[发明专利]一种低应力铸件的制备方法

说明书

本发明公开了一种低应力铸件的制备方法，包括以下步骤：制作产品砂型；金属熔炼；将产品原材料进行熔炼，得金属液；浇注：将熔炼好的金属液浇注到砂型中；强制冷却：当金属液充满砂型型腔且金属液开始凝固时，对铸件热节部位实行强制冷却；阶梯式冷却：当铸件材料处于塑‑弹性转变温度区间内时，对铸件进行阶梯式冷却；打箱取件：当铸件温度低于150℃时，打箱，取出铸件并进行后处理。通过该工艺制造的大型机床可有效解决现有按照现有工艺制造的机床存在的残余应力大，导致铸件尺寸稳定性差和服役寿命短的问题。

技术领域

本发明涉及机床制造技术领域，具体涉及一种低应力铸件的制备方法。

背景技术

高档大型数控机床是制造业现代化及智能化的关键装备，国防、航空航天、高铁、大型船舶等重要装备制造业需求的大幅增长，促进了我国机床产业的快速发展，但在技术要求较高的高端大型数控机床生产、加工及装配等方面，我国同世界先进水平相比仍呈现出一定的差距。当前国内高端大型数控机床的生产，多采用先购买国外关键功能部件，再配套自产结构件组装而成，在设备装配精度、可靠性、长期服役加工精度、使用寿命等方面同国外设备存在较大差距，这极大程度地限制了国产高档大型数控机床在关键工业领域的应用。床身是搭载机床所有零部件的重要基座，是机床整体几何精度的测定基准，床身性能极大程度上决定了机床整机性能，提升高档大型数控机床的整机水平必须先从提升其床身材料的性能开始。

高档大型数控床身材料由特定的铸铁经铸造而成。在铸铁材料的服役过程中，刚开始时，机床整机加工精度都能够满足生产加工需求，但是在设备使用一段时间之后，床身铸件由于材料组织、应力状态等的变化，致使机床整机精度、稳定性下降。长期工程实践表明，床身材料其残余应力水平极大地影响了高档大型数控机床整机的长期加工精度。在机床的服役环境中存在许多诱发材料残余应力释放的因素(如长时间振动、自然时效等)，进而是材料产生应力松弛，导致材料变形，最终影响床身材料的尺寸精度及尺寸稳定性。所以，生产出低残余应力的床身铸件材料对提升高档大型数控机床整机加工性能至关重要。

材料产生尺寸变形意味着材料在力的作用下发生了屈服，或塑性变形。欲增强特定机床床身材料的尺寸稳定性，一方面可通过提升材料的屈服强度即抗塑性变形能力来实现；另一方面，可通过降低材料残余应力的方式来实现。而残余应力松弛是在使用过程中逐步释放的，所以对机床整体的长期加工精度及尺寸稳定性都有着极其重要的影响。采用现有的工艺制备的大型数控机床床身铸件内部的残余应力大，铸件尺寸稳定性差，服役寿命较低。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种低应力铸件的制备方法，通过该工艺制造的铸件可有效解决现有按照现有工艺制造的铸件存在的残余应力大，导致铸件尺寸稳定性差和服役寿命短的问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种低应力铸件的制备方法，包括以下步骤：

(1)制作产品砂型；

(2)金属熔炼；将产品原材料进行熔炼，得金属液；

(3)浇注：将步骤(2)中熔炼好的金属液浇注到步骤(1)中制得的砂型中；

(4)强制冷却：当金属液充满砂型型腔且金属液开始凝固时，对铸件热节部位实行强制冷却；

(5)阶梯式冷却；当铸件材料处于塑-弹性转变温度区间内时，对铸件进行阶梯式冷却；

(6)打箱取件：当铸件温度低于150℃时，打箱，取出铸件并进行后处理。

进一步地，步骤(2)中机床原材料为HT350、HT300、HT250、HT200或HT150。

进一步地，步骤(2)中的熔炼温度为1490-1550℃。

进一步地，步骤(2)中的熔炼温度为1550℃。