Способы снятия внутренних напряжений в станинах

Коробление станин вызывается самопроизвольным пере­распределением напряжений, которые возникают в результате структурных изменений материала в процессах литья, сварки и термообработки, а также в результате пластической деформации. Для предотвращения коробления в технологическом процессе изготовления метал­лических станин предусматривают специальные операции, сни­жающие напряжения, создающие более равномерное распределение напряжений по объему станины или упрочняющие материалы.

1) Естественное старение осуществляется путем длительной выдержки заготовок или начерно обработанных станин на откры­том воздухе: в течение не менее 3 мес выдерживают литые станины станков нормальной точности, не менее 6 мес — станины станков повышенной точности после черновой обработки. Основным недостатком естественного старения является большая длительность процесса, которая значительно удлиняет производственный цикл изготов­ления станин. Однако естественное старение не требует дополни­тельного оборудования, кроме транспортно-складского, и отли­чается высокой надежностью снятия остаточных напряжений в отливках станин.

2) Статическая перегрузка станины осуществляется грузами, домкратами, прессами, приспособлениями или под действием собственной массы станины. Нагружение должно вызывать изгиб в направлении наименьшей жесткости станины и вызывать до­полнительные напряжения, составляющие 20... 60 % предела прочности материала. При этом происходит перераспределение, уравновешивание и снижение остаточных напряжений, а кроме того, упрочнение материала станины, повышение предела теку­чести.

3) Виброобработка станин осуществляется с помощью вибрато­ров, устанавливаемых на станину. Под воздействием вибрации напряжения концентрируются на границах зерен и стабилизация размеров осуществляется без деформации станин. Весь процесс продолжается обычно 30... 45 мин и обеспечивает сни­жение напряжений на 50 %.

4) Низкотемпературный отжиг снижает остаточные напряжения в заготовках на 60... 70 %. В зависимости от марки чугуна ста­нины температуру печи выбирают 520... 650 °С. При этой темпе­ратуре заготовку выдерживают в печи в течение не менее 3 ч из расчета 1,5 ч на каждые 25 мм наибольшей толщины заготовки.

5) Термоудар рекомендуется применять для заготовок станин массой не более 5 т, длиной не более 3 м при отношении толщины стенки к удвоенной приведенной толщине направляющих не более 0,7. Заготовку загружают в разогретую печь, выдерживают в печи при температуре 400... 600 °С в течение 5... 40 мин, затем охлаж­дают на воздухе.

6) Ускоренный отжиг рекомендуется для тех же заготовок, что и термоудар в случаях, когда температура печи после загрузки заготовок падает ниже 400 °С. После загрузки заготовки в разо­гретую до температуры 340... 360 °С печь осуществляют нагрев до этой температуры, выдержку заготовки в течение 1,5... 4,5 ч в печи и затем охлаждение заготовки на воздухе.

7) Упрочняющее тепловое старение применяют для жестких станин и для станин с поверхностно-закаленными направля­ющими, когда нельзя применить виброобработку. Заготовку на­гревают вместе с печью со скоростью не более 150°С/ч до темпе­ратуры (250 ± 30) °С. Далее заготовку выдержи­вают в печи не менее 5 ч, после чего охлаждают вместе с печью или на воздухе.

Выбор метода уменьшения остаточных напряжений осуществ­ляется с учетом конструкции заготовки, размеров, класса точности станка, объема выпуска, производственных условий.