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[讨论] 一个有趣的简单问题

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发表于 2007-2-6 22:49:07 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国四川成都

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x
请问:加热有孔零件,孔是变小了还是变大了?
) T% p6 G4 E: z; j$ ~理论根据是什么?对各种形状(可假设大小),如何计算?临界点是多少?
6 a9 R" L7 K5 X# a0 b3 L& d, r' s/ L, m2 d9 B9 k" u
[ 本帖最后由 rentao9999 于 2007-2-6 22:52 编辑 ]

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huase + 5 讨论主题很有意思

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发表于 2007-2-7 10:12:23 | 显示全部楼层 来自: 中国北京
和零件孔外厚度有关,不同形状结果也不同,简单点说一个圆台,中间打孔的话,通过有限元应该能计算出临界尺寸。
发表于 2007-2-7 13:26:26 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏苏州
一般都变大的,初中学物理的时候就学到的,当然你要用什么有限元什么的计算就不好说了!
发表于 2007-2-7 18:02:07 | 显示全部楼层 来自: 中国天津
原帖由 shixianlin0 于 2007-2-7 13:26 发表
; P. v6 G4 D$ O) S5 b一般都变大的,初中学物理的时候就学到的,当然你要用什么有限元什么的计算就不好说了!

$ t  X. [% t5 f
) v( d. r4 x4 L( P; ?; h什么啊。
# G6 |/ w) O+ _) b/ K1 V8 m得看材料的性能啊。9 l4 T) l1 I2 D$ E6 J& _
因为大家都认为热胀冷缩。) C# \) u4 R/ j- }! a- A
其实没有想到因为有孔,内孔会因为材料膨胀而变小。( j- K2 z5 w( b  }6 G/ b* x
所以只有知道材料的伸缩率才能下结论。

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发表于 2007-2-7 21:18:44 | 显示全部楼层 来自: 中国浙江宁波
同意楼上和说话,一般是变大的,材料的热胀冷缩引起。
 楼主| 发表于 2007-2-8 00:16:19 | 显示全部楼层 来自: 中国四川成都
提供两个转贴,供讨论学习:
; N! h1 u& S8 U( ]# `  I1、应该是孔受热,怎么都会变大的吧?! i% @" [- B8 g0 ~% m
比如一个套,加热,外圆内孔都会变大,且外圆变大的速率比内孔快。
. m( W, i% U! f. u$ d- dt=λ/(α*d)7 H& ^8 H1 _+ I6 n, Z+ j# t& Q/ ~

3 Y! U( M- c' b: f- \- Y' ct:温度需要升高多少
5 @* a$ p7 s/ v; z* [, |* _! Nλ:孔径胀缩量
$ A8 v  t5 b& Y! }9 ^: ]α:材料线性膨胀系数
4 n' j- R* @0 w1 h8 R
) u" _9 a3 O/ f0 h: P2、R/r=1是临界值,大于1加热时变小;小于1加热时变大。
* n) b1 x% T% ]3 ~" D! T" `2 j: q6 \# I4 D, w
本人不知他们的依据?没有搞懂,特请高人指点

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发表于 2007-2-8 08:01:27 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏苏州
原帖由 shewei1979 于 2007-2-7 18:02 发表
( ~8 C) K; }6 @* w( e
: H  X2 s+ R" C* I* y/ R! B7 I) {$ O  D2 |  t4 i- [
什么啊。
* Z+ ^  A# |& A$ L4 Z* b得看材料的性能啊。
/ L8 d3 u+ Q, |( `因为大家都认为热胀冷缩。
. c7 H5 b/ C, E! B& S( j其实没有想到因为有孔,内孔会因为材料膨胀而变小。( ]- p! I* v5 Y  I1 g, J
所以只有知道材料的伸缩率才能下结论。

- ~$ ]7 r6 K, I' o1 h2 }; U, w- m# a
如果材料是热涨冷缩的,那孔受热就会变大的,除非热膨胀系数是负的,也就是说那个材料要热缩冷涨,初中做过这个题目的。如果认为孔受热膨胀会往里头挤就错了,这个是初中的答案,对于你说的“内孔会因为材料膨胀而变小”肯定是不对的。
7 {7 p1 a: R0 F2 ^" G* F" e$ K( g" U2 V; N
如果高深一点考虑,一排原子或分子围成一个圆,受热后相邻两个原子或分子的间距就变大,那这个圈会变小还是变大呢?简单的分析和复杂的分析结果都应该是一样的——变大。
3 g8 I# m: E7 q, y# A" u+ y0 J9 C- L; X) A" g% k
应用实力,在轴等工件配合的时候往往通过加热外圈,膨胀以后套进去,冷却后就紧了。# Y. O+ U9 z: i1 E" g2 C0 @
7 d6 ^% r9 o2 t
[ 本帖最后由 shixianlin0 于 2007-2-8 08:04 编辑 ]

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发表于 2007-2-8 11:02:32 | 显示全部楼层 来自: 中国湖北十堰
由于热胀冷缩,孔应该是变大的吧
发表于 2007-2-8 15:51:58 | 显示全部楼层 来自: 中国上海
隔楼的兄弟说的有理啊
发表于 2007-2-13 17:45:55 | 显示全部楼层 来自: 中国上海
零件截面尺寸和热处理变形关系很大,特别是高碳工具钢和碳素结构钢在淬透性较差的情况下,影响尤为突出。现以T 10 A、45钢圆环试样为例(试样尺寸为Φ120×d×h mm),固定外径、高度,改变内径和厚度之比d/s。
1 z% u! |; Z$ h' Q当试样内孔愈小,壁厚愈厚、淬透性愈差时,则愈不易变形,不论是45钢的内孔胀大量和T 10A钢的内孔缩小量都比较小;反之,当内孔愈大、壁厚愈薄时,愈容易变形,不论是45钢的内孔胀大量和T 10A钢的内孔缩小量都比较大。也就是说,如果试样截面尺寸愈小,则变形的绝对量愈大。外圆变形同样也有此趋势。
  D6 v1 d6 Q$ z% T3 s+ t    滚动轴承钢圆环零件淬火后的变形情况:" \6 I, J7 M& ^3 L, O8 L$ b
    淬火工艺r在箱式炉加热830℃,保温90min,油冷,然后在300℃硝盐槽内回火。' A# y0 M0 O; u
   可见,滚动轴承钢圆环的截面尺寸与热处理变形密切相关,即截面尺寸大的,内径都是收缩,截面尺寸小的,内径则趋向膨胀。
! q" [& Q% D4 v+ l8 b3 M+ b    滚动轴承钢圆环零件,在油淬或分级淬火条件下,当其截面尺寸较大时,在全部淬透的情况下,变形的特征是。内孔的变形都是呈凸鼓形,即端面部分小,中间部分大;外圆的变形都是呈凹形。这说明外圆处冷却速度比内孔处快,当外圆处马氏体转变开始时,整个零件还具有一定的塑性,故组织应力促使外圆部分产生了变形。当内孔处开始马氏体转变时,整个零件塑性已很差,外层各表面温度已很低,而材料的屈服强度已很高,组织应力已不可能带动整个零件进行塑性变形。因此,内孔保留了热应力为主的变形,即变形为缩小,此时外圆的胀大量也受到内孔收缩的限制,通常为时胀时缩。' ?% ~: F# R# x# n+ Z
    由于内孔、外圆冷却速度不均匀,会影响高度变形,通常靠近内孔部分鼓出较多,圆部分鼓出较小,有时会造成斜坡状变形:. x- g! o% w& g9 Y. R
    当试样截面尺寸较小时,内孔、外圆变形都趋向于胀大。这是因为当内孔较大、壁厚较薄时,内孔、外圆的冷却速度相差无几,马氏体开始转变的时间差不多,因而都是以组织应力作用为主的变形,即内孔、外圆趋向膨胀。

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发表于 2007-2-14 08:01:19 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏苏州
楼上这位兄弟也研究太仔细,太专业了点,但还是不通用的啊,又没有说是对钢铁的材料,马氏体什么等组织也不一定有的啊,至于淬火什么的,也是,又现在就讲热涨冷缩而已,也不会热到800多度吧,那是热处理,不是热一点了的热胀冷缩问题了。那再极端一点,热到熔化到,变成液体,那孔没有了,就是变小,这个没有考虑到吧,呵呵!
发表于 2007-2-14 08:32:23 | 显示全部楼层 来自: LAN
用弹性力学分析一下就可以有答案.
发表于 2007-2-14 09:27:15 | 显示全部楼层 来自: 中国上海
大家谈了半天,也没有结果。+ ?' v/ q: d- v6 E9 J2 ~
根据热涨冷缩:加热材料材料只向外膨胀,不向内膨胀吗?向内膨胀的话,孔不变小了吗?6 e9 _% c. j6 l0 [8 r$ K: G# U
普通加热孔是变大变小,请高手指点!
 楼主| 发表于 2007-2-15 00:46:53 | 显示全部楼层 来自: 中国四川成都
感谢大家的参与,本人认为10楼意见作为发生相变后的结论,对未发生相变的还是热胀冷缩
发表于 2007-2-15 10:25:40 | 显示全部楼层 来自: 美国
一般是变小了!!只要厚度足够!
发表于 2007-2-15 22:32:48 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏南通
这个问题好象是比较有趣啊,我想壁薄的话应该变大,壁厚的话就难说了,我可不会用什么有限元计算。
发表于 2007-2-16 16:22:16 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏南京
这个问题楼主的前提未定下来,当然结论是多种多样的.
& K% Q8 a! K9 k% O1、在生产过程中,人们常利用热涨冷缩的道理来加热工件,使孔涨大,在孔中装入轴,形成紧配合.但只是在热状态下孔是涨大的,冷下来之后孔又缩回去了.-----这是在加热没有相变且冷却速度较慢的情况。9 T# r6 Z3 Q6 f: @$ Z
2、有相变的情况(指常见的钢铁材料):一般来说截面淬透时,孔涨大;未淬透时,孔缩小。此外各种材料的相变比容差不同所以涨大缩小的规律也不同。
6 s8 u) d. c6 ?2 ?3、有时人们为了缩孔,还有意地将圆环零件(复杂情况变形不可预测)的两侧面夹起,加热到相变温度以下,快速冷却得用热应力使其内孔缩小。---这种情况只能试验试验而已,不可作为常规武器使用。
, [: B! ]9 X/ v不知楼主问的是何种情况。
 楼主| 发表于 2007-2-20 01:21:41 | 显示全部楼层 来自: 中国四川成都
谢谢楼上,明确了三种情况,给出了定性分析
发表于 2007-2-20 09:20:03 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏常州
变大啊,机械装配上常用这个原理来装配过盈配合零件啊.
发表于 2007-2-20 17:05:21 | 显示全部楼层 来自: 中国江西九江
加热后孔将变大。一枚金属硬币的中间凿一个小孔,然后对这枚硬币加热,由于孔外面的金属可以看成是由一个条形的材料弯成的圈。加热的时候,金属条伸长,所以原来的孔变大了。轮子加热后套入轴,就是利用这个道理。瓶盖太紧拧不开的时候,把它放在热水里加热就能拧开
发表于 2007-2-20 22:49:44 | 显示全部楼层 来自: 中国河北唐山
加热有孔零件,孔是变小了还是变大了?
* t4 _5 a5 e% f- W9 D4 ^1 h% a8 C7 O这个题目问的太宽广,是加热过程中还是均温后、冷却后???是管类件还是板类件?/ e" [( S, \4 W: M, C
不好找理论根据,直觉上,在直径500mm的轴中心钻一直径2mm的孔,升温到300度,大家想想孔会大吗?但如果加工一个直径300mm的孔,孔径肯定会大。下面图片资料供参考:
热处理变形图.JPG
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