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機床鑄件的結構組成及研傷原因分析

06-23
2019

機床鑄件多為床身使用,它的結構簡單,工藝性能好,便于導軌面的加工。水平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的運動精度,一般可用于大型數控車床或小型精密數控車床的布局。但是水平床身由于下部空間小,故排屑困難。從結構尺寸上看,刀架水平放置使得滑板橫向尺寸較長,從而加大了機床寬度方向的結構尺寸。水平床身配上傾斜放置的滑板,并配置傾斜式導軌防護罩,這種機床鑄件布局形式一方面有水平床身工藝性好的特點,另一方面機床寬度方向的尺寸較水平配置滑板的要小,且排屑方便。

機床鑄件的耐磨性和尺寸穩定性,鑄件質量對機械產品的性能有很大影響。例如,直接影響機床的精度連結壽命;各類泵的葉輪、殼體以及液壓件內腔的尺寸、型線的準確性和概況粗拙度,直接影響泵和液壓系統的工作效率,能量消耗和氣蝕的發展等;內燃機缸體、缸蓋、缸套、活塞環、排氣管等鑄件的強度和耐激冷激熱性,直接影響發動機的工作壽命。

鑄件鑄造方法選擇的原則:鑄件優先采用砂型鑄造,主要原因是砂型鑄造較之其它鑄造方法老本低、生產工藝簡單、生產周期短。當濕型不能滿足要求時再考慮使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。鑄件鑄造方法應和生產批量相適應,低壓鑄造、壓鑄、離心鑄造等鑄造方法??梢杂懈鞣N不同的強度、硬度、韌性配合的綜合性能,鑄件有優良的機械、物理性能。還可兼具一種或多種特殊性能,如耐磨、耐高溫和低溫、耐腐蝕等。

機床鑄件采用的材料:

1、樹脂砂型剛度好,澆注初期砂型強度高這就有條件利用鑄鐵凝固過程的石墨化膨脹,有效地消除縮孔、縮松缺陷,實現灰鑄鐵、球墨鑄鐵件的少冒口、無冒口鑄造。

2、實型鑄造生產中采用聚苯乙烯泡塑模樣應用呋哺樹脂自硬砂造型。當金屬液澆入鑄型時,泡沫塑料模樣在高溫金屬液作用下迅速氣化,燃燒而消失,金屬液取代了原來泡沫塑料所占據的位置,冷卻凝固成與模樣形狀相同的實型鑄件。

3、相對來說,消失模鑄造對于生產單件或小批量的汽車覆蓋件,機床床身等大型模具較之傳統砂型有很大優點,它不但省去了昂貴的木型費用,而且便于操作,縮短了生產周期,提高了生產效率,具有尺寸精度高,加工余量小,表面質量好等優點。

機床鑄件的組成:

1、機床的機身一般是灰鑄鐵材料。易于鑄造、加工,耐壓力,吸收震動好,比鑄鋼成本低,耐磨性好(灰鐵含有石墨),機身本身就可以“自帶”導軌。

2、機身的結構組成:底座、立柱、機身、橫梁等,視機床具體加工內容決定。

3、較主要的原因是鑄鐵有良好的吸震性、鑄造性能、耐磨性能和切屑性能。機床床身結構復雜,機床工作產生的震動、機床要求耐磨損這些都決定了灰口鑄鐵在機床上面的應用。

機床鑄件研傷原因:

粘著磨損型研傷:

這種研傷是指磨擦副在相對運動時,由于互相磨擦,接觸表面的材料從一個表面轉移到另一個表面,致使磨擦表面產生了劃痕與溝槽。

1、粘著磨損型研傷的產生機理

研究表明:固體表面狀況,從微觀的角度看是存在著凸凹不平的缺陷的,即使是經過拋光加工也不能完全消除凸峰和凹谷。當兩個磨擦表面接觸時,實際上是兩個磨擦表面的凸峰相互接觸。由于接觸應力很大,以致產生彈、塑性變形,使接觸面積增大,直到能夠承受全部載荷時為止。在這種情況下,金屬接觸表面上將出現牢固的粘著點,這種現象就是通常講的冷焊粘著。這些粘著點是在沒有表面膜的情況下產生的,當磨擦副表面上有表面膜時,只受法向力作用,其冷焊粘著也是不會產生的。若同時有切向力的作用,且法向力和切向力都很大,并在做相對滑動時,磨擦表面的溫度就會升高,在高溫高壓下,致使油膜破壞,接觸的金屬表面就會軟化或熔化,接觸點就產生粘著—撕脫—粘著—撕脫的循環過程,使接觸表面的材料從一個表面轉移到另一表面上,從而使其中一個表面(或兩個表面)上形成劃痕和溝槽,也就是形成粘著磨損型的研傷。

2、粘著磨損型的研傷的分類

根據磨擦副表面研傷的破壞程度,我們可將機床上常見的粘著磨損型研傷劃分為四類:

1)涂抹研傷僅發生在軟金屬淺層表面,被研傷的軟金屬薄層以涂抹的方式,轉移到硬金屬表面上,例如:蝸桿副運行一段時間后,蝸桿表面上的銅涂抹在蝸桿表面上。

2)擦傷研傷發生在軟金屬表面表層以下較淺的部分,破壞方式是沿運動方向產生細小劃痕,有時硬金屬表面上也有可能劃傷。最常見的是在機床運行初期、軸和滑動軸承處于摩合期的磨損。

3)膠合(或稱撕脫)研傷發生在相互磨擦的兩個零件的一方或兩方的基體較深處,由于表面局部溫度高,壓力大,使粘著結合強度任一基體金屬剪切強度,當磨擦副做相對滑動時其表面做一日和尚撞一天鐘產生撕脫性破壞,出現膠合性研傷。如凸輪副、蝸桿副、齒輪副,較為常見;機床的滑板與導軌在缺乏潤滑油而導致干磨擦時,也常會產生此類研傷。

4)咬死當磨擦副表面瞬時閃發的溫度相當高、粘著區較大、粘著點的強度也相當高,粘結不能從基體上剪切掉,以致造成相對運動中止的現象。咬死是研傷中最嚴重的一種。例如軸與滑動軸承當潤滑不良而出現的“抱軸”,大都會產生這種研傷;大型機床的導軌缺油引起的大面積研傷也會產生咬死。


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