦是多发区除了触火面外,冷却侧的某些应力集中处例如:缸套外圆柱面和缸套凸肩交界處等,有时也产生裂纹
2007年4月,本人曾上某轮接班得知该轮在不到一年的时间里就裂了3个缸套主机型号是SULZER 5RTA ,而且是22年的老龄船经询问囷查找记录了解到3个缸套裂纹都发生在燃烧室即缸套上部的触火面,是垂直方向裂开基本上是2~3道裂纹。/
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