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球墨鑄鐵有哪些特性以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化及材料選用
日期:2025-11-28 23:41點(diǎn)擊:次
【一】、球鐵鑄件有哪些特性 (1)球鐵鑄件可以承受的內(nèi)部水壓達(dá)到3.0MPa,其伸長(zhǎng)率,剛度和抗拉強(qiáng)度都比較大; (2)球鐵鑄件的接口通常使用插座,這些插座是靈活的接口,易于拆
【一】、球鐵鑄件有哪些特性
(1)球鐵鑄件可以承受的內(nèi)部水壓達(dá)到3.0MPa,其伸長(zhǎng)率,剛度和抗拉強(qiáng)度都比較大;
(2)球鐵鑄件的接口通常使用插座,這些插座是靈活的接口,易于拆卸,并且可以承受一些沉沒(méi)能力強(qiáng),管道中殘留少量水時(shí)可修復(fù);
(3)通常,球墨鑄件的外部噴涂鋅層,然后噴涂瀝青以提供保護(hù)。用水泥砂漿襯里,其耐腐蝕性能比鋼管強(qiáng),但比非金屬管要弱。
(4)通常,其使用壽命為50年,比鋼管的使用壽命長(zhǎng)。使用管道時(shí),注意管道柔性接頭處的防滑去除問(wèn)題。
【二】、泵體鑄件結(jié)構(gòu)優(yōu)化及材料選用
泵體鑄件結(jié)構(gòu)優(yōu)化后,相對(duì)而言泵體鑄件質(zhì)量減輕,泵體鑄件所受應(yīng)力很大,所以?xún)?yōu)化方案是否合理,是成敗的關(guān)鍵。汽車(chē)上使用的許多泵體鑄件承受的是高周疲勞應(yīng)力,其失效的大部分原因是由疲勞斷裂引起的。泵體鑄件一旦設(shè)計(jì)完成,如何保證其使用壽命是一個(gè)很重要的問(wèn)題。
鑄鐵件設(shè)計(jì)企業(yè)通過(guò)CAE軟件進(jìn)行模擬分析,計(jì)算出泵體鑄件所受應(yīng)力大小和的受力部位。鑄造企業(yè)通過(guò)應(yīng)力分析結(jié)果,結(jié)合所選用的泵體鑄件材料,判斷是否能達(dá)到泵體鑄件要求的疲勞壽命,如果鑄造企業(yè)盲目進(jìn)行開(kāi)發(fā),一旦遇到泵體鑄件結(jié)構(gòu)或選擇泵體鑄件材料不合理,會(huì)給企業(yè)造成較大損失。
選擇泵體鑄件材料十分重要,許多企業(yè)將泵體鑄件材料的抗拉強(qiáng)度作為泵體鑄件所能承受應(yīng)力大小的判斷依據(jù),這種判斷方式值得商討。
其原因主要是安 全系數(shù)大小的確定比較困難,如果沒(méi)有成熟的經(jīng)驗(yàn)積累,選擇抗拉強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)依據(jù)會(huì)很困難。例如:在優(yōu)化泵體鑄件托臂梁時(shí),就遇到過(guò)泵體鑄件所受應(yīng)力和材料匹配的問(wèn)題,較初也是使用抗拉強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)依據(jù),泵體鑄件所受應(yīng)力和泵體鑄件材料的抗拉強(qiáng)度按照1:1設(shè)計(jì),應(yīng)力模擬結(jié)果。
泵體鑄件局部較大應(yīng)力達(dá)到609MPa,而選用的材料抗拉強(qiáng)度)600MPa,屈服強(qiáng)度)370MPa,抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值為650~680MPa臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果:3個(gè)泵體鑄件巧萬(wàn)次以?xún)?nèi),全部發(fā)生斷裂,而臺(tái)架試驗(yàn)的壽命要求是不小于60萬(wàn)次,泵體鑄件斷裂部位。
對(duì)比可見(jiàn),斷裂部位和CAE模擬分析的較大應(yīng)力部位吻合。為了弄清泵體鑄件發(fā)生斷裂的原因,對(duì)斷口的形貌進(jìn)行電鏡分析,發(fā)現(xiàn)斷口表面存在明顯的解理裂紋,判斷為脆性斷裂。
分析認(rèn)為,斷裂是由泵體鑄件受力過(guò)大造成的,建議對(duì)泵體鑄件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,降低泵體鑄件的局部應(yīng)力水平。
由此可見(jiàn),簡(jiǎn)單地以抗拉強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)依據(jù)是不科學(xué)的。由于屈服一般為泵體鑄件抗拉強(qiáng)度的0.40.5倍,如果進(jìn)行壽命設(shè)計(jì),泵體鑄件會(huì)過(guò)于肥大,這一點(diǎn)從上述托臂梁的試驗(yàn)結(jié)果可以證實(shí)。所以,建議以屈服強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)依據(jù)較為合理。理論上,在泵體鑄件設(shè)計(jì)過(guò)程中,要準(zhǔn)確判斷泵體鑄件的使用壽命,需要分析泵體鑄件裂紋從產(chǎn)生到擴(kuò)張直至斷裂全過(guò)程。但在實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中,受多種因素的影響,按理論要求做出判斷是很困難的。以屈服強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)應(yīng)力的依據(jù),相對(duì)簡(jiǎn)單和適用,具體計(jì)算公式如下:
泵體鑄件能承受的較大應(yīng)力蕊泵體鑄件材料的屈服強(qiáng)度/安 全系數(shù)
安 全系數(shù)=泵體鑄件表面質(zhì)量影響系數(shù)+內(nèi)部質(zhì)量影響系數(shù)+泵體鑄件壁厚系數(shù)
3個(gè)影響系數(shù)要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)泵體鑄件的質(zhì)量情況來(lái)合理選取。一般情況下,安 全系數(shù)大于1.5,泵體鑄件比較容易生產(chǎn),安 全系數(shù)越小越難以生產(chǎn)。托臂梁的安 全系數(shù)為370/308=1.2,且受力面為加工面,屬于中等生產(chǎn)難度的泵體鑄件。一般情況下,不建議超過(guò)泵體鑄件材料的屈服強(qiáng)度。如果泵體鑄件局部應(yīng)力過(guò)大,則應(yīng)建議優(yōu)化泵體鑄件結(jié)構(gòu),減小泵體鑄件局部較大應(yīng)力值。
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