預防手板變形的措施是:應盡量減少手板各部位間的溫度差,使其平均冷卻。為此在工藝上采取同時凝固的準繩,行將澆口開在手板薄壁處,在厚壁處安放冷鐵 。使手板各局部溫度盡量相等,從而完成同時凝固。這種辦法固然能夠減小手板內應力,但易使手板內部產生縮孔。因而,同時凝固準繩主要用于收縮較小的普通灰口鑄鐵和結晶距離較寬的錫青銅等。這是由于灰口鑄鐵產生縮孔的傾向小,錫青銅主要產生顯微縮松,不需求思索補縮。
手板變形與裂紋
(1)變形手板內的應力超越其屈從極限值時就會產生塑性變形.特別是細而長或大而薄的手板更容易變形。這種變形總是向著應力減小的方向產生。
圖2-12所示為車床床身,其導軌局部較厚受拉應力,床壁局部較薄受壓應力,于是朝著導軌方向發作彎曲變形,使導軌呈內凹。圖2-13所示為一平板手板,雖然壁厚平均,但中心局部比邊緣處散熱慢而受拉應力,邊緣處則受壓應力。由于鑄型上面比下面冷卻快,該平板的變形方向如圖中所示。
為避免手板變形,在設計時盡可能使手板的壁厚平均、外形對稱。還可在鑄造工藝上采用同時凝固的辦法,經過減小內應力來避免變形。關于長而易變形的手板還能夠采用反變形法的工藝措施,即在容貌上做出與手板變形量相等但方向相反的預變形量來消弭手板的變形。
手板變形后,仍存在一定的剩余應力,因而在切削加工前應對某些重要的易變形手板停止去應力退火(人工時效)或自然時效來消弭內應力。
(2)裂紋當手板的內應力超越金屬的強度極限時,手板便產生裂紋。裂紋是手板的嚴重缺陷,必需避免。裂紋可分為熱裂紋和冷裂紋。
①熱裂紋是在金屬凝固末期高溫下構成的開裂,多由機械應力形成。其裂紋短、縫隙寬、外形迂回,縫內呈氧化色。鑄鋼和鋁合金手板易產生熱裂紋。為了避免熱裂紋,除改善手板構造、進步鑄型讓步性外,還要嚴厲控制鑄鋼和鑄鐵中的含硫量,由于硫能增加金屬的熱脆性.
②冷裂紋是在較低溫度下構成的開裂,常呈現在手板受拉伸的部位,普通由手板變形形成。其裂紋細小,呈連續直線狀,裂口外表潔凈,皇金屬本性,有時也呈細微的氧化色。
壁厚差異大、外形復雜的手板,特別是大型薄壁手板,易產生冷裂紋。但凡減小鑄造內應力的要素,都能避免冷裂紋。控制合金中的含磷量能夠防止增加冷脆性。