Общие сведения. Напряжениями называются поверхностные нагрузки, приходящиеся на единицу поперечного сечения элемента конструкции σ (кгс/мм2) Проблема литейных напряжений

Напряжениями называются поверхностные нагрузки, приходящиеся на единицу поперечного сечения элемента конструкции σ (кгс/мм²) Проблема литейных напряжений впервые была выдвинута русским метал­лургом Н.В.Калакуцким в 1887 г. в работе "Исследование внутренних напряжений в чугуне и стали".

При затвердевании и охлаждении отливок в литейной форме, а также после освобождения их из формы, во многих случаях возникают внешние и внутренние силы, препятствующие свободной усадке метал­ла отливки. Торможение усадки металла создается несколькими причина­ми:

а/ выступавшими частями и углублениями формы, а также стержнями, что называют механическим торможением усадки;

б/ разной скоростью охлаждения и усадки толстых в тонких частей отливки, ее поверхностных и внутренних слоев, что называет термическим торможением усадки;

в/ неодновременным протеканием и разным характером фазовых превращений и связанных с ними изменений объемных и линейных размеров /превращение γ → α, графитизация чугуна и др./ в разных частях от­ливки и по ее сечению, вследствие разное скорости охлаждений.

При торможении усадки металла по указанным причинам в отливке возникают механические, термические и фазовые напряжения, которые сум­мируется, перераспределяется и уравновешивается в пределах лихой кон­струкции. Напряжения, существующие в твердом теле при отсутствии внеш­них нагрузок к уравновешивающиеся в пределах этого тела, называются внутренними напряжениями. Суммарные внутренние напряжения в (отливках называется литейными напряжениями, Так как они уравновешивается в пре­делах всей отливки, литейные напряжения являются макроскопическими /зональными/ или напряжениями первого рода.

Под действием развивающихся напряжений в элементах отливки возникает деформации, приводящие jc изменению их линейных размеров. Силы торможения усадки и величина литейных напряжений от начала их возникновения непрерывно изменяется. Конечные напряжения полностью охлажденной отливки называется остаточными напряжениями.

При высоких температурах /для чугуна и стали выше 600°/ воз­никающие напряжения в значительной степени уменьшаются /релаксируют/ за счет развивающихся под их воздействием пластических /остаточных/ деформаций. В области более низких температур /для чугуна ж стали ни­же 600°/ напряжения в отливках вызывает упругие деформации.

Значительное развитие литейных напряжений приводит к уменьшению точности размеров, к короблению отливок и развитию в них трещин. Уменьшение литейных напряжений в процессе охлаждения отливки является одной из важных проблем литейного производства.