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: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，合金種類不受，鑄件大小幾乎不受，材料來源廣，廢品可重熔，設(shè)備低，廢品率高，表面較低，勞動條件差，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: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,對于某些塑性很差的材料，如鑄。鑄鋼件特征：氣孔是存在于鑄件表面或內(nèi)部的孔洞，呈圓形、橢圓形或不規(guī)則形，有時多個氣孔組成一個氣團，皮下一般呈梨形。嗆孔形狀不規(guī)則，且表面粗糙，氣窩是鑄件表面凹進去一塊，表面較。明孔外觀檢查就能發(fā)現(xiàn)，皮下氣孔經(jīng)機械加工后才能發(fā)現(xiàn)。后制件或毛坯的，以上為直接鑄造,還有間接鑄造指將熔融態(tài)金屬或半固態(tài)合金通過沖頭注入密閉的模具型，并施以高壓，使之在壓力下結(jié)晶凝固成型，后制件或毛坯的。連續(xù)鑄造是利用貫通的結(jié)晶器在一端連續(xù)地澆入液態(tài)金屬，從另一端連續(xù)地成型材料的鑄造方，的控制，為產(chǎn)品制造廠挽救了巨大的損失，也為后續(xù)船舶建造節(jié)點的順利完成打下了基礎(chǔ)，本文首先分析了船用掛舵臂鑄鋼件大型化的趨勢,進一步結(jié)合生產(chǎn)工藝。分析了掛舵臂鑄鋼件容易出現(xiàn)的缺陷，并給出圖示,進一步梳理了如何合理使用無損探傷技術(shù)發(fā)現(xiàn)缺陷,后結(jié)合某32.5萬噸礦砂船大型掛舵臂鑄鋼件的修復(fù)實例總結(jié)了大缺陷焊補的和注意要點，隨著的經(jīng)濟發(fā)展進入到一個蕭條時。
內(nèi)外圓錐面，端面，溝槽，螺紋和回轉(zhuǎn)成形面等，所用主要是車刀，銑削加工銑削是將毛坯固定，用高速的銑刀在毛坯上走刀。切出需要的形狀和特，鑄造工藝流程見圖2，32.5萬噸礦砂船掛舵臂使用地坑組芯造型，鑄造工藝設(shè)計為平澆，見圖3，鑄件實體處于平躺狀態(tài)，選擇高度方向的對稱中分面為鑄件分型面，分為上，下型澆注，內(nèi)腔采用整體芯子。芯盒采用鋼骨架結(jié)構(gòu)，圖2掛舵臂鑄造工藝流程圖圖3掛舵臂澆注示意圖從生產(chǎn)工藝來看，掛舵臂鑄鋼件的生產(chǎn)工序較多，鋼水的，砂型的性能，造型緊實度控制，合箱時型腔控制，澆注溫度和速度，開箱溫度，熱處理控制等各個環(huán)節(jié)都會影響終的產(chǎn)品。掛舵臂形狀復(fù)雜，主體為薄壁長筒結(jié)構(gòu)，兩端分別連接厚大的下舵承和下舵鈕結(jié)。形成原因：1、模具預(yù)熱溫度太低，金屬經(jīng)過澆注時冷卻太快。2、模具排氣設(shè)計不良，氣體不能通暢。3、涂料不好，本身排氣性不佳，甚至本身揮發(fā)或分解出氣體。4、模具型腔表面有孔洞、凹坑，金屬注入后孔洞、凹坑處氣體迅速壓縮金屬，形成嗆孔。ZG4Cr25Ni20Si2鑄造工裝5、模具型腔表面銹蝕，且未清理干凈。6、原材料（砂芯）存放不當(dāng)，使用前未經(jīng)預(yù)熱。7、脫氧劑不佳，或用量不夠或操作不當(dāng)?shù)取?/p>
所以說在大型鑄件的生產(chǎn)中低溫澆注是必須要遵循的一個原則。大包澆小件的缺點，許多薄壁小鑄件如果澆注速度過快極易形成卷入性氣孔，由于沒有時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)過探傷檢驗，這些缺陷的修復(fù)是非常有難度的。經(jīng)常就會造成鑄件報廢的情況，是一個比較棘手的問題，大件澆注碰爐翻包后的時間也對鑄件氣孔的產(chǎn)生有一定的影響，小包鋼水翻入大包時卷入的氣體如果沒有足夠的時間讓它浮出來就澆入鑄件時又是一個卷入的，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)過綜合評估，本次焊補采用局部火焰加熱去除應(yīng)力，焊道處加熱至560℃后保溫時間≥6。防止：1、模具要充分預(yù)熱，涂料（石墨）的粒度不宜太細，透氣性要好。2、使用傾斜澆注澆注。3、原材料應(yīng)存通風(fēng)干燥處，使用時要預(yù)熱。5、澆注溫度不宜過高。
河北ZG4Cr25Ni20Si2鑄鋼件鑄造工裝特征：縮孔是鑄件表面或內(nèi)部存在的一種表面粗糙的孔，輕微縮孔是許多分散的小縮孔，即縮松，縮孔或縮松處晶粒。常發(fā)生在鑄件內(nèi)澆道附近、冒口、厚大部位，壁的厚薄轉(zhuǎn)接處及具有大平面的厚薄處。而應(yīng)采用雙晶直或斜。相控陣超聲檢測技術(shù)(PAUT)的使用PAUT技術(shù)也被用于32.5萬噸礦砂船掛舵臂鑄鋼件的超聲波探傷中，PAUT是一種依據(jù)設(shè)定的聚焦法則對陣列各個單元在發(fā)射或接收聲波時施加不同的時間(或電壓)，通過波束形成實現(xiàn)檢測聲束的。偏轉(zhuǎn)和聚焦等功能的超聲檢測成像技術(shù)，通過檢驗發(fā)現(xiàn)，PAUT技術(shù)可有效檢測出鑄鋼件軸孔位置所關(guān)注區(qū)域的內(nèi)部缺陷，與的A脈沖超聲波檢測技術(shù)結(jié)果基本一致，的A脈沖超聲波檢測技術(shù)無法直接快速判斷缺陷的形狀。需要與試塊進行對比，且探傷結(jié)果無法數(shù)字化儲存,使用PAUT技術(shù)C掃描成像的缺陷檢測，可以更加準確的判斷缺陷的形狀，鑄件結(jié)構(gòu)方面鑄件的形狀與尺。
ZG4Cr25Ni20Si2鑄造工裝形成原因：1、模具工作溫度控制未達到定向凝固要求。2、涂料選擇不當(dāng)，不同部位涂料層厚度控制不好。3、鑄件在模具中的位置設(shè)計不當(dāng)。4、澆冒口設(shè)計未能達到起充分補縮的作用。5、澆注溫度過低或過高。
缺點及局限性：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償，則熔模鑄造具有良好的經(jīng)濟性。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澆注裝置澆入壓室內(nèi)，然后壓射沖頭前進，將金屬液型腔。在熱室壓鑄工藝中，壓室垂直于坩堝內(nèi)，金屬液通過壓室上的進料口自動流入壓室。壓射沖頭向下運。：1、磨具溫度。2、涂料層厚度，涂料噴灑要均勻，涂料脫落而補涂時不可形成局部涂料堆積現(xiàn)象。3、對模具進行局部加熱或用絕熱材料局部保溫。4、熱節(jié)處鑲銅塊，對局部進行激冷。5、模具上設(shè)計散熱片，或通過水等加速局部地區(qū)冷卻速度，或在模具外，噴霧。6、用可拆缷激冷塊，輪流安型，避免連續(xù)生產(chǎn)時激冷塊本身冷卻不充分。7、模具冒口上設(shè)計加壓裝置。8、澆注設(shè)計要準確，選擇適宜的澆注溫度。
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，澆注速度又過快，當(dāng)鐵水從澆口杯外溢時，操作者誤認為鑄型已經(jīng)充滿，停澆過早。防止：正確估計澆包中的鐵水量；對澆道狹小的鑄型，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：鑄件落砂過于，或在搬運中鑄件受到?jīng)_撞而損壞；滾筒清理時，鑄件裝料不當(dāng)，鑄件的薄弱部分在翻滾時被碰斷；冒口、冒口頸截面尺寸過大；冒口頸沒有做出敲斷面（凹槽）?；蚯贸凉裁翱诘牟徽_，使鑄件本體損傷缺肉。防止：鑄件在落砂清理和搬運時，注意避免各種形式的沖撞、振擊，避免不合理的丟放；滾筒清理時嚴格按工藝規(guī)程和要求進行操。特征：渣孔是鑄件上的明孔或暗孔，孔中全部或局部被熔渣所填塞，外形不規(guī)則，小點狀熔劑夾渣不易發(fā)現(xiàn)，將渣去除后，呈現(xiàn)光滑的孔，一般分布在澆注位置下部，內(nèi)澆道附近或鑄件死角處，氧化物夾渣多以網(wǎng)狀分布在內(nèi)澆道附近的鑄件表面，有時呈薄片狀，或帶有皺紋的不規(guī)則云彩狀，或形成片狀夾層，或以團絮狀存在鑄件內(nèi)部，折斷時往往從夾層處斷裂，氧化物在其中，是鑄件形成裂紋的根源之一。
這個不算什么的要求卻使得產(chǎn)品一下子了一個很大的臺階，本來在鑄鋼件的一些部位存在有少量的氣孔是不會影響到使用效果的。這種情況就好像我們常見的空心結(jié)構(gòu)比實心結(jié)構(gòu)強度不差一樣，但是我們不要想讓市場要求適應(yīng)我們而是我們?nèi)ミm應(yīng)市場要求，所以解決鑄鋼件的氣孔問題就成了我們現(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，需要我們來從各個方面逐一進行分析和找出解決的辦法以爭取這類問題的產(chǎn)生，冶煉原材料的控制是一個很重要的環(huán)節(jié)。先說冶煉的原材料，應(yīng)結(jié)合工藝梳理其制造難點和易出現(xiàn)的問。形成原因：渣孔主要是由于合金熔煉工藝及澆注工藝造成的（包括澆注的設(shè)計不正確），模具本身不會引起渣孔，而且金屬模具是避免渣孔的有效之一。
：1、澆注設(shè)置正確或使用鑄造纖維過濾網(wǎng)。2、采用傾斜澆注。3、選擇熔劑，嚴格控制品質(zhì)。
熱裂紋多呈不規(guī)則曲線，裂縫內(nèi)表面比較粗糙且呈氧化鐵黑褐色無金屬光澤。產(chǎn)生原因為鋼水在凝固中內(nèi)部應(yīng)力造成，如開箱過早，鑄件凝固收縮時受型砂的阻力等,冷裂紋線條細且直，裂縫內(nèi)表面潔凈且呈金屬光澤或輕微氧化色，能砂芯熱強度(如1000℃時樹脂砂的抗壓強度是水玻璃砂的5~10倍)。嚴重阻礙砂芯(型)退讓，呋喃樹脂中糠醇的含量越高(氮含量越低)，鑄件的熱裂傾向越大，因為糠醇了樹脂的熱分解溫度，了樹脂的熱分解速度，從而了砂型或砂芯的潰散性，使砂型或砂芯更加阻礙鑄件收縮，造成鑄件熱裂傾向加重。由于鑄鋼凝固時液一固兩相區(qū)的區(qū)間較寬，因此呋喃樹脂砂鑄鋼時更易產(chǎn)生熱裂缺陷，尤其是框架結(jié)構(gòu)件，用呋喃樹脂砂。特征：裂紋的外觀是直線或不規(guī)則的曲線，熱裂紋斷口表面被強烈氧化呈暗灰色或黑色，無金屬光澤，冷裂紋斷口表面清潔，有金屬光澤。一般鑄件的外裂直接可以看見，而內(nèi)裂則需借助其他才可以看到。裂紋常常與縮松、夾渣等缺陷有聯(lián)系，多發(fā)生在鑄件尖角內(nèi)側(cè)，厚薄斷面交接處，澆冒口與鑄件連接的熱節(jié)區(qū)。
形成原因：金屬模鑄造容易產(chǎn)生裂紋缺陷，因為金屬模本身沒有退讓性，冷卻速度快，容易造成鑄件內(nèi)應(yīng)力增大，開型過早或過晚，澆注角度過小或過大，涂料層太薄等都易造成鑄件開裂，模具型腔本身有裂紋時也容易裂紋。鑄件在金屬型內(nèi)收縮量愈大，取出采用困難，而且鑄件易產(chǎn)生大的內(nèi)應(yīng)力和裂紋。通常鑄鐵件的出型溫度700～950℃，開型時間為澆注后10～60秒。優(yōu)點：與砂型鑄造相比，金屬型鑄造有如下優(yōu)點：復(fù)用性好，可“一型多鑄”，節(jié)省了造型材料和造型工時。由于金屬型對鑄件的冷卻能力強，使鑄件的組織致密、機械性能高。鑄件的尺寸精度高，公差等級為IT12～IT14；表面粗糙度較低，Ra為6.3m。金屬型鑄造不用砂或用砂少，了勞動條件。缺點及局限性：金屬型的制造成本高、周期長、工藝要求嚴格，不適用于單件小批量鑄件的生產(chǎn)，主要適用于有色合金鑄件的大批量生產(chǎn)，如飛機、汽車、內(nèi)燃機、摩托車等用的鋁、汽缸體、汽缸蓋、油泵殼體及銅合金的軸瓦、軸套。
刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振動造型。在負壓下澆注，使模型氣化，金屬占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造，工藝流程:預(yù)發(fā)泡→發(fā)泡成型→浸涂料→烘干→造型→澆注→落砂→清理鑄件精度，既可脫氧，脫硫，又可以細化晶粒，對NiCrMoV鋼的測定表明:在相同的條件下。經(jīng)稀土+硅鈣處理的鋼液，較之未處理的鋼液，其抗裂能力高2倍以上，鑄造工藝方面(1)在鑄件的充填性的要求時，盡量鋼液的澆注溫度，對0.19%C的碳鋼，在1550℃時澆注比在1600℃時澆注，其抗熱裂能力幾乎高一倍。(2)對于薄壁鑄件，宜采用較高的澆注速度，如對某鑄鋼件，重量為125Kg，壁厚為15mm，澆注時間為14秒時不出現(xiàn)熱裂,至40秒就觀察到裂。：1、應(yīng)注意鑄件結(jié)構(gòu)工藝性，使鑄件壁厚不均勻的部位均勻過渡，采用的圓角尺寸。2、涂料厚度，盡可能使鑄件各部分達到所要求的冷卻速度，避免形成太大的內(nèi)應(yīng)力。3、應(yīng)注意金屬模具的工作溫度，模具斜度，以及適時抽芯開裂，取出鑄件緩冷。
有各自的優(yōu)勢和劣勢，其生產(chǎn)優(yōu)缺點比較見表在我國，水玻璃砂工藝是生產(chǎn)鑄鋼件的主要型砂工藝種類，水玻璃砂具有明顯的優(yōu)勢，故可適用于各種不同鑄型(如金屬型，砂型等)，鑄造各種合金及各種大小的鑄件,采用底注式充型。金屬液充型平穩(wěn)，無現(xiàn)象，可避免卷入氣體及對型壁和型芯的沖刷，了鑄件的合格率,鑄件在壓力下結(jié)晶，鑄件組織致密，輪廓清晰，表面光潔，力學(xué)性能較高，對于大薄壁件的鑄造尤為有利,省去補縮冒口，金屬利用率到90-98%,勞動強度低。勞動條件好，設(shè)備簡易，易實現(xiàn)機械化和自動化，應(yīng)用:以產(chǎn)品為主(氣缸頭，輪轂，氣缸架等)，(5)離心鑄造(centrifugalcasting)離心鑄造:是將金屬液澆入的鑄型。特征：冷隔是一種透縫或有圓邊緣的表面夾縫，中間被氧化皮隔開，不完全融為一體，冷隔嚴重時就成了“欠鑄”。冷隔常出現(xiàn)在鑄件頂部壁上，薄的水平面或垂直面，厚薄壁連接處或在薄的助板上。
它是成形軋制(縱軋)的一種特殊形式，鍛造是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，并在壓力下成型和凝固而鑄件的，低壓鑄造在低壓氣體作用下使液態(tài)金屬充填鑄型并凝固成鑄件的鑄造，低壓鑄造初主要用于鋁合金鑄件的生產(chǎn)。以后進一步擴展用途，生產(chǎn)熔點高的銅鑄件，鐵鑄件和鋼鑄件，離心鑄造是將金屬注入高速的鑄型內(nèi)，使金屬液在離心力的作用下充滿鑄型和形成鑄件的技術(shù)和，離心鑄造所用的鑄型，根據(jù)鑄件形狀，尺寸和生產(chǎn)批量不同?？蛇x用非金屬型(如砂型，殼型或熔模殼型)，金屬型或在金屬型內(nèi)敷以涂料層或樹脂砂層的鑄型，消失模鑄造是把與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后。形成原因：1、金屬模具排氣設(shè)計不合理。2、工作溫度太低。3、涂料品質(zhì)不好（人為、材料）。4、澆道開設(shè)的位置不當(dāng)。5、澆注速度太慢等?？梢詭椭灤瑤熢跈z驗中關(guān)注產(chǎn)品易出現(xiàn)的問題，更好地把控產(chǎn)品，以32.5萬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流程工藝和短流程工藝，其中長流程工藝以鐵礦石，焦炭等為原料，采用燒結(jié)爐，高爐和轉(zhuǎn)爐等設(shè)備進行煉鋼,短流程工藝以廢鋼為主要原料，利用電爐設(shè)備進行煉鋼，目前，船級社(CCS)認可的國內(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)氣量會增大，鋼水溫度高吸氣量會增。
：1、正確設(shè)計澆道和排氣。2、大面積薄壁鑄件，涂料不要太薄，適當(dāng)加厚涂料層有利于成型。3、適當(dāng)模具工作溫度。4、采用傾斜澆注。5、采用機械震動金屬模澆注。
河北ZG4Cr25Ni20Si2鑄鋼件鑄造工裝特征：在鑄件表面或內(nèi)部形成相對規(guī)則的孔洞，其形狀與砂粒的外形一致，剛出模時可見鑄件表面鑲嵌的砂粒，可從中掏出砂粒，多個砂眼同時存在時，鑄件表面呈桔子皮狀。
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鋪滿金屬粉末的槽內(nèi)。計算機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，冒口除了補縮作用之外還有一個非常重要的任務(wù)就是排氣作用。一些暗冒口的氣眼如果放的不夠大，也會使得鑄型中氣體不及時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，這種問題容易使鑄件報。形成原因：由于砂芯表面掉下的砂粒被銅液包裹存在與鑄件表面而形成孔洞。1、砂芯表面強度不好，燒焦或沒有完全固化。2、砂芯的尺寸與外模不符，合模時壓碎砂芯。3、模具蘸了有砂子污染的石墨水。4、澆包與澆道處砂芯相掉下的砂隨銅水沖進型腔。
：1、砂芯制作時嚴格按工藝生產(chǎn)，檢查品質(zhì)。2、砂芯與外模的尺寸相符。3、是墨水要及時清理。4、避免澆包與砂芯。5、下砂芯時要吹干凈模具型腔里的砂子。由于薄壁長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筒的結(jié)構(gòu)特點。更容易判斷出缺陷的性質(zhì)，檢測原始數(shù)據(jù)可數(shù)字化存儲，易于追溯，具有一定的優(yōu)勢，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A脈沖超聲波檢測技術(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在掛舵臂無損探傷中的使用◆鑄鋼件缺陷的修補通過前文可以發(fā)現(xiàn)，缺陷的存在會大大鑄鋼件的疲勞強度，必須采用的手段對缺陷進行處理，本部分基于在32.5萬噸掛舵臂鑄鋼件檢驗中遇到的缺陷修復(fù)實例進行分析。按照CCS材料與焊接規(guī)范的規(guī)定。
