铸件处理指南

CNC 机床铸件的存放非常特殊

铸铁床身或立柱在离开铸造厂后仍会持续变形数月。如何存放决定了这种变形发生在精加工之前还是之后。本页说明其机理、我们采用的存放规则，以及何时值得额外等待时效处理。

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原理

一件重 800 kg 的机床床身从模具中取出后，并不会立刻停止变形。外表层几分钟内就冷却，芯部则根据壁厚保持高温数小时甚至数天。这个温差就是问题的全部。表层先凝固，把芯部锁住。芯部最终冷却时想要收缩，但表层不让。结果就是内应力被锁在铸件内部，并长期存在。

铸铁还会长大。带片状石墨的灰铸铁在数月内会因碳从珠光体和碳化物组织中扩散而轻微膨胀。幅度不大，通常为长度的 0.02% 到 0.1%，但在 3,000 mm 的床身上就是 0.6 到 3 mm 的变形。无论铸件是否在加工，这种变形都会发生。如果发生在精磨之后，机床几何精度已经定型，误差就是永久的。

这就是为什么存放不只是把零件放上货架。存放是一段受控时间，让铸件释放应力并完成长大，然后再切削决定机床几何精度的表面。防锈同步进行，因为导轨面一旦出现点蚀，整个等待期就白费了。

几何形状

平放在混凝土地面上的铸件中部会下沉。长床身和立柱在 3,000 mm 跨度上刚度不足，若不在正确位置支撑，无法承受自重。我们在主承载路径下放置支撑块，通常三到四个点，让铸件按其在机床底座上的实际状态受力。支撑点错误的铸件会产生永久变形，之后表现为导轨弯曲。

摆放方向对薄壁件同样重要。侧放的立柱会让支撑对侧的壁承受弯曲应力。经过八到十二周，这种应力可造成 0.05 mm 或更大的永久倾斜。只要高度允许，我们就把立柱以其安装面朝下竖直存放。

我们还会把铸件分开。把一个床身叠在另一个上会对下层铸件形成点载荷，并在贴合面之间积存湿气。锈从缝隙开始，清理表面之前很难发现。如果场地所限必须叠放，我们在支撑点使用木垫，并在零件之间留出通风间隙。

环境

锈蚀是存放铸件上的第二个时钟。相对湿度超过约 60% 后，灰铸铁和铸钢都会快速腐蚀，超过 70% 后速率急剧上升。毛坯铸件没有防护涂层，潮湿仓库可在两周内留下表面锈迹。之后加工面出现点蚀就意味着返工或报废。

我们把存放区相对湿度控制在 40% 到 60%，温度日波动控制在 5 °C 以内。每日大幅波动会让冷铸件表面结露，比稳定的高湿度更糟。长时间等待时，我们涂防锈油或可去除薄膜，加工前再清洗。涂层必须能干净去除。某些重质油脂会留下残渣，堵塞切削液过滤器。

通风与湿度控制同样重要。铸件周围静止的空气会让湿气在下表面聚集。我们让存放区保持缓慢空气流动，并避免把铸件直接靠外墙放置，因为夜间外墙表面温度会下降。

方法

自然时效是把铸件放在室外或无供暖棚内六到二十四个月。雨水、阳光和季节温度循环完成工作。它慢但有效，除占用场地和库存资金外几乎不花钱。重型机床床身传统上就这样时效。问题在于客户需要更早拿到机床时，你无法压缩这个周期。

振动时效，有时称为振动老化，对铸件施加受控振动循环 15 到 60 分钟。它能有效降低峰值残余应力，而且只需一个下午，而不是一年。它不能完全替代大型床身的自然时效，因为石墨生长仍在继续。当铸件必须快速交付，或设计变更导致工期缩短时，它确实有帮助。

热时效，或称人工时效，将铸件加热到 500 至 600 °C 并保温，然后缓慢冷却。这是最快的途径，应力降低也最可预测。它消耗炉时，如果升温速率过快，还有轻微变形风险。对于厚壁床身和立柱，我们通常将热时效与短时间自然放置结合，再进行精加工。

规划

如果提前规划，存放时间就不是浪费。毛坯铸件可以先粗加工，然后放回存放区，让新暴露的表面释放应力。粗加工去除表皮并改变应力平衡，因此在精加工前再放置两到四周通常有用。这种两阶段方法在大型床身和立柱上很常见。

我们安排粗加工在关键面上留 2 到 4 mm 余量。该余量吸收第二次放置期间的运动，并为精加工提供干净的材料。在 4,000 mm 床身上，精加工走刀随后去除均匀层，几何形状保持在图纸要求的位置。

如果工期紧张，热时效加短时间放置可以替代大部分自然时效周期。对于一米内平面度要求 0.02 mm 的零件，我们不建议完全跳过放置。一次返工的成本通常高于等待三周的成本。

选型指南

使用此表根据铸件尺寸、工期和平面度目标选择存放方法。