專利名稱：鑄件殘余應(yīng)力的爆炸消除法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬鑄件的熱處理，特別是鑄件殘余應(yīng)力的消除方法。
目前，消除金屬件殘余應(yīng)力的方法主要有退火、噴丸、振動(dòng)、低溫及爆炸等方法，其中以退火方法應(yīng)用較多。但退火方法需要消耗大量的能源，成本較高，如采用煤為燃料，還會(huì)造成環(huán)境污染。噴丸方法只適用于金屬表面處理，且費(fèi)用高。振動(dòng)法和低溫法目前尚不成熟。因此提供一種切實(shí)有效的方法消除金屬鑄件的殘余應(yīng)力是十分必要的。爆炸法消除金屬殘余應(yīng)力應(yīng)有于焊接件已取得比較成熟的發(fā)展，但消除焊接件殘余應(yīng)力的爆炸方法不能應(yīng)用于鑄件的殘余應(yīng)力消除。因此鑄造行業(yè)一直采用退火方法消除鑄件的殘余應(yīng)力。
消除焊接構(gòu)件殘余應(yīng)力的爆炸方法是將某種柔性炸藥貼附于構(gòu)件焊縫處，然后引爆炸藥，達(dá)到消除焊縫區(qū)殘余應(yīng)力的目的。這種方法應(yīng)有于鑄件的殘余應(yīng)力消除會(huì)碰到難以克服的困難。一是鑄件的脆性一般比較強(qiáng)，在炸藥接觸爆炸的情況下容易被炸裂；二是焊接件中殘余應(yīng)力一般集中于焊縫區(qū)及其附近較窄的范圍內(nèi)，只要局部施加爆炸載荷便可達(dá)到改善整個(gè)構(gòu)件殘余應(yīng)力狀態(tài)的目的；而鑄造殘余應(yīng)力常常是全局分布的，只在少數(shù)部位直接施加爆炸載荷不能使整個(gè)構(gòu)件殘余應(yīng)力狀態(tài)得以改善。因此，即使鑄件在接觸爆炸情況下不被炸壞，由于需要布藥的部位很多，有些復(fù)雜結(jié)構(gòu)中的某些部位(如內(nèi)部空腔壁)布藥很困難，所以原有消除焊接殘余應(yīng)力的爆炸方法不太適用于鑄件殘余應(yīng)力的消除。
本發(fā)明的目的在于提供一種能源消耗少、生產(chǎn)成本低、對(duì)環(huán)境影響小，并有較好的勞動(dòng)條件的消除金屬鑄件殘余應(yīng)力的方法。
針對(duì)已有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明采用了將金屬鑄件整體浸泡于水中，在水中距鑄件一定距離處引爆適當(dāng)裝藥形式的炸藥。炸藥爆炸產(chǎn)生沖擊波，沖擊波通過(guò)水較均勻地傳到鑄件各部位，鑄件在沖擊波作用下內(nèi)部組織發(fā)生變化，從而改變殘余應(yīng)力狀態(tài)。


圖1是本發(fā)明采用集中藥包時(shí)布藥示意圖。
圖2是本發(fā)明采用條形藥包時(shí)布藥示意圖。
圖3為圖2的俯視圖。
現(xiàn)結(jié)合圖1-3對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、原理及實(shí)施作一詳細(xì)介紹本發(fā)明的實(shí)施方法是先將金屬鑄件1整體浸泡在水中，在離鑄件1一定距離d的水中放置炸藥包2，炸藥包2爆炸產(chǎn)生的沖擊波通過(guò)水傳遞作用于鑄件1，造成鑄件1內(nèi)部組織發(fā)生變化，得以消除鑄件1的殘余應(yīng)力。水作為沖擊波的傳遞介質(zhì)，既減少了爆炸沖擊波造成鑄件損壞的可能性，又能使爆炸沖擊波較均勻的作用于鑄件1。在炸藥包2的布置方式上，可采用集中藥包方式，也可采用條形藥包方式。采用集中藥包方式時(shí)，炸藥包2應(yīng)放置于與鑄件1上方的水中，為進(jìn)一步保證施爆后取得較好的效果，鑄件1的高度b、藥包2與鑄件1頂面的距離d，及水的高度H三者之間的關(guān)系為H/(a＋b)＝2－4。藥包2的藥量Q和藥包2與鑄件1間距離d的關(guān)系為Q3/d=(0.1-10)σb/K;]]>(式中，藥量Q的單位為千克，距離d的單位為米，σb是鑄件抗拉強(qiáng)度(MPa)，K是Cale公式中的系數(shù)，取為53.3MPa)。鑄件1的寬度a和藥包2與鑄件1間距離d的關(guān)系為d/a＝0.8－1.2。在采用條形藥包方式時(shí)，藥包2垂直放置于鑄件1的一側(cè)水中，這時(shí)藥包2的長(zhǎng)度L和鑄件1的高度b之間的關(guān)系為L(zhǎng)/b＝0.8－1.2；而藥包2的藥量Q和藥包2與鑄件1間的距離d的關(guān)系為Q3/d=(2-10)σb/K;]]>浸泡鑄件1的水深H和藥包2長(zhǎng)度L間的關(guān)系為H/L＝2－4；鑄件1的寬度C和藥包2與鑄件1間距離d的關(guān)系為d/c＝0.8－1.2。為了使整個(gè)鑄件各部位殘余應(yīng)力狀態(tài)均得到改善，可根據(jù)鑄件1的具體情況選擇多個(gè)施爆點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)可重復(fù)施爆2-5次，整個(gè)鑄件的施爆次數(shù)一般不少于5次，這樣可使鑄件1的殘余應(yīng)力狀態(tài)逐步得到改善。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例為施用于一個(gè)內(nèi)外直徑分別為320mm和700mm，高為265mm的壓縮機(jī)氣缸體鑄鐵件，采用集中藥包方式，藥量為6.8克，水深為1米，藥包到鑄件頂端面為235mm，其施爆10次。鑄件爆炸處理后的殘余應(yīng)力值比退火后的殘余應(yīng)力值低27.8％。
采用本發(fā)明消除鑄件的殘余應(yīng)力，效果相當(dāng)或優(yōu)于傳統(tǒng)的退火工藝，特別是使能源消耗和加工成本得到降低，環(huán)境污染問(wèn)題可以得到解決，使勞動(dòng)條件得到改善。
權(quán)利要求
1.一種金屬鑄件殘余應(yīng)力的消除法，先將鑄件整體浸在水中，在離鑄件一定距離的水中放置藥包，然后引爆藥包，炸藥爆炸產(chǎn)生的沖擊通過(guò)水傳遞作用于鑄件，造成鑄件內(nèi)部組織發(fā)生變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄件殘余應(yīng)力的消除法，其特征在于藥包為集中藥包，放置在鑄件上方的水中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄件殘余應(yīng)力的消除法，其特征在于藥包為條形藥包，垂直放置于鑄件的一側(cè)水中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑄件殘余應(yīng)力的消除法，其特征在于鑄件的高度b、藥包與鑄件頂面的距離d，及水的高度H三者之間的關(guān)系為H/(d＋b)＝2－4。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的鑄件殘余應(yīng)力的消除法，其特征在于藥包藥量Q和藥包與鑄件間距離d的關(guān)系為Q3/d=(0.1-10)σb/K]]>。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的鑄件殘余應(yīng)力的消除法，其特征在于鑄件寬度a和藥包與鑄件間距離d的關(guān)系為d/a＝0.8－1.2。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鑄件殘余應(yīng)力的消除法，其特征在于藥包長(zhǎng)度L和鑄件高度b之間的關(guān)系為L(zhǎng)/b＝0.8－1.2。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或7所述的鑄件殘余應(yīng)力的消除法，其特征在于藥包藥量Q和藥包與鑄件間的距離d的關(guān)系為Q3/d=(2-10)σb/K]]>。
9.根據(jù)權(quán)利要求3或7所述的鑄件殘余應(yīng)力的消除法，其特征在于水深H和藥包長(zhǎng)度L間的關(guān)系為H/L＝2－4。
10.根據(jù)權(quán)利要求3或7所述的鑄件殘余應(yīng)力的消除法，其特征在于鑄件的寬度C和藥包與鑄件間距離d的關(guān)系為d/c＝0.8－1.2。
全文摘要
鑄件殘余應(yīng)力的爆炸消除法，是將鑄件浸在水中，并在距鑄件一定距離處引爆適當(dāng)裝藥形式的炸藥的方法，使鑄件在爆炸沖擊載荷作用下殘余應(yīng)力狀態(tài)得以改善，效果相當(dāng)或優(yōu)于傳統(tǒng)退火方法，使能耗和成本得以降低，環(huán)境污染問(wèn)題可得到解決，勞動(dòng)條件可得到改善。
文檔編號(hào)C21D10/00GK1117528SQ9510863
公開(kāi)日1996年2月28日 申請(qǐng)日期1995年8月17日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月17日
發(fā)明者朱中華, 李世海, 王小妤, 燕琳, 劉以鋼 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所