4.4. Меры по снижению уровня остаточных напряжений в отливках

При охлаждении в отливках могут одновременно действовать все виды временных напряжений, табл. 4.3.

В зависимости от стадии формирования и элемента отливок временные напряжения могут увеличиваться или уменьшаться. В разнотолщинных отливках, см. рис. 4.3,б остаточные напряжения возникают на заключительной стадии охлаждения. Поэтому рекомендуется отливки такой конструкции охлаждать с повышенной скоростью в высокотемпературной области.

Значительное снижение уровня внутренних и остаточных напряжений достигается в отливках равностенных конструкций и за счет создания условий охлаждения всех частей отливки с одинаковыми скоростями.

Внутренние напряжения резко возрастают на стадии выбивки отливок из форм, поэтому эту технологическую операцию рекомендуется проводить при минимально допустимой температуре.

Таблица 4.3

Показатели внутренних напряжений при охлаждении

Элемент отливки	Вид напряжения
	Усадочные		Фазовые			Термические
	До выбивки	После выбивки	γ-α		Графит
			Перлит	Мартенсит
Тонкие и наружные слои	+	0 или +	+	–	+	–
Толстые и внутренние слои	–	0 или–	–	+	–	+

Примечание. Обозначены напряжения: растяжения (+); сжатия (–).

Влияние температуры следующими выбивки на уровень внутренних напряжений в отливке типа втулка из ковкого чугуна характеризуется показателями, табл. 4.4.

Таблица 4.4

Уровень внутренних напряжений на этапе выбивки

Вид напряжения	Уровень напряжения (МПа) Температура выбивки, (°С)
	500	300	20
+	50	2.5	1.0
–	80	4.5	1.0

Остаточные напряжения высокого уровня обнаруживаются в стальных отливках, и более низкие в отливках из серых чугунов.

В часто встречаемых на производстве конструкциях отливок типа шкив, маховик, шестерня путем правильного назначения приведенных толщин основных элементов - обода, спиц, ступицы и др. - следует добиваться такого режима охлаждения этих элементов, чтобы исключалось взаимное торможение усадки, т.е. чтобы термические напряжения были минимальными.

Наибольший эффект устранения остаточных напряжений достигается при отжиге отливок. При оптимальном температурном режиме нагрева, выдержке и последующем охлаждении можно добиться снятия 90-95% напряжений; для более полного их устранения нужно повысить время отжига, например, для отливок из углеродистых сталей при температуре отжига 550 °С время выдержки составит 100 – 150 ч, при 650°С – 15 ч; при 750 °С – 0.8 ч.