由于薄壁長(zhǎng)筒與下舵承和下舵鈕部分壁厚相差懸殊，鑄件在凝固收縮中兩部分連接處容易產(chǎn)生熱裂紋，由于掛舵臂主體薄壁長(zhǎng)筒的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。更容易判斷出缺陷的性質(zhì)，檢測(cè)原始數(shù)據(jù)可數(shù)字化存儲(chǔ)，易于追溯，具有一定的優(yōu)勢(shì)，但PAUT由于使用條件的，僅可用于軸孔表面這樣的規(guī)則區(qū)域，而無(wú)A脈沖超聲波檢測(cè)技術(shù)那樣可適用于鑄鋼件所有的復(fù)雜表面。使用具有一定的局限性，圖11PAUT在掛舵臂無(wú)損探傷中的使用◆鑄鋼件缺陷的修補(bǔ)通過(guò)前文可以發(fā)現(xiàn)，缺陷的存在會(huì)大大鑄鋼件的疲勞強(qiáng)度，必須采用的手段對(duì)缺陷進(jìn)行處理，本部分基于在32.5萬(wàn)噸掛舵臂鑄鋼件檢驗(yàn)中遇到的缺陷修復(fù)實(shí)例進(jìn)行分析。按照CCS材料與焊接規(guī)范的規(guī)定。這個(gè)不算什么的要求卻使得產(chǎn)品一下子了一個(gè)很大的臺(tái)階，本來(lái)在鑄鋼件的一些部位存在有少量的氣孔是不會(huì)影響到使用效果的。這種情況就好像我們常見(jiàn)的空心結(jié)構(gòu)比實(shí)心結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不差一樣，但是我們不要想讓市場(chǎng)要求適應(yīng)我們而是我們?nèi)ミm應(yīng)市場(chǎng)要求，所以解決鑄鋼件的氣孔問(wèn)題就成了我們現(xiàn)階段迫切需要的了，鑄鋼件生產(chǎn)是一個(gè)多工序共同努力才能完成的工作。影響產(chǎn)品的因素是多方面的，造成氣孔產(chǎn)生的原因也是多方面的，為了能夠讓人更好的理解氣孔的產(chǎn)生原因和，需要我們來(lái)從各個(gè)方面逐一進(jìn)行分析和找出解決的辦法以爭(zhēng)取這類問(wèn)題的產(chǎn)生，冶煉原材料的控制是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。先說(shuō)冶煉的原材料，應(yīng)結(jié)合工藝梳理其制造難點(diǎn)和易出現(xiàn)的問(wèn)。鑄鋼件是指用鑄鋼制作的零件，與鑄鐵性能相似，但比鑄鐵強(qiáng)度好。鑄鋼件在鑄造中易出現(xiàn)氣孔缺陷、角度定位不準(zhǔn)確等缺點(diǎn)，在長(zhǎng)期使用中就有可能出現(xiàn)機(jī)殼斷裂的現(xiàn)象液態(tài)金屬澆注到與零件形狀，尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以毛坯或零件的生產(chǎn)，通常稱為金屬液態(tài)成形或鑄造，工藝流程:金屬→充型→凝固收縮→鑄件工藝特點(diǎn):可生產(chǎn)形狀任意復(fù)雜的制件，特別是內(nèi)腔形狀復(fù)雜的制件。適應(yīng)性強(qiáng)，合金種類不受，鑄件大小幾乎不受，材料來(lái)源廣，廢品可重熔，設(shè)備低，廢品率高，表面較低，勞動(dòng)條件差，鑄造分類:(1)砂型鑄造(sandcasting)砂型鑄造:在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造。鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造，工藝流程:砂型鑄造工藝流程技術(shù)特點(diǎn):適合于制成形狀復(fù)雜，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯,適應(yīng)性廣，成本低,對(duì)于某些塑性很差的材料，如鑄。。
北京40Cr25nI20sI2鑄鋼件鑄管鑄鋼件的優(yōu)點(diǎn)之一是設(shè)計(jì)的靈活性，設(shè)計(jì)人員對(duì)鑄件的形狀和尺寸有大的設(shè)計(jì)選擇，特別是形狀復(fù)雜和中空斷面的零件，鑄鋼件可采用組芯這一獨(dú)特的工藝來(lái)制造。其成形和形狀改變卻十分容易，從圖樣到成品的轉(zhuǎn)化速度很快，有利于快速報(bào)價(jià)響應(yīng)和交貨期的縮短。形狀和的完善化設(shè)計(jì)、小的應(yīng)力集中系數(shù)以及整體結(jié)構(gòu)性強(qiáng)等特點(diǎn)，都體現(xiàn)鑄鋼件設(shè)計(jì)的靈活性和工藝優(yōu)勢(shì)：(3)在鑄件易發(fā)生裂紋處設(shè)置防裂筋，是防止鑄鋼件熱裂的有效措施。(4)及時(shí)松箱，也有助于熱裂，因?yàn)榭梢澡T件的收縮應(yīng)力，造型材料方面(1)樹(shù)脂加入量，銑削較多地用于銑輪廓和槽等簡(jiǎn)單外形/特征，數(shù)控銑床可以進(jìn)行復(fù)雜外形和特征的加工，銑鏜加工中心可進(jìn)行三軸或多軸銑鏜加工。用于加工，模具，檢具，胎具，薄壁復(fù)雜曲面，人工假體，葉片等，在選擇數(shù)控銑削加工內(nèi)容時(shí)，應(yīng)充分發(fā)揮數(shù)控銑床的優(yōu)勢(shì)和關(guān)鍵作用，刨削加工是用刨刀對(duì)工件作水平相對(duì)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的切削加工，主要用于零件的外形加工。刨削加工的精度為IT9~IT7，表面粗糙度Ra為6.3~1.6um，磨削加工磨削是指用磨料，磨具切除工件上多余材料的加工方。 造型操作控制對(duì)氣孔的產(chǎn)生也有至關(guān)重要的作用，要嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程中的一些東西，工藝對(duì)一些常規(guī)產(chǎn)品的操作細(xì)節(jié)不做專門(mén)的要求，這種情況是完全可以避免的。前面說(shuō)的所有問(wèn)題及解決辦法都需要每一個(gè)參與這項(xiàng)工作的員工認(rèn)真對(duì)待才行，因?yàn)檫@些問(wèn)題已經(jīng)不簡(jiǎn)單的是一個(gè)產(chǎn)品問(wèn)題了，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)如此激烈的，產(chǎn)品已經(jīng)直接關(guān)乎到企業(yè)的生存了，任何影響產(chǎn)品的問(wèn)題都是大問(wèn)題。必須要引起有關(guān)部門(mén)的注意了，只要我們起來(lái)就沒(méi)有解決不了的困難，所有的問(wèn)題也就不是問(wèn)題了，砂型鑄造是鑄造工藝的主要，約占整個(gè)鑄件生產(chǎn)的80%，砂型鑄造，按粘結(jié)劑材料分類，可分為粘土砂鑄造，樹(shù)脂砂鑄造和水玻璃砂鑄造等3大類。這3種工藝均適用于鑄鋼件的生。鑄鋼件冶金制造適應(yīng)性和可變性強(qiáng)，可以選擇不同的化學(xué)成分和組織控制，適應(yīng)于各種不同工程的要求；可以通過(guò)不同的熱處理工藝在較大的范圍內(nèi)選擇力學(xué)性能和使用性能，并有良好的焊接性能和加工性能。采用對(duì)甲苯磺酸作催化劑會(huì)增硫，從而加大熱裂傾向性，高溫金屬凝固時(shí)產(chǎn)生的收縮受到砂芯(型)較大的阻力。使鑄件產(chǎn)生應(yīng)力和變形，而合金表面增硫，又了抗熱裂的能力，當(dāng)應(yīng)力或變形超過(guò)合金在該溫度下的強(qiáng)度極限或變形能力時(shí)，超聲波探傷根據(jù)CCS的相關(guān)要求，鑄鋼件超聲波檢測(cè)時(shí)依據(jù)的為IACSRec，69(優(yōu)先)。GB/T7233及ASTMA609，由于鑄鋼件晶粒，不易選擇太高的探測(cè)，超聲波掃查應(yīng)采用1MHZ-4MHZ(通常2MHz)的，應(yīng)合理選擇適合的，在平行截面處，應(yīng)選擇直用于探測(cè)耦合情況和材料的衰減情況,在機(jī)加工表面。應(yīng)選用雙晶直做25mm深度范圍的近表面檢查,在機(jī)加工。 所以說(shuō)在大型鑄件的生產(chǎn)中低溫澆注是必須要遵循的一個(gè)原則。大包澆小件的缺點(diǎn)，許多薄壁小鑄件如果澆注速度過(guò)快極易形成卷入性氣孔，由于沒(méi)有時(shí)間從鋼水中就凝固了，像一些氣缸類鑄件出現(xiàn)的氣孔就屬于這種情況，它們是承壓鑄件要經(jīng)過(guò)探傷檢驗(yàn)，這些缺陷的修復(fù)是非常有難度的。經(jīng)常就會(huì)造成鑄件報(bào)廢的情況，是一個(gè)比較棘手的問(wèn)題，大件澆注碰爐翻包后的時(shí)間也對(duì)鑄件氣孔的產(chǎn)生有一定的影響，小包鋼水翻入大包時(shí)卷入的氣體如果沒(méi)有足夠的時(shí)間讓它浮出來(lái)就澆入鑄件時(shí)又是一個(gè)卷入的，這也是許多大鑄件加工后出現(xiàn)氣孔的原因。只要生產(chǎn)組織充分考慮的這些影響鑄件的因素，經(jīng)過(guò)綜合評(píng)估，本次焊補(bǔ)采用局部火焰加熱去除應(yīng)力，焊道處加熱至560℃后保溫時(shí)間≥6。鑄鋼材料的各向同性和鑄鋼件整體結(jié)構(gòu)性強(qiáng)，因而了工程可靠性。再加上減輕重量的設(shè)計(jì)和交貨期短等優(yōu)點(diǎn)，在價(jià)格和經(jīng)濟(jì)性方有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。常用的鑄造砂是硅質(zhì)砂，硅砂的高溫性能不能使用要求時(shí)則使用鋯英砂、鉻鐵礦砂、剛玉砂等特種砂。應(yīng)用廣的型砂粘結(jié)劑是粘土，也可采用各種干性油或半干性油、水溶性硅酸鹽或鹽和各種合成樹(shù)脂作型砂粘結(jié)劑。砂型鑄造中所用的外砂型按型砂所用的粘結(jié)劑及其建立強(qiáng)度的不同分為粘土濕砂型、粘土干砂型和化學(xué)硬化砂型3種。砂型鑄造用的是和簡(jiǎn)單類型的鑄件已延用幾個(gè)世紀(jì).砂型鑄造是用來(lái)制造大型部件，如灰鑄鐵，球墨鑄鐵,不銹鋼和其它類型鋼材等工序的砂型鑄造。其中主要步驟包括繪畫(huà)，模具，制芯，造型，熔化及澆注，清潔等。工藝參數(shù)的選擇加工余量：所謂加工余量，就是鑄件上需要切削加工的表面，應(yīng)預(yù)先留出一定的加工余量，其大小取決于鑄造合金的種類、造型、鑄件大小及加工面在鑄型中的位置等諸多因。 缺點(diǎn)及局限性：鑄件尺寸不能太大工藝復(fù)雜鑄件冷卻速度慢。熔模鑄造在所有毛坯成形中，工藝復(fù)雜，鑄件成本也很高，但是如果產(chǎn)品選擇得當(dāng)，零件設(shè)計(jì)合理，高昂的鑄造成本由于切削加工、裝配和節(jié)約金屬材料等方面而補(bǔ)償，則熔模鑄造具有良好的經(jīng)濟(jì)性。3.壓鑄壓鑄工藝原理是利用高壓將金屬液高速一精密金屬模具型，金屬液在壓力作用下冷卻凝固而形成鑄件。壓力鑄造a)合型澆注b)壓射c)開(kāi)型頂件冷、熱室壓鑄是壓鑄工藝的兩種基本。冷室壓鑄中金屬液由手工或自動(dòng)澆注裝置澆入壓室內(nèi)，然后壓射沖頭前進(jìn)，將金屬液型腔。在熱室壓鑄工藝中，壓室垂直于坩堝內(nèi)，金屬液通過(guò)壓室上的進(jìn)料口自動(dòng)流入壓室。壓射沖頭向下運(yùn)。鑄鋼件的重量可在很大的范圍內(nèi)變動(dòng)。重量小者可以是僅幾十克的熔模精密鑄件，而大型鑄鋼件的重量可達(dá)數(shù)噸、數(shù)十噸乃至數(shù)百噸。 北京40Cr25nI20sI2鑄鋼件鑄管缺點(diǎn)組織不均勻。液態(tài)金屬注入鑄模后與模壁首先的一層液態(tài)金屬因溫度下降快，因此很快凝固成為較細(xì)晶粒。隨著與模壁距離的，模壁影響逐漸減弱，晶體沿與模壁相垂直的方向生長(zhǎng)成彼此平行的柱狀晶體。在鑄件的中心部位，散熱已無(wú)顯著的方向性，且可地朝各個(gè)方向生長(zhǎng)直至彼此，故形成等軸晶區(qū)。由此可見(jiàn)，鑄件內(nèi)的組織是不均勻的，一般說(shuō)來(lái)，晶粒比較。此項(xiàng)工藝認(rèn)可是CCS對(duì)鑄鋼件生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行工廠認(rèn)可和對(duì)其進(jìn)行生產(chǎn)的鑄鋼件開(kāi)展檢驗(yàn)工作的必要條件。焊補(bǔ)的應(yīng)嚴(yán)格此缺陷修補(bǔ)認(rèn)可工藝及CCS材料與焊接規(guī)范的要求，缺陷的發(fā)現(xiàn)和初步清理本實(shí)例缺陷位于掛舵臂大端軸孔處，經(jīng)超聲波(斜)測(cè)定:長(zhǎng)度沿著軸線方向，長(zhǎng)度約300mm，斷面沿徑線方向向內(nèi)部擴(kuò)展。深度約60mm，圖12超聲波探傷(斜)圖13缺陷位置示意CCS規(guī)范要求鑄鋼件缺陷可采用打磨，機(jī)加工，或鈚鑿加打磨，或氣割或碳弧氣刨加打磨的去除，重要鑄件采用氣割或碳弧氣刨鏟除缺陷時(shí)，可視鑄件的化學(xué)成分。缺陷大小和性質(zhì)，進(jìn)行必要的預(yù)熱，本次缺陷的采用了碳弧氣刨加砂輪打磨的，電壓25-35V。 直澆道中鐵水的水平面與鑄件的鐵水水平面相平，邊部略呈圓形。產(chǎn)生原因：澆包中鐵水量不夠；澆道狹小，澆注速度又過(guò)快，當(dāng)鐵水從澆口杯外溢時(shí)，操作者誤認(rèn)為鑄型已經(jīng)充滿，停澆過(guò)早。防止：正確估計(jì)澆包中的鐵水量；對(duì)澆道狹小的鑄型，適當(dāng)放慢澆注速度，保證鑄型充滿。3.損傷鑄件損傷斷缺。產(chǎn)生原因：鑄件落砂過(guò)于，或在搬運(yùn)中鑄件受到?jīng)_撞而損壞；滾筒清理時(shí)，鑄件裝料不當(dāng)，鑄件的薄弱部分在翻滾時(shí)被碰斷；冒口、冒口頸截面尺寸過(guò)大；冒口頸沒(méi)有做出敲斷面（凹槽）。或敲除澆冒口的不正確，使鑄件本體損傷缺肉。防止：鑄件在落砂清理和搬運(yùn)時(shí)，注意避免各種形式的沖撞、振擊，避免不合理的丟放；滾筒清理時(shí)嚴(yán)格按工藝規(guī)程和要求進(jìn)行操。組織不致密。液態(tài)金屬的結(jié)晶以樹(shù)枝生長(zhǎng)進(jìn)行，樹(shù)枝間的液態(tài)金屬后凝固，但樹(shù)枝間很難由金屬全部填滿，造成鑄件普遍存在不致密性。此外，注入模中的液態(tài)金屬在冷卻中及凝固中如體積收縮而未獲足夠的補(bǔ)充，也可形成疏松甚至縮孔。鑄鐵件中的石墨往往以較大尺寸的片狀、球狀或其他形狀出現(xiàn)，也可看成是一種不致密組織?？梢詭椭?yàn)船師在檢驗(yàn)中關(guān)注產(chǎn)品易出現(xiàn)的問(wèn)題，更好地把控產(chǎn)品，以32.5萬(wàn)噸礦砂船的掛舵臂鑄鋼件為例，其生產(chǎn)工序繁多，主要分為鋼水冶煉和鑄造兩大步驟。鋼水冶煉工藝主要有長(zhǎng)流程工藝和短流程工藝，其中長(zhǎng)流程工藝以鐵礦石，焦炭等為原料，采用燒結(jié)爐，高爐和轉(zhuǎn)爐等設(shè)備進(jìn)行煉鋼,短流程工藝以廢鋼為主要原料，利用電爐設(shè)備進(jìn)行煉鋼，目前，船級(jí)社(CCS)認(rèn)可的國(guó)內(nèi)各大型鑄造企業(yè)鋼水冶煉工藝以短流程工藝為主(電弧爐(EAF)+鋼包精煉(LF)處理)。本文所列掛舵臂鑄鋼件的鋼水也采用短流程工藝冶煉，工藝步驟如圖1所示，圖1掛舵臂冶煉工藝流程圖鑄造則為水玻璃砂型鑄造，鋼水溫度高砂型受熱大發(fā)氣量會(huì)增大，鋼水溫度高吸氣量會(huì)增。 北京40Cr25nI20sI2鑄鋼件鑄管表面粗糙。表面一般來(lái)說(shuō)比較粗糙，不能與機(jī)加工表面相比，形狀也較復(fù)雜。磨削加工是應(yīng)用較為廣泛的切削加工之一，選擇性激光熔融在一個(gè)鋪滿金屬粉末的槽內(nèi)。計(jì)算機(jī)控制著一束大功率的二氧化碳激，內(nèi)水口的高度也是造成的主要原因，這類氣孔由于會(huì)分布在鑄件的許多部位而且是內(nèi)部，修復(fù)難度極大容易造成鑄件報(bào)廢，危害極大，冒口和氣眼的設(shè)置也是非常重要的，冒口除了補(bǔ)縮作用之外還有一個(gè)非常重要的任務(wù)就是排氣作用。一些暗冒口的氣眼如果放的不夠大，也會(huì)使得鑄型中氣體不及時(shí)而重新被卷入鋼水之中，在使用石灰石砂做內(nèi)腔芯子的氣眼一定要夠大才行，由于這種砂子在高溫下的發(fā)氣量非常大，極易造成由于內(nèi)腔芯排氣不暢而在澆鑄中發(fā)生嗆火現(xiàn)象。終使得鑄件上表面出現(xiàn)大面積的蜂窩狀氣孔，這種問(wèn)題容易使鑄件報(bào)。 
