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球墨铸铁有哪些特性以及结构优化及材料选用
日期:2025-11-28 23:41点击:次
【一】、球铁铸件有哪些特性 (1)球铁铸件可以承受的内部水压达到3.0MPa,其伸长率,刚度和抗拉强度都比较大; (2)球铁铸件的接口通常使用插座,这些插座是灵活的接口,易于拆
【一】、球铁铸件有哪些特性
(1)球铁铸件可以承受的内部水压达到3.0MPa,其伸长率,刚度和抗拉强度都比较大;
(2)球铁铸件的接口通常使用插座,这些插座是灵活的接口,易于拆卸,并且可以承受一些沉没能力强,管道中残留少量水时可修复;
(3)通常,球墨铸件的外部喷涂锌层,然后喷涂沥青以提供保护。用水泥砂浆衬里,其耐腐蚀性能比钢管强,但比非金属管要弱。
(4)通常,其使用寿命为50年,比钢管的使用寿命长。使用管道时,注意管道柔性接头处的防滑去除问题。
【二】、泵体铸件结构优化及材料选用
泵体铸件结构优化后,相对而言泵体铸件质量减轻,泵体铸件所受应力很大,所以优化方案是否合理,是成败的关键。汽车上使用的许多泵体铸件承受的是高周疲劳应力,其失效的大部分原因是由疲劳断裂引起的。泵体铸件一旦设计完成,如何保证其使用寿命是一个很重要的问题。
铸铁件设计企业通过CAE软件进行模拟分析,计算出泵体铸件所受应力大小和的受力部位。铸造企业通过应力分析结果,结合所选用的泵体铸件材料,判断是否能达到泵体铸件要求的疲劳寿命,如果铸造企业盲目进行开发,一旦遇到泵体铸件结构或选择泵体铸件材料不合理,会给企业造成较大损失。
选择泵体铸件材料十分重要,许多企业将泵体铸件材料的抗拉强度作为泵体铸件所能承受应力大小的判断依据,这种判断方式值得商讨。
其原因主要是安 全系数大小的确定比较困难,如果没有成熟的经验积累,选择抗拉强度作为设计依据会很困难。例如:在优化泵体铸件托臂梁时,就遇到过泵体铸件所受应力和材料匹配的问题,较初也是使用抗拉强度作为设计依据,泵体铸件所受应力和泵体铸件材料的抗拉强度按照1:1设计,应力模拟结果。
泵体铸件局部较大应力达到609MPa,而选用的材料抗拉强度)600MPa,屈服强度)370MPa,抗拉强度实测值为650~680MPa台架试验结果:3个泵体铸件巧万次以内,全部发生断裂,而台架试验的寿命要求是不小于60万次,泵体铸件断裂部位。
对比可见,断裂部位和CAE模拟分析的较大应力部位吻合。为了弄清泵体铸件发生断裂的原因,对断口的形貌进行电镜分析,发现断口表面存在明显的解理裂纹,判断为脆性断裂。
分析认为,断裂是由泵体铸件受力过大造成的,建议对泵体铸件结构进行优化,降低泵体铸件的局部应力水平。
由此可见,简单地以抗拉强度作为设计依据是不科学的。由于屈服一般为泵体铸件抗拉强度的0.40.5倍,如果进行寿命设计,泵体铸件会过于肥大,这一点从上述托臂梁的试验结果可以证实。所以,建议以屈服强度作为设计依据较为合理。理论上,在泵体铸件设计过程中,要准确判断泵体铸件的使用寿命,需要分析泵体铸件裂纹从产生到扩张直至断裂全过程。但在实际开发过程中,受多种因素的影响,按理论要求做出判断是很困难的。以屈服强度作为设计应力的依据,相对简单和适用,具体计算公式如下:
泵体铸件能承受的较大应力蕊泵体铸件材料的屈服强度/安 全系数
安 全系数=泵体铸件表面质量影响系数+内部质量影响系数+泵体铸件壁厚系数
3个影响系数要根据实际生产泵体铸件的质量情况来合理选取。一般情况下,安 全系数大于1.5,泵体铸件比较容易生产,安 全系数越小越难以生产。托臂梁的安 全系数为370/308=1.2,且受力面为加工面,属于中等生产难度的泵体铸件。一般情况下,不建议超过泵体铸件材料的屈服强度。如果泵体铸件局部应力过大,则应建议优化泵体铸件结构,减小泵体铸件局部较大应力值。
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