專利名稱：鑄件殘余應力的爆炸消除法的制作方法
技術領域：
本發明涉及金屬鑄件的熱處理，特別是鑄件殘余應力的消除方法。
目前，消除金屬件殘余應力的方法主要有退火、噴丸、振動、低溫及爆炸等方法，其中以退火方法應用較多。但退火方法需要消耗大量的能源，成本較高，如采用煤為燃料，還會造成環境污染。噴丸方法只適用于金屬表面處理，且費用高。振動法和低溫法目前尚不成熟。因此提供一種切實有效的方法消除金屬鑄件的殘余應力是十分必要的。爆炸法消除金屬殘余應力應有于焊接件已取得比較成熟的發展，但消除焊接件殘余應力的爆炸方法不能應用于鑄件的殘余應力消除。因此鑄造行業一直采用退火方法消除鑄件的殘余應力。
消除焊接構件殘余應力的爆炸方法是將某種柔性炸藥貼附于構件焊縫處，然后引爆炸藥，達到消除焊縫區殘余應力的目的。這種方法應有于鑄件的殘余應力消除會碰到難以克服的困難。一是鑄件的脆性一般比較強，在炸藥接觸爆炸的情況下容易被炸裂；二是焊接件中殘余應力一般集中于焊縫區及其附近較窄的范圍內，只要局部施加爆炸載荷便可達到改善整個構件殘余應力狀態的目的；而鑄造殘余應力常常是全局分布的，只在少數部位直接施加爆炸載荷不能使整個構件殘余應力狀態得以改善。因此，即使鑄件在接觸爆炸情況下不被炸壞，由于需要布藥的部位很多，有些復雜結構中的某些部位(如內部空腔壁)布藥很困難，所以原有消除焊接殘余應力的爆炸方法不太適用于鑄件殘余應力的消除。
本發明的目的在于提供一種能源消耗少、生產成本低、對環境影響小，并有較好的勞動條件的消除金屬鑄件殘余應力的方法。
針對已有技術存在的問題，本發明采用了將金屬鑄件整體浸泡于水中，在水中距鑄件一定距離處引爆適當裝藥形式的炸藥。炸藥爆炸產生沖擊波，沖擊波通過水較均勻地傳到鑄件各部位，鑄件在沖擊波作用下內部組織發生變化，從而改變殘余應力狀態。
圖1是本發明采用集中藥包時布藥示意圖。
圖2是本發明采用條形藥包時布藥示意圖。
圖3為圖2的俯視圖。
現結合圖1-3對本發明的技術特征、原理及實施作一詳細介紹本發明的實施方法是先將金屬鑄件1整體浸泡在水中，在離鑄件1一定距離d的水中放置炸藥包2，炸藥包2爆炸產生的沖擊波通過水傳遞作用于鑄件1，造成鑄件1內部組織發生變化，得以消除鑄件1的殘余應力。水作為沖擊波的傳遞介質，既減少了爆炸沖擊波造成鑄件損壞的可能性，又能使爆炸沖擊波較均勻的作用于鑄件1。在炸藥包2的布置方式上，可采用集中藥包方式，也可采用條形藥包方式。采用集中藥包方式時，炸藥包2應放置于與鑄件1上方的水中，為進一步保證施爆后取得較好的效果，鑄件1的高度b、藥包2與鑄件1頂面的距離d，及水的高度H三者之間的關系為H/(a＋b)＝2－4。藥包2的藥量Q和藥包2與鑄件1間距離d的關系為Q3/d=(0.1-10)σb/K;]]>(式中，藥量Q的單位為千克，距離d的單位為米，σb是鑄件抗拉強度(MPa)，K是Cale公式中的系數，取為53.3MPa)。鑄件1的寬度a和藥包2與鑄件1間距離d的關系為d/a＝0.8－1.2。在采用條形藥包方式時，藥包2垂直放置于鑄件1的一側水中，這時藥包2的長度L和鑄件1的高度b之間的關系為L/b＝0.8－1.2；而藥包2的藥量Q和藥包2與鑄件1間的距離d的關系為Q3/d=(2-10)σb/K;]]>浸泡鑄件1的水深H和藥包2長度L間的關系為H/L＝2－4；鑄件1的寬度C和藥包2與鑄件1間距離d的關系為d/c＝0.8－1.2。為了使整個鑄件各部位殘余應力狀態均得到改善，可根據鑄件1的具體情況選擇多個施爆點，每個點可重復施爆2-5次，整個鑄件的施爆次數一般不少于5次，這樣可使鑄件1的殘余應力狀態逐步得到改善。
本發明的一個實施例為施用于一個內外直徑分別為320mm和700mm，高為265mm的壓縮機氣缸體鑄鐵件，采用集中藥包方式，藥量為6.8克，水深為1米，藥包到鑄件頂端面為235mm，其施爆10次。鑄件爆炸處理后的殘余應力值比退火后的殘余應力值低27.8％。
采用本發明消除鑄件的殘余應力，效果相當或優于傳統的退火工藝，特別是使能源消耗和加工成本得到降低，環境污染問題可以得到解決，使勞動條件得到改善。
權利要求
1.一種金屬鑄件殘余應力的消除法，先將鑄件整體浸在水中，在離鑄件一定距離的水中放置藥包，然后引爆藥包，炸藥爆炸產生的沖擊通過水傳遞作用于鑄件，造成鑄件內部組織發生變化。
2.根據權利要求1所述的鑄件殘余應力的消除法，其特征在于藥包為集中藥包，放置在鑄件上方的水中。
3.根據權利要求1所述的鑄件殘余應力的消除法，其特征在于藥包為條形藥包，垂直放置于鑄件的一側水中。
4.根據權利要求2所述的鑄件殘余應力的消除法，其特征在于鑄件的高度b、藥包與鑄件頂面的距離d，及水的高度H三者之間的關系為H/(d＋b)＝2－4。
5.根據權利要求2或4所述的鑄件殘余應力的消除法，其特征在于藥包藥量Q和藥包與鑄件間距離d的關系為Q3/d=(0.1-10)σb/K]]>。
6.根據權利要求2或4所述的鑄件殘余應力的消除法，其特征在于鑄件寬度a和藥包與鑄件間距離d的關系為d/a＝0.8－1.2。
7.根據權利要求3所述的鑄件殘余應力的消除法，其特征在于藥包長度L和鑄件高度b之間的關系為L/b＝0.8－1.2。
8.根據權利要求3或7所述的鑄件殘余應力的消除法，其特征在于藥包藥量Q和藥包與鑄件間的距離d的關系為Q3/d=(2-10)σb/K]]>。
9.根據權利要求3或7所述的鑄件殘余應力的消除法，其特征在于水深H和藥包長度L間的關系為H/L＝2－4。
10.根據權利要求3或7所述的鑄件殘余應力的消除法，其特征在于鑄件的寬度C和藥包與鑄件間距離d的關系為d/c＝0.8－1.2。
全文摘要
鑄件殘余應力的爆炸消除法，是將鑄件浸在水中，并在距鑄件一定距離處引爆適當裝藥形式的炸藥的方法，使鑄件在爆炸沖擊載荷作用下殘余應力狀態得以改善，效果相當或優于傳統退火方法，使能耗和成本得以降低，環境污染問題可得到解決，勞動條件可得到改善。
文檔編號C21D10/00GK1117528SQ9510863
公開日1996年2月28日 申請日期1995年8月17日 優先權日1995年8月17日
發明者朱中華, 李世海, 王小妤, 燕琳, 劉以鋼 申請人:中國科學院力學研究所