一种降低高端机床用铸铁残余应力的方法

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种降低高端机床用铸铁残余应力的方法。

背景技术

精度保持性是高端数控机床最重要的质量指标，目前我国与国外相比还有相当大的差距。国内数控机床的精度保持性约为一年，而国外可达五年，这是限制我国数控机床进口量成为世界第一的原因之一。目前，已有的研究认为在铸造过程中影响铸件尺寸精度稳定性的因素主要包括：热变形及温度梯度引起铸件变形、金属组织的不均匀性、铸件残余应力及其稳定性。这些因素综合作用导致床身在使用过程中或是使用一段时间后，由于组织不均匀、应力状态的变化或不稳定，使得机床整机精度稳定性下降。另外，在铸件的加工过程中，引起塑性的、不可逆的变形有三个因素，分为是工作负荷、材料刚度和残余应力，这三者中残余应力最为危险，因为其应力往往大于工作负荷，且它是持续的、间断的。因此，为了保障铸件尺寸精度和精度稳定性，降低铸件的残余应力是现在急需解决的问题。

目前，常用降低铸件残余应力的方法主要是控制化学成分(较高碳当量、较高Si/C)、适当铸造工艺参数(较高浇注温度和较低落砂温度)、优化浇注工艺(底注式浇注系统等)和时效处理。上述方法都存在一个共同问题工艺复杂且流程繁琐。另外，采用自然时效，需要时间周期太久；若采用其他热时效，我国相当一部分铸件生产企业没有时效处理设备，铸件无法进行时效处理，而进行时效处理的企业，大多流于形式。这就限制了铸铁残余应力的降低，导致很多工厂生产的铸件残余应力过高，不能满足用户的需求。因此，如何通过简单、经济而有效的方法降低铸铁件的残余应力成为现在亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种降低高端机床用铸铁残余应力的方法，该方法成本低、产量高且工艺操作简单。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种降低高端机床用铸铁残余应力的方法，包括以下步骤：

S1：选取灰铸铁作为原材料；

S2：利用线切割法将所述原材料切成圆柱体试样；

S3：将切好的所述圆柱体试样装入密封袋中，并浸入盛有液氮的密封容器中进行低温处理；

S4：待所述圆柱体试样低温处理至预设时间后取出，放在空气中恢复至室温，降低高端机床用铸铁残余应力。

优选的，所述灰铸铁的尺寸为：Ф30mm。

优选的，所述圆柱体试样的尺寸为：Ф15×8mm。

优选的，所述液氮的温度为：-190℃。

优选的，所述S3中，所述密封袋需预留预定缝隙，所述圆柱体试样需完全浸入所述液氮中。

优选的，所述S4中，低温处理后的所述圆柱体试样在空气中恢复至室温的时间大于1h。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、成本低，生产效率高；2、制备工艺稳定，操作简单，可利用不同的低温处理时间控制铸铁的残余应力大小；3、适合于工业化生产和应用；4、原材料丰富，较易获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中的一种降低高端机床用铸铁残余应力的方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1所示，本发明提供了一种降低高端机床用铸铁残余应力的方法，包括以下步骤：

S1：选取灰铸铁作为原材料；

S2：利用线切割法将原材料切成圆柱体试样；

S3：将切好的圆柱体试样装入密封袋中，并浸入盛有液氮的密封容器中进行低温处理；

S4：待圆柱体试样低温处理至预设时间后取出，放在空气中恢复至室温，降低高端机床用铸铁残余应力。

在本实施例中，灰铸铁的尺寸为：Ф30mm。

在本实施例中，圆柱体试样的尺寸为：Ф15×8mm。

在本实施例中，液氮的温度为：-190℃。

在本实施例中，所述S3中，密封袋需预留预定缝隙，圆柱体试样需完全浸入液氮中。

在本实施例中，所述S4中，低温处理后的圆柱体试样在空气中恢复至室温的时间大于1h。

实施例二

本实施例公开了具体以下步骤：

将灰铸铁棒用线切割，切成Ф15×8mm的圆柱体；

将切好的圆柱体装入密封袋中，浸入盛有-190℃左右液氮的密封容器中进行低温处理，待试样处理达15min后取出，放在空气中恢复至室温；

未经上述处理的原始样品的残余应力为54.3Mpa，本实施例处理后试样残余应力降低至35.6Mpa。

实施例三

本实施例公开了具体以下步骤：

将灰铸铁棒用线切割，切成Ф15×8mm的圆柱体；

将切好的圆柱体装入密封袋中，浸入盛有-190℃左右液氮的密封容器中进行低温处理，待试样处理达30min后取出，放在空气中恢复至室温；

未经上述处理的原始样品的残余应力为54.3Mpa，该方法处理后试样残余应力降低至37.6Mpa。

以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。