灰铸铁离心铸型材料许用应力的确定方法.pdf

学兔W
Dec.2013
特造
Vol. 62 No 12
FOUNDRY
1213
灰铸铁离心铸型材料许用应力的确定方法
杨为勤
(中船重工集团武昌船舶重工有限责任公司,湖北武汉430064
摘要:由于缺乏灰铸铁离心铸型材料的许用应力数据,而凭经验进行设计,往往会造成离心铸型破裂引起的伤亡事
故。本文给出灰铸铁力学性能在高温下的大致变化规律,并从其他企业铸型碎裂事故中,获得铸型碎裂时铸型温度
与拉应力的关键参数。对灰铸铁分为20-~400℃及400~700℃两个温度段进行了研究,分别给出了许用应力的计算
方法。通过对101个灰铸铁铸型的典型案例进行计算,验证了这种许用应力确定方法是可靠的。建立了一种确定灰铸
铁离心铸型材料许用应力的方法,为科学设计灰铸铁离心铸型提供了较为可靠的依据,并为灰铸铁离心铸型破裂事
故的定量分析莫定基础。
关键词:离心铸型材料:灰铸铁;许用应力
中图分类号:TG249.4文献标识码:A文章编号:1001-4977(2013)12-1213-06
Determination Method of Permissible Stress on
Centrifugal Mould Material of Grey Cast lron
YANG Wei-qin
(CSIC Wuchang Shipbuilding Industry Co, Ltd, Wuhan 430064, Hubei, China)
Abstract: Casualty accidents were often resulted from centrifugal mould cracking because the design of the
mould material was based on the experience for the lacking of the data of permissible stress in grey cast iron. The
approximate change rule of the mechanical properties of the grey cast iron at high temperature was given in the
paper, and the key parameters of the temperature and tensile stress during the mould cracking were obtained
from the other enterprises accidents of mould cracking. After the study of the permissible stress of the grey cast
iron at two temperature intervals, namely 20-400 C and 400-700 C, the calculation methods of the two
intervals were given respectively. Through the calculation of 101 typical cases of grey cast iron mould, the
calculation methods of the permissible stress were verified to be reliable. The establishment of the determination
method of permissible stress on centrifugal mould material of grey cast iron provided the reliable basis for the
design of the centrifugal mould, and the foundation for the quantitative analysis of the mould cracking accidents
was settled
Key words: centrifugal mould material; grey cast iron; permissible stress
灰铸铁是最常用的离心铸型材料,由于对灰铸铁人员伤亡事故时有发生的重要原因。
的高温力学性能试验极少,基础数据十分匮乏。在传
从现有的技术资料中,灰铸铁材料高温力学性
统的离心铸型设计中,人们常以灰铸铁在静态条件下能的概况为(括号中为个例资料):灰铸铁在20400
的常温力学性能作为铸型设计的参照依据,而离心铸℃抗拉强度变化不大,抗拉强度在150~250℃稍有下
型在高温、高速的工况下工作,与20℃力学性能相降,400℃时抗拉强度较高(200~350MPa),在400
比,材料的高温力学性能会降低很多,灰铸铁的脆性℃以上抗拉强度下降,在500℃时还有较高的抗拉强
表现得十分突出,即便是通过较大余度来考虑材料强度(160~280MPa),在600℃时仍有一定的抗拉强度
度,也是不够充分的。在目前已收集到的6个离心铸造(110~190MPa);但灰铸铁的伸长率极低,从
事故案例中,5例均是由于灰铸铁离心铸型发生破裂导HT150~HT300的灰铸铁,其拉伸断裂时的断后伸长率
致的伤亡事故。迄今为止,尚未有灰铸铁铸型材料在在0.3%~0.8%。由于灰铸铁是典型的脆性金属材料,
高温条件下的许用应力资料、设计人员全凭个人经验加上灰铸铁的高温力学性能基础资料极为匮乏,故灰
进行灰铸铁离心铸型的设计,这也是离心铸造中造成铸铁许用应力的确定比起塑性金属铸型材料(如球墨
收稿日期:2013-08-05收到初稿.2013-09-06收到修订稿。
作者简介:杨为勤(1956-),男,研究员级高工,主要从事有色合金砂型铸造、有色合金及铸钢离心铸造、艺术铸造。电话:027-88079737,
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