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楼主: LIAOYAO
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铸造磷青铜套热装后整体收缩,求指点方向

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11#
 楼主| 发表于 2015-12-20 18:18:51 | 只看该作者
下午再网搜后大概有个方向,辅以前后尺寸变化与体积变化值来判断,俺会朝铸造缺陷方面去找问题。

尺寸变化:(非精密测量值,TESA 0.02mm附表卡尺测,仅供粗略判断用)
初始外径 72.15 ;收缩后外径 71.8  收缩比 0.485%
初始内径 59.0   ;收缩后内径 58.5  收缩比 0.847%

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如果体积变化,表明密度也变化,可以考虑铸造孔隙  发表于 2015-12-21 11:52
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12#
发表于 2015-12-20 22:45:16 | 只看该作者
个人猜测,

过盈量太大,热装温度不够,铜套热后塑性变形。这个热装过程,应该不是“咣当”一下进去的吧?这个过盈量,要损失钢套热处理性能了(如果有热处理)

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俺需要被指点方向是整体收缩,而非热装工艺。大虾若有相关信息时请不吝赐教。谢谢!  发表于 2015-12-21 17:40
好吧,就当我胡说吧。但您何不试试冷热两重天呢?小尺寸的我自己操作过,大尺寸的都是边上看人家操作的。  发表于 2015-12-21 12:28
大虾木有实际操作过类似的工艺,因此所想的条件会与俺实际的条件相差到沟通困难。你认为有状况,俺实际操作没那个问题,就是这样。  发表于 2015-12-21 12:19
大虾木有实际操作过类似的工艺,因此所想的条件会与俺实际的条件相差到沟通困难。你认为有状况,俺实际操作没那个问题,就是这样。  发表于 2015-12-21 12:18
就是要咣当一下进去,还要避免铜套先胀后缩这个过程中引起永久的塑性变形  发表于 2015-12-21 12:00
热装,不光要考虑过盈量,还要有装配间隙  发表于 2015-12-21 11:58
大侠误读了吧。间隙指的是刚套加热后装配时的实际间隙。加热后刚套尺寸变动量是过盈量加上这个间隙  发表于 2015-12-21 11:57
另外,过盈量咋从0.1又变成0.18来讨论,请对好过盈量再来讨论,不然肯定是鸡同鸭讲俺是0.15~0.18的过盈在操作,。溫度在首楼已经明确说明。  发表于 2015-12-21 11:48
大虾可以将你的计算式发上来看看,就清楚问题点出在哪里。  发表于 2015-12-21 11:42
大侠说笑了,150度连0.18的过盈量都不够放大的,更别说带间隙热装了。要准确校核塑性条件,算起来挺费事的,按薄壁筒好像也不准确。  发表于 2015-12-21 09:17
0.1间隙热装,温度130°C就够使,150°C就可以“咣当”一下进去的。  发表于 2015-12-20 23:09
俺以前火焰淬火Cr12MoV也没用炉子照样干得。W6Mo5Cr4V2也试过,火焰区没遮蔽时的操作就达不到淬火温度。  发表于 2015-12-20 23:06
按0.1间隙热装,温度要比你的操作温度高。热装后短时内,钢套收缩,铜套受热膨胀。  发表于 2015-12-20 23:04
大虾的估算与俺的操作温度偏差甚多。  发表于 2015-12-20 22:57
基本就是“咣当”一下进去的,这次木有压机可用,有提高操作温度,是要损失热处理的效果。以往都控制在180°C左右以使钢件性能变化最低。  发表于 2015-12-20 22:55
大概粗算一下,钢套要热到350度左右。得炉子热。  发表于 2015-12-20 22:54
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13#
发表于 2015-12-21 03:12:00 | 只看该作者
LIAO大能否提供下钢套的尺寸数值,包括公差。
按照目前的数据看,如果钢套存在下偏差使得装配钢套的内径尺寸小于71.7。那么最终的铜套整体变形可能来自于磷青铜的蠕变性。
但按照帖子中的数据,过盈量只有0.23~0.26,因此以72.15计算最终变形后尺寸也不应小于71.9。因此,如果最终尺寸为71.8的话,这种收缩变化就应该是源于应变性之外的变形原因。加之磷青铜的热导能力较高,因此,可以考虑装配冷却中的部分蠕变+热应力变形。这点,可以通过针对高度方向上不同位置的内径测量进行比对。如果出现收颈显现,则可认定为热应力变形为成因之一。
查了下铜合金相图,目前基本排除相变可能。磷青铜的锡含量不高,不会在180度左右出现相变。固可以不考虑金相影响。
另,亦不认为属于铸造缺陷。因为尺寸变化量上看,铸造缺陷的影响不应超过过盈配合量上限。
个人观点。有待校验。

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200°~250° 是退火或回火温度,现在要出门没去详查。  发表于 2015-12-21 07:08

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14#
发表于 2015-12-21 08:58:42 | 只看该作者
  不是很懂,但您给的信息就是挤压变形;速冷情况间隙符合,自然冷却间隙偏大,如果不是挤压不知道什么原因。

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自己试算后,可以确定是体积不变的,长度59.0是缩短的。  发表于 2015-12-21 17:44
自己试算后,可以确定是体积不变的,长度59.0是缩短的。  发表于 2015-12-21 17:43
挤压变形只是几何轮廓变异,不会造成铜套整体收缩,甚至松脱  发表于 2015-12-21 11:40
挤压变形只是几何轮廓变异,不会造成铜套整体收缩,甚至松脱  发表于 2015-12-21 11:40
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15#
发表于 2015-12-21 10:40:30 | 只看该作者
楼主试试冷装工艺,买干冰就好了。

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有试过冷热二重天,时间比单热操作要短很多,之后就不采用冷热一起用的工艺。  发表于 2015-12-21 12:16
俺以前是干冰加柴油操作的。从资料看到的数据是可以到零下40°C,再低的技术俺还未具备。  发表于 2015-12-21 12:12
我也觉得是铜套热后塑性变形。钢套加热温度再往上提,或者冷铜套  发表于 2015-12-21 12:03
主要的因素还是塑性形变。要不试下在铜套里“含”一块冰,看看有没有差别。  发表于 2015-12-21 11:57
干冰能到零下50度以上,刚确认。我们的尺寸比你的还要大,干冰冷装,没问题的。日本也是采用冷装,有专门的冰柜,没见过实物。之所以出现你这种情况,要双向考虑,就是装入过程中,铜套是动态变化的,先胀再缩。  发表于 2015-12-21 11:54
以前试过到零下30°C,温差50°还不够使。  发表于 2015-12-21 11:36

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zerowing + 1 先胀再缩,点睛

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16#
发表于 2015-12-21 10:50:46 | 只看该作者
我这一般冷装,液氮,过盈量20丝可以的

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过盈量0.09-0.16,用液氮,发现轴套缩收也就0.05左右,后面就改成机械压装  发表于 2015-12-21 13:34
@LIAOYAO 应该很方便的啊,一瓶液氮大概500块左右,卖电焊保护气体那应该就有。接根管子到简易的保温桶中就可以了。别笑我土,哈哈  发表于 2015-12-21 12:11
木有条件使用液氮,因此没考虑这个工艺。  发表于 2015-12-21 11:37

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17#
 楼主| 发表于 2015-12-21 12:21:55 | 只看该作者
外出中,使用手机在回复,有重复或漏字的,请见谅。
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18#
发表于 2015-12-21 22:50:42 | 只看该作者
本帖最后由 frazil 于 2015-12-21 22:54 编辑

大致看了一下,对描述还有点糊涂。
不过大致想想可能是如此:
1、在热装过程中,实际上发生铜套与钢套的接触。此时,钢套内孔冷却速度高于外径,孔径减小速度变慢;铜套表面被加热,发生膨胀。印象中铜的线膨胀系数应当大于钢,这样会引起铜的被过度的压缩(比理论的要大)。
2、然后继续冷却,钢的内孔由于冷却速度较快,实际上杨氏模量是与温度有关系的,屈服应力也与温度有关系。因此,钢内孔最终是减小不到理论值的。铜的外径收缩又要小于理论值(高温被压缩),因此,会出现过盈量比理论要小的情况。
3、铜套的内径变化,铜套的壁厚并不是远远大于内孔尺寸,不可以被认为是厚壁件,内外径的受力是相互影响对方的变形的。上述不正常的影响也会对内径产生不正常的影响。只是程度的大小。
4、另外,铸件如果有缩孔,又为过盈量减小起到了促进作用。
所以,个人认为,此铸件应当从以下几部分考虑:
1、不同材料、不同温度的线膨胀系数的影响
2、温度非均匀变化与均匀变化的温度场之间的计算差异
3、圆筒件在变化的分均匀温度场的动态作用下的受力过程分析
4、铸件缩孔的影响
5、此领域应当属于精密机械中机械热变形理论在装配中的作用
6、根据理上分析,建议冷装,理论上会好一些
以上纯属个人观点,如有偏差,还请慢砸

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回:LIAOYAO :有的铜会出现退火硬化的现象,造成未彻底释放形变预应力。是否与此相关,我也没时间思考这个问题,还请大侠自己考虑。  发表于 2015-12-24 13:36
工况是往复式摆动,木有理由内孔全周都相当均与的变大,当时不能解释这种现象。换用同尺寸的黄铜套后就一直没返修到现在。 所以不能同时可以解释这批铜套出现过的现象之论俺都持保留态度。  发表于 2015-12-24 10:28
数年前有个例子也是这批铜套,操作手法都类似,只是钢套加热温度约在180°C热压装。木有松脱也做就去加工内孔一切正常。在年度检查时发现是间隙大了,是整体内孔都接近平均式变大,此铜套为曲滑机构滑块端的套。  发表于 2015-12-24 10:22
大侠客气了,互相探讨  发表于 2015-12-23 10:53
感谢大侠指教。  发表于 2015-12-23 02:07
英国人编的书,叫波动与声学里面有。  发表于 2015-12-23 00:15
还是比较大的,界面热阻不占有主要作用,铜套的厚度从传热角度考虑是不可忽略的,因此,需要考虑复杂的计算方式。可以看看这本书,国防工业出版社。影响的参数很多,书中没有提到界面传热的影响,这个可以在一本...  发表于 2015-12-23 00:15
因而受到过度的压缩。因为原来计算的时候,应当是没有考虑铜的膨胀。界面热阻并不是像我们想象的那么大,对于宏观的导热学来说,和接触面的质量、接触材料各自的速度、声速有关。所以同收到的非均匀温度场的作用...  发表于 2015-12-23 00:12
具体计算我不记得了,还是13年之前帮别人搞的。你可以参照《机械热变形理论及其应用》一书。看一下非均匀温度场的影响部分。初始阶段,铜受热膨胀,同样温度变化下,速度应当高于钢,此时铜套的外径是增大的。  发表于 2015-12-23 00:09
而随后的冷却中,以图中的零件尺寸看,冷却很可能是全向的。那么,原则上铜的收缩速度很可能跟铁相近。那么如何理解这一过程中大侠所说的铜套被过度压缩?  发表于 2015-12-21 23:52
请教个问题。以高温钢套接触铜套外表面开始,钢铜之间开始热传导。出现大侠说的铜膨胀,高温下过盈。不过,此时由于传导存在温差,铜外径不既不会一致变化,亦不会扩径直大过盈状态。  发表于 2015-12-21 23:49

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海鹏.G + 1 热心助人,专业精湛!

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19#
发表于 2015-12-22 01:33:32 | 只看该作者
本帖最后由 三脚猫 于 2015-12-22 01:51 编辑

干过轴承(内径大概300左右,记不清了)热套到轴上,轴承放入热柴油池内加热到120度左右,轴承内孔超大0.15左右,套到轴上,自然泠却

    铜有一个特点:即加工硬化,
    铜和钢进行淬火处理其结果不同,铜会变软-应该叫退火处理或叫软化处理。请测下前后硬度变化
    黄铜冷加工产生残余应力,会导致应力腐蚀,产生季节性碎裂现象。低温退火的主要目的在于消除残余应力,因此低温退火温度应尽量低,以避免材料的软化。对于锡磷和锌白铜低温退火还可显著提高硬度。

不清楚钢套套到铜套外还是铜套套到钢套外?是钢套套到铜套外吧,

计算下钢套的加热温度,尽可能低点
190°C~200°C对铜来说是退火温度
铜线膨胀系数18(x0.000001/°C)=0.000018mm/°C  
<有三种(线面体)的膨胀系数,此系数可能选错了>
△=0.000018*200*72=0.26mm
先箅外径体积变化,再反算出直径变化,请你自已核算

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

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

供参考
受热,铜材料变软,零件外径尺寸理应变大,但受钢套内径限制,产生塑性变形零件外径尺寸是铜套的内径尺寸,泠却后零件外径尺寸回缩,即过盈量减小.
建议铜套冷缩(硬度反而提高)
或钢套的加热温度尽可能低点

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比较赞同这个观点  发表于 2015-12-23 00:18
准确校核塑性条件不太容易,温度场的影响,一直在变化。所以经验上,热装,都留一定间隙,不至于铜套胀的不可收拾。大侠说得对,降低钢套的加热温度,同时冷铜套,这样铜套抵抗塑性变形能力有提高  发表于 2015-12-22 07:55
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20#
发表于 2015-12-22 11:30:52 | 只看该作者
三脚猫 发表于 2015-12-22 01:33
干过轴承(内径大概300左右,记不清了)热套到轴上,轴承放入热柴油池内加热到120度左右,轴承内孔超大0.15左右, ...

楼主说了,钢套加热到190度到200度。很显然是钢套在外,铜套在内。
象这种双金属滑动轴承,如果铜层设计得薄,那选择离心浇注是妥当的。
壁厚的选择冷装是妥当的。
楼主纠结其实是在那个壁厚的热装就没事,主要是这个。
正是基于这个现象,来解释这个结果,俺是这么理解的:
先做等温,常温的钢套,铜套,到等温条件下,比如140度。那钢套的内径是多少?铜套外径是多少?
此时,强行“压”入,铜套会如何变形?此时,壁厚会有什么影响?
钢和铜的热膨胀系数,就算是合金的影响,也得差超过20%。

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回zerowing :热胀系数是一个温度变量值,如果有的话,请问能否发给我一份?谢谢!  发表于 2015-12-24 13:33
过盈量取的极有挑战性  发表于 2015-12-23 18:13
螺旋线大侠。俺按常温条件下算下来,应力就接近磷锡青铜砂铸的屈服强度了,粗算有120多了,接近130的临界值。不带间隙热装,按那个加热温度,定是塑性变形  发表于 2015-12-23 18:10
另外,热胀系数,一般会给定一个温度范围的均值。单纯讨论某一点值没有意义。俺有全套的元素热胀表。  发表于 2015-12-23 02:03
回Frazil。钢从6到16都有。不过16的情况较少。LIAO大用的材料询问后大约是11.5  发表于 2015-12-23 02:02
我记得好像一个是12,一个是17,单位就不写了.不知道记错了没有。还有,不同温度下的线膨胀系数是不同的  发表于 2015-12-23 00:20
回 螺旋线 老师,在08年时俺还不懂采用离心浇注,因此委外制作两批铜套都是翻砂铸造。  发表于 2015-12-22 23:54
楼下。这个薄壁筒,我手上的资料,假如不考虑两头端部,整个长度内近似按远离两端截圆环,按二向应力,第三强度理论。另外,楼主没提长度方向吧,说的是内外径整体收缩  发表于 2015-12-22 16:44
系数差30%起,还是考虑合金影响的。大侠,无论怎么压,如何解释长度上的收缩呢?实践证明,在直径收缩的同时,长度亦收缩。单纯讨论过盈压力变形无法解释这个。  发表于 2015-12-22 15:15
冷装是首选。非要热装,我建议过盈在0.08~0.12。  发表于 2015-12-22 13:00
还有个因素,如frail大侠说的,温度升高影响铜套的杨氏模量,铜套在那个温度下抵抗塑性变形的能力是不同的。  发表于 2015-12-22 11:46

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