專利名稱：一種確定灰鑄鐵離心鑄型材料許用應(yīng)力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于離心鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種確定灰鑄鐵離心鑄型材料在高溫條件下許用應(yīng)力的方法。
背景技術(shù)：
最常用的離心鑄型材料是脆性較大的灰鑄鐵材料，由于對灰鑄鐵的高溫力學(xué)性能試驗極少，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)十分匱乏。在傳統(tǒng)的離心鑄型設(shè)計中，人們往往只是以灰鑄鐵在靜態(tài)條件下的常溫力學(xué)性能作為鑄型設(shè)計的參照依據(jù)，而離心鑄型在高溫、高速的工況下工作，與常溫力學(xué)性能相比，材料的高溫力學(xué)性能會降低很多，灰鑄鐵的脆性表現(xiàn)得十分突出，即便是通過較大余度來考慮材料強度，往往也是不夠充分的。在目前已收集到的6個離心鑄造事故案例中，除了 I例是因鑄鋼離心鑄型上用于鎖緊蓋板的螺栓斷裂而造成傷亡事故，其余的5例均是由于灰鑄鐵離心鑄型發(fā)生破裂而導(dǎo)致的傷亡事故。迄今為止，尚未有灰鑄鐵鑄型材料在高溫條件下的許用應(yīng)力資料，設(shè)計人員全憑個人經(jīng)驗進(jìn)行灰鑄鐵離心鑄型的設(shè)計，這也是離心鑄造中造成人員傷亡事故時有發(fā)生的重要原因。從現(xiàn)有的技術(shù)資料(機械工程學(xué)會鑄造學(xué)會.鑄鐵手冊[M].北京機械工業(yè)出版社.1979第一版；機械工程學(xué)會鑄 造學(xué)會.鑄造手冊第I卷，鑄鐵[M].北京機械工業(yè)出版社.2011第三版)中，灰鑄鐵材料高溫力學(xué)性能的概況為(括號中為個例資料)灰鑄鐵在20°C至400°C抗拉強度變化不大，抗拉強度在150 250°C稍有下降，400°C時抗拉強度較高(200 350MPa)，在400°C以上抗拉強度下降，在500°C時還有較高的抗拉強度(160 280MPa)，在600°C時仍有一定的抗拉強度(110 190MPa)。所以通常情況下灰鑄鐵的使用溫度控制在700°C以內(nèi)。由于灰鑄鐵的伸長率極低，從HT150 HT300的灰鑄鐵，其拉伸斷裂時的斷后伸長率在O. 3% O. 8%之間，在離心鑄造中發(fā)生鑄型破裂事故的鑄型材質(zhì)絕大多數(shù)是灰鑄鐵。灰鑄鐵是典型的脆性金屬材料，但其高溫力學(xué)性能基礎(chǔ)資料極為匱乏，故灰鑄鐵許用應(yīng)力的確定十分困難。在灰鑄鐵國家標(biāo)準(zhǔn)包含的6個牌號中，灰鑄鐵HT100與HT150由于強度太低不能用于受力的鑄件；而灰鑄鐵HT300與HT350由于脆性太高也不常用于離心鑄造鑄型材料；灰鑄鐵HT200與HT250是離心鑄型材料的常用牌號。對于脆性金屬材料，許用應(yīng)力[σ]為抗拉強度Ob除以安全因數(shù)N，即[o] = ob/N。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種確定灰鑄鐵離心鑄型材料在高溫條件下許用應(yīng)力的方法?；诣T鐵在20°C至400°C范圍內(nèi)，抗拉強度變化不大，溫度高于400°C時，抗拉強度下降較快。我們在確定灰鑄鐵離心鑄型的許用應(yīng)力時，分為兩個溫度段一20°C至400°C及400°C 700°C范圍內(nèi)來進(jìn)行研究。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為
一種確定灰鑄鐵離心鑄型材料許用應(yīng)力的方法，分段確定20°C 400°C范圍內(nèi)灰鑄鐵離心鑄型材料的許用應(yīng)力和400°C 700°C范圍內(nèi)灰鑄鐵離心鑄型材料的許用應(yīng)力；其中，20°C 400°C范圍內(nèi)灰鑄鐵離心鑄型材料許用應(yīng)力的確定，包括如下步驟確定20°C時灰鑄鐵離心鑄型材料的許用應(yīng)力[σ 2Q]為
權(quán)利要求
1.一種確定灰鑄鐵離心鋳型材料許用應(yīng)力的方法，其特征在于，分段確定20°C 400で范圍內(nèi)灰鑄鐵離心鑄型材料的許用應(yīng)カ和400 V 700°C范圍內(nèi)灰鑄鐵離心鑄型材料的許用應(yīng)力； 其中，20°C 400°C范圍內(nèi)灰鑄鐵離心鑄型材料許用應(yīng)力的確定，包括如下步驟 確定20°C時灰鑄鐵離心鋳型材料的許用應(yīng)力[o2Q]為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定灰鑄鐵離心鋳型材料許用應(yīng)力的方法，其特征在干，當(dāng)所述溫度T為20°C 200°C，所述溫度T時的抗拉強度值與400°C時抗拉強度值的比值k=-0. 0002T + 0. 9604。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定灰鑄鐵離心鋳型材料許用應(yīng)力的方法，其特征在干，當(dāng)所述溫度T為200°C 400°C，所述溫度T時的抗拉強度值與400°C時抗拉強度值的比值k=0. 0004T + 0. 8225。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定灰鑄鐵離心鋳型材料許用應(yīng)力的方法，其特征在干，當(dāng)所述溫度T為400°C 700°C，所述溫度T時的抗拉強度值與400°C時抗拉強度值的比值k=-6X KT6T2 + 0. 0039T + 0. 407。
全文摘要
本發(fā)明屬于離心鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及確定灰鑄鐵離心鑄型材料許用應(yīng)力的方法?；诣T鐵在20℃的許用應(yīng)力為[σ20]=σb20／N，N=11～13；在400℃許用應(yīng)力為[σ400]=σb400／N，N=20～24；20℃～400℃范圍內(nèi)的許用應(yīng)力[σ1]是在[σ20]及[σ400]基礎(chǔ)上，用插值法計算求得；400℃以上時，許用應(yīng)力[σ2]為[σ400]乘以溫度T時的抗拉強度值與400℃時抗拉強度值的比值k的乘積，再乘以400與溫度T的比值的積。本發(fā)明建立了一種確定灰鑄鐵離心鑄型材料許用應(yīng)力的方法，為灰鑄鐵離心鑄型的設(shè)計提供了較為可靠的依據(jù)，同時還為灰鑄鐵離心鑄型破裂的安全事故定量分析奠定了基礎(chǔ)。
文檔編號G01N3/18GK103048204SQ20121058678
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者楊為勤, 楊大韜 申請人:武昌船舶重工有限責(zé)任公司