機(jī)床床身為什么要"回火"？

很多人在機(jī)床參數(shù)表上看到"經(jīng)二次回火和時(shí)效處理"，不太明白這步工藝到底在干嘛。簡(jiǎn)單說(shuō)：讓床身"定形"，防止以后變形。

不回火會(huì)怎樣

機(jī)床床身大多是鑄件或焊接件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁厚不均。鑄造時(shí)，薄的地方冷卻快，厚的地方冷卻慢；焊接時(shí)，焊縫區(qū)域溫度上千度，周?chē)鷧s是冷的。

這種不均勻的溫度分布，會(huì)讓材料內(nèi)部"憋著一股勁"——這就是殘余應(yīng)力。一臺(tái)幾噸重的床身，殘余應(yīng)力可能高達(dá)100-200MPa，相當(dāng)于材料屈服強(qiáng)度的三分之一到一半。

這股"勁"如果不釋放，后果很直接：加工好的導(dǎo)軌面，用著用著就變了形；精密切削的零件，尺寸開(kāi)始跑偏；嚴(yán)重的話(huà)，床身甚至?xí)谑褂弥虚_(kāi)裂。

回火就是讓材料"松口氣"

回火處理把床身放進(jìn)加熱爐，升溫到500-600℃，保溫幾個(gè)小時(shí)，再緩慢冷卻。

溫度升高后，材料的屈服強(qiáng)度會(huì)下降，原本被"鎖住"的內(nèi)應(yīng)力獲得釋放的機(jī)會(huì)。高溫下金屬原子活動(dòng)能力增強(qiáng)，發(fā)生微量的塑性變形，應(yīng)力隨之松弛。經(jīng)過(guò)規(guī)范回火，殘余應(yīng)力可以消除80-95%。

保溫時(shí)間根據(jù)床身尺寸定，一般按每100mm壁厚保溫2-4小時(shí)計(jì)算。一臺(tái)5噸重的床身，回火保溫可能要10小時(shí)以上。冷卻更得慢，通常隨爐以每小時(shí)30-50℃的速度降到200℃以下才能出爐——急冷會(huì)重新產(chǎn)生應(yīng)力，前功盡棄。

自然時(shí)效vs人工時(shí)效

老辦法是把鑄件扔在露天放一年半載，讓它在春夏秋冬的溫度變化中慢慢釋放應(yīng)力，這叫"自然時(shí)效"。

優(yōu)點(diǎn)是零能耗、零設(shè)備；缺點(diǎn)是周期太長(zhǎng)、占地太大，而且應(yīng)力消除不徹底。現(xiàn)在除了極少數(shù)大型鑄件，基本沒(méi)人這么干了。

人工時(shí)效就是回火處理，周期短、效果好，但需要熱處理爐和能耗成本。振動(dòng)時(shí)效是另一種選擇——用激振器讓鑄件產(chǎn)生共振，機(jī)械振動(dòng)加速應(yīng)力釋放，能耗僅為熱時(shí)效的5-10%，適合大型鑄件的現(xiàn)場(chǎng)處理。

高精度機(jī)床為什么強(qiáng)調(diào)"二次回火"

高精度機(jī)床的床身，往往要經(jīng)過(guò)兩次甚至多次回火：粗加工前一次，精加工前后各一次。

因?yàn)榧庸け旧硪矔?huì)引入新的應(yīng)力——切削力、切削熱都會(huì)讓表層材料產(chǎn)生殘余應(yīng)力。第一次回火消除鑄造應(yīng)力，第二次回火消除加工應(yīng)力，層層遞進(jìn)，才能保證床身在長(zhǎng)期使用中尺寸穩(wěn)定。

所以看到參數(shù)表里寫(xiě)"二次回火"、"多次時(shí)效"，不是廠家想多收錢(qián)，而是精密設(shè)備必須的工藝保障。