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機械社區

標題: 鑄造磷青銅套熱裝后整體收縮，求指點方向 [打印本頁]

作者: LIAOYAO 時間: 2015-12-20 12:57
標題: 鑄造磷青銅套熱裝后整體收縮，求指點方向
俺這兩天做了熱裝銅套，過盈量0.15~0.18mm，鋼套溫度190°C~200°C ，操作時間18:30~19:30，木有精確記錄時間點。

第一次，裝好后自然冷卻；隔天銅套松動。測內徑收縮-0.45~0.50mm；外徑收縮-0.25~0.30mm，高于過盈量所以就松動，輕敲就退出來。

第二次，先將銅套加溫到220°C急速水冷，測內外徑尺寸沒明顯變化；再次加熱銅套到240°C后自然冷卻，測內外徑尺寸沒明顯變化。這次的過盈量有0.23mm~0.26mm，鋼套溫度270°C~280°C ，裝好后快速冷卻，先用小水滴淋，待溫度降至150°C后入水冷卻。測內徑收縮-0.45~0.50mm；外徑收縮-0.25~0.30mm，高于過盈量所以就松動，輕敲就退出來。

昨天網搜到現在還未找到沾邊的信息，也往組織晶態方向搜了，同樣還未有頭緒。求指點方向

磷青銅銅套如附圖，
(, 下載次數: 223)

作者: 逛逛論壇 時間: 2015-12-20 13:21
鋼套尺寸？

作者: LIAOYAO 時間: 2015-12-20 14:32
本帖最后由 LIAOYAO 于 2015-12-20 15:36 編輯

逛逛論壇發表于 2015-12-20 13:21
鋼套尺寸？

估計是過盈量太大，銅套被擠壓的“永久”變形了。

復制代碼

這個解釋不能滿足現象，有另一款銅套Ø75XØ85X70，同樣是大過盈0.18~0.20mm，操作次數更多（約有10次）也未發生過收縮，兩批銅套都在07~08年鑄造。

--- 亂馬 1/2
這個解釋不能滿足現象，有另一款銅套內徑75X外徑85X70，同樣是大過盈0.18~0.20mm，操作次數更多（約有10次）也未發生過收縮，兩批銅套都在07~08年鑄造。
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作者: ValleyViews 時間: 2015-12-20 14:36
銅套的槽形結構和通孔結構在承受外壓時，應該有局部的應力集中現象。要么造成局部彈性失穩，要么局部有朔性變形。

作者: LIAOYAO 時間: 2015-12-20 14:50

ValleyViews 發表于 2015-12-20 14:36
銅套的槽形結構和通孔結構在承受外壓時，應該有局部的應力集中現象。要么造成局部彈性失穩，要么局部有朔性 ...

連續兩天操作兩次，得到的數據結果很接近。不同尺寸銅套采相同操作模式也未曾發生層主說的局部彈性失穩、變形。

這次是整體收縮而不是局部變形，從測量內外徑尺寸的數據可以判定。

作者: ValleyViews 時間: 2015-12-20 14:54

LIAOYAO 發表于 2015-12-20 14:50
連續兩天操作兩次，得到的數據結果很接近。不同尺寸銅套采相同操作模式也未曾發生層主說的局部彈性失穩、 ...

不園度的前后變化測過沒有？

作者: ValleyViews 時間: 2015-12-20 15:24
整體收縮是現象。

作者: 冷月梧桐 時間: 2015-12-20 17:02
我記得不錯的話，像這種銅套和軸瓦?？紤]的都是周長和厚度，不是內外徑。如你所說，內外同時收縮，說明加工的時候還是熱的，應該要到恒溫再進行加工

作者: chixianhu 時間: 2015-12-20 17:45
是不是用水激冷的時候，金屬產生向內收縮力，而收縮力的釋放需要一個過程，比較緩慢，

作者: chixianhu 時間: 2015-12-20 17:48
鑲進去以后，里面插個棍子怎么樣。

作者: LIAOYAO 時間: 2015-12-20 18:18
下午再網搜后大概有個方向，輔以前后尺寸變化與體積變化值來判斷，俺會朝鑄造缺陷方面去找問題。

尺寸變化：（非精密測量值，TESA 0.02mm附表卡尺測，僅供粗略判斷用）
初始外徑 72.15 ；收縮后外徑 71.8 收縮比 0.485%
初始內徑 59.0 ；收縮后內徑 58.5 收縮比 0.847%

作者: 海鵬.G 時間: 2015-12-20 22:45
提示: 作者被禁止或刪除內容自動屏蔽

作者: zerowing 時間: 2015-12-21 03:12
LIAO大能否提供下鋼套的尺寸數值，包括公差。
按照目前的數據看，如果鋼套存在下偏差使得裝配鋼套的內徑尺寸小于71.7。那么最終的銅套整體變形可能來自于磷青銅的蠕變性。
但按照帖子中的數據，過盈量只有0.23~0.26，因此以72.15計算最終變形后尺寸也不應小于71.9。因此，如果最終尺寸為71.8的話，這種收縮變化就應該是源于應變性之外的變形原因。加之磷青銅的熱導能力較高，因此，可以考慮裝配冷卻中的部分蠕變+熱應力變形。這點，可以通過針對高度方向上不同位置的內徑測量進行比對。如果出現收頸顯現，則可認定為熱應力變形為成因之一。
查了下銅合金相圖，目前基本排除相變可能。磷青銅的錫含量不高，不會在180度左右出現相變。固可以不考慮金相影響。
另，亦不認為屬于鑄造缺陷。因為尺寸變化量上看，鑄造缺陷的影響不應超過過盈配合量上限。
個人觀點。有待校驗。

作者: kingreader 時間: 2015-12-21 08:58
不是很懂，但您給的信息就是擠壓變形；速冷情況間隙符合，自然冷卻間隙偏大，如果不是擠壓不知道什么原因。

作者: 螺旋線 時間: 2015-12-21 10:40
樓主試試冷裝工藝，買干冰就好了。

作者: 相當帥的卒 時間: 2015-12-21 10:50
我這一般冷裝，液氮，過盈量20絲可以的

作者: LIAOYAO 時間: 2015-12-21 12:21
外出中，使用手機在回復，有重復或漏字的，請見諒。

作者: frazil 時間: 2015-12-21 22:50
本帖最后由 frazil 于 2015-12-21 22:54 編輯

大致看了一下，對描述還有點糊涂。
不過大致想想可能是如此：
1、在熱裝過程中，實際上發生銅套與鋼套的接觸。此時，鋼套內孔冷卻速度高于外徑，孔徑減小速度變慢；銅套表面被加熱，發生膨脹。印象中銅的線膨脹系數應當大于鋼，這樣會引起銅的被過度的壓縮（比理論的要大）。
2、然后繼續冷卻，鋼的內孔由于冷卻速度較快，實際上楊氏模量是與溫度有關系的，屈服應力也與溫度有關系。因此，鋼內孔最終是減小不到理論值的。銅的外徑收縮又要小于理論值（高溫被壓縮），因此，會出現過盈量比理論要小的情況。
3、銅套的內徑變化，銅套的壁厚并不是遠遠大于內孔尺寸，不可以被認為是厚壁件，內外徑的受力是相互影響對方的變形的。上述不正常的影響也會對內徑產生不正常的影響。只是程度的大小。
4、另外，鑄件如果有縮孔，又為過盈量減小起到了促進作用。
所以，個人認為，此鑄件應當從以下幾部分考慮：
1、不同材料、不同溫度的線膨脹系數的影響
2、溫度非均勻變化與均勻變化的溫度場之間的計算差異
3、圓筒件在變化的分均勻溫度場的動態作用下的受力過程分析
4、鑄件縮孔的影響
5、此領域應當屬于精密機械中機械熱變形理論在裝配中的作用
6、根據理上分析，建議冷裝，理論上會好一些
以上純屬個人觀點，如有偏差，還請慢砸

作者: 三腳貓 時間: 2015-12-22 01:33
本帖最后由三腳貓于 2015-12-22 01:51 編輯

干過軸承(內徑大概300左右,記不清了)熱套到軸上,軸承放入熱柴油池內加熱到120度左右,軸承內孔超大0.15左右,套到軸上,自然泠卻

銅有一個特點：即加工硬化，
銅和鋼進行淬火處理其結果不同，銅會變軟－應該叫退火處理或叫軟化處理。請測下前后硬度變化
黃銅冷加工產生殘余應力，會導致應力腐蝕，產生季節性碎裂現象。低溫退火的主要目的在于消除殘余應力，因此低溫退火溫度應盡量低，以避免材料的軟化。對于錫磷和鋅白銅低溫退火還可顯著提高硬度。

不清楚鋼套套到銅套外還是銅套套到鋼套外?是鋼套套到銅套外吧,

計算下鋼套的加熱溫度,盡可能低點
190°C~200°C對銅來說是退火溫度
銅線膨脹系數18(x0.000001/°C)=0.000018mm/°C
<有三種(線面體)的膨脹系數,此系數可能選錯了>
△=0.000018*200*72=0.26mm
先箅外徑體積變化,再反算出直徑變化,請你自已核算

http://wenku.baidu.com/link?url=3IhF7U4WvlDrdLkAU_sIRSn8aYqF263XB-NLUoWSbOzKY3CNJxKwnFHjGLC9JWmCmMn0s8wy1chf7jMdbtrVz_hk9KRmwN4pAbOzw6j7-Xe

http://www.doc88.com/p-5894409536368.html

供參考
受熱,銅材料變軟,零件外徑尺寸理應變大,但受鋼套內徑限制,產生塑性變形零件外徑尺寸是銅套的內徑尺寸,泠卻后零件外徑尺寸回縮,即過盈量減小.
建議銅套冷縮(硬度反而提高)
或鋼套的加熱溫度盡可能低點

作者: 螺旋線 時間: 2015-12-22 11:30

三腳貓發表于 2015-12-22 01:33
干過軸承(內徑大概300左右,記不清了)熱套到軸上,軸承放入熱柴油池內加熱到120度左右,軸承內孔超大0.15左右, ...

樓主說了，鋼套加熱到190度到200度。很顯然是鋼套在外，銅套在內。
象這種雙金屬滑動軸承，如果銅層設計得薄，那選擇離心澆注是妥當的。
壁厚的選擇冷裝是妥當的。
樓主糾結其實是在那個壁厚的熱裝就沒事，主要是這個。
正是基于這個現象，來解釋這個結果，俺是這么理解的：
先做等溫，常溫的鋼套，銅套，到等溫條件下，比如140度。那鋼套的內徑是多少？銅套外徑是多少？
此時，強行“壓”入，銅套會如何變形？此時，壁厚會有什么影響？
鋼和銅的熱膨脹系數，就算是合金的影響，也得差超過20%。

作者: 三腳貓 時間: 2015-12-22 22:39
1銅套先半精加工,去應力退火,再精加工至尺寸
2從銅套的零件尺寸來看,屬薄壁小型零件,鋼套內孔大于銅套外徑有0.05間隙就能套入,
不知樓主何故要把鋼套加熱到200度,計算過嗎?????????

樓主試過銅套單獨加熱冷卻沒發現尺寸變化,為什么熱套鋼套后銅套會尺寸變小?熱套鋼套時銅套瞬間被加熱,所以-----不再累述
裝過熱套鋼套+銅滑動軸承,沒出現松動現象,還是裝配工藝出了問題吧?

建議降低鋼套的加熱溫度
再搞下試驗.快速浸入40度左右的柴油中冷卻

作者: LIAOYAO 時間: 2015-12-22 23:37
這是另外一款銅套，材質：鑄造磷青銅；鑄造年份：2008；
從08年至今陸續已操作10次，換過之銅套零件尚未有返修。
采用同樣的過盈熱裝法。

附記：當時對這銅套的制作工藝就一個字“不清楚”，當時是不懂去選用離心鑄造法制作。

(, 下載次數: 114)

作者: LIAOYAO 時間: 2015-12-22 23:49
這是鋼套圖，內孔加工不到位，實際數據是71.90~71.92
因不影響使用，可以由銅套半成品胚料調整外徑后能滿足功能，也就允收使用。

(, 下載次數: 114)

作者: LIAOYAO 時間: 2015-12-23 00:15
俺讓兄弟幫俺測了銅套收縮后的長度，從原始的59.00mm縮短為58.86mm。

鋼套內徑 71.90~71.93 ；操作倆次后數據沒明顯變化。
銅套尺寸 59.0x72.08x59.0，
變形后， 71.8x58.7x58.86。

按照體積去驗算，變形前后木有明顯差異。因使用的量具為0.02附表卡尺，因此俺所提供之數值會有一定范圍的誤差存在，這誤差還不至于影響到本帖的問題方向。

作者: ValleyViews 時間: 2015-12-23 02:00
如果條件允許的話，做一個輪廓尺寸相同，不帶溝槽，不帶兩通孔的銅套再試試，看看會不會出現類似所說的整體收縮現象。

作者: ValleyViews 時間: 2015-12-23 02:58
到底是“整體收縮”還是“整體折皺”？我覺得這是個問題。

作者: kingreader 時間: 2015-12-23 10:33
哈哈，這是沖床曲軸連桿套；YAO帥自己委外加工，不是廠家配件。

作者: 110675873 時間: 2015-12-23 20:13
銅套現在還用鑄造嗎，你的問題還沒解決嗎？都這么多天了呀

作者: 漁夫機修工 時間: 2015-12-23 21:42
沒看懂，鋼套是干啥用的？

作者: 三腳貓 時間: 2015-12-25 12:20
本帖最后由三腳貓于 2015-12-25 12:26 編輯

72尺寸過盈量0.15~0.18mm,相似x7配合,膽夠大的
現在按以前的方法處理不能用,那肯定是換人換腦筋了,

干過連桿上裝銅套,
銅套72過盈量p7夠了,外徑頭部車導向錐度,壓入,鉸內孔或上機床鏜內孔至尺寸

作者: LIAOYAO 時間: 2015-12-27 09:25
查找了幾個約略相關的材料
基于有限元的連桿襯套過盈分析求解 http://wenku.baidu.com/view/2a0b1640a8956bec0975e3f1.html
過盈聯接的有限元分析 http://wenku.baidu.com/view/693e191ca300a6c30c229f53.html
過盈配合應力的接觸非線性有限元分析 http://wenku.baidu.com/view/b9d3f6c10c22590102029dd0.html
過盈配合件裝配力的估算  http://wenku.baidu.com/view/3887610102020740be1e9ba0.html
過盈配合應力的接觸非線性有限元分析  http://wenku.baidu.com/view/b9d3f6c10c22590102029dd0.html
過盈配合件是依靠相配件裝配以后的過盈量達到緊固聯接 http://wenku.baidu.com/view/7df5ddd284254b35eefd34fb.html?re=view
過盈配合壓入力計算  http://wenku.baidu.com/view/77d28e32ee06eff9aef8071c.html?re=view
過盈配合的應力計算  http://wenku.baidu.com/view/d188c8d428ea81c758f57808.html

機械設計手冊第5版第2卷 2 圓柱面過盈連接計算

作者: 110675873 時間: 2015-12-27 20:00

110675873 發表于 2015-12-23 20:13
銅套現在還用鑄造嗎，你的問題還沒解決嗎？都這么多天了呀

我們的成品最終是旋壓出來的，因為公差太小，一次毛坯是外圓83和89的內孔56

作者: 110675873 時間: 2016-1-4 19:39

110675873 發表于 2015-12-27 20:00
我們的成品最終是旋壓出來的，因為公差太小，一次毛坯是外圓83和89的內孔56

我們是全套做的

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