煤粉在型砂中的作用和應(yīng)用鑄鐵件濕型砂里常加入一定量的煤粉。故有人稱這種型砂為煤粉砂，加入煤粉主要是為了鑄鐵件的表面，防止鑄件產(chǎn)生粘砂，夾砂等缺陷，其作用原理目前有以下幾種看法:1.煤粉受熱產(chǎn)生大量的還原性氣體，防止鐵液被氧化，或防止金屬氧化物與造型材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。2.煤粉在高溫液態(tài)金屬熱作用下產(chǎn)生大量的氣體，使金屬液與鑄型材料之間和囪?？紫吨械臍怏w壓力猛增，有效地防止液態(tài)金屬的滲入，3.煤粉受熱軟化，結(jié)焦變成膠質(zhì)體，堵塞或砂粒的孔隙，使液態(tài)金屬難以滲入。4.煤粉中的揮發(fā)分在400℃以上的還原性下裂解成光亮碳，它是一種微晶碳或不定型石墨，不被鐵液及其他氧化物，就會形成熱。鑄件在凝固和冷卻中，由于收縮受阻，各部位冷卻速度不同以及組織轉(zhuǎn)變引起 體積變化等原因，不可避免的會在鑄件內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。鑄件內(nèi)應(yīng)力會使鑄件在存放、后 序加工及使用中產(chǎn)生裂紋或變形，鑄件的尺寸精度和使用性能，甚至使鑄件報(bào)廢。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(gè)單元在發(fā)射或接收聲波時(shí)施加不同的時(shí)間(或電壓)，通過波束形成實(shí)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(yàn)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(jìn)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(zhǔn)確的判斷缺陷的形狀，鑄件結(jié)構(gòu)方面鑄件的形狀與尺。因此，對于有較大鑄造殘留應(yīng)力的鑄件，尤其是形狀復(fù)雜的大型鑄件，應(yīng)在機(jī)械加工 前進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力處理。鑄件在焊補(bǔ)時(shí)也會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，因此，焊補(bǔ)后的鑄件也應(yīng)進(jìn)行 內(nèi)應(yīng)力處理。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(diǎn)。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(bǔ)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(qiáng)度，必須采用的手段對缺陷進(jìn)行處理，本部分基于在32.5萬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。
江西ZG40Ni35Cr25NbM鑄鋼件爐用構(gòu)件常采用的鑄件內(nèi)應(yīng)力處理是自然時(shí)效和人工時(shí)效。自然時(shí)效是將鑄件 平穩(wěn)地放置在空地上，一般放置6-18個(gè)月，好經(jīng)過夏季和冬季。大型鑄鐵件，如床 身，機(jī)架等一般采用這種時(shí)效它是成形軋制(縱軋)的一種特殊形式，鍛造是一種利用鍛壓機(jī)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(jìn)一步擴(kuò)展用途，生產(chǎn)熔點(diǎn)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。。自然時(shí)效鑄件尺寸的效果比人工時(shí)效好，但周 期長，因此中小鑄件、甚至大鑄件通常都采用人工時(shí)效來內(nèi)應(yīng)力。人工時(shí)效通 常指對鑄件進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力回火，即將鑄件加熱到塑性變形溫度范圍保持一段時(shí)間，使 鑄件各部位溫度均勻化，從而釋放鑄件內(nèi)應(yīng)力，使鑄件尺寸趨于，然后使鑄件在爐內(nèi) 冷卻到彈性變形溫度范圍后出爐空冷。此外，振動時(shí)效作為一種鑄件內(nèi)應(yīng)力的 新工藝，由于其能耗和處理成本較低，且在內(nèi)應(yīng)力及保證鑄件尺寸性方面效果 顯著，也越來越受到。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，這種問題容易使鑄件報(bào)。
鑄件的內(nèi)腔既可用金屬芯、也可用砂芯。金屬型的結(jié)構(gòu)有多種，如水平分型、重直分型及復(fù)合分型。其中垂直分型便于開設(shè)內(nèi)澆口和取出鑄件；水平分型多用來生產(chǎn)薄壁輪狀鑄件；復(fù)合分型的上半型是由垂直分型的兩半型采用鉸鏈連結(jié)而成，下半型為固定不動的水平底板，主要應(yīng)用于較復(fù)雜鑄件的鑄造。金屬型鑄造型的工藝特點(diǎn)：金屬型的導(dǎo)熱速度快和無退讓性，使鑄件易產(chǎn)生澆不足、冷隔、裂紋及白口等缺陷。此外，金屬型反復(fù)經(jīng)受金屬液的沖刷，會使用壽命，為此應(yīng)采用以下工藝措施。預(yù)熱金屬型：澆注前預(yù)熱金屬型，可減緩鑄型的冷卻能力，有利于金屬液的充型及鑄鐵的石墨化。生產(chǎn)鑄鐵件，金屬型預(yù)熱至250～350℃；生產(chǎn)有色金屬件預(yù)熱至100～250。白口鑄鐵件內(nèi)應(yīng)力退火合金元素含量高的高合金白口鑄鐵，尤其是高硅鑄鐵和高鉻鑄鐵，由于熱導(dǎo)率低和 線收縮率大，鑄件在凝固冷卻后有較大的殘留應(yīng)力，如不及時(shí)退火予以，極易在放 置、運(yùn)輸、加工和使用中自行開裂，所以必須進(jìn)行人工時(shí)效。所以對砂型四周和底部的出氣孔的位置和距離一定要按照規(guī)定來制作。底部的出氣孔在烘烤以后要用型砂塞好，它們的作用就是在澆注中讓砂型產(chǎn)生的氣體順利的去，如果這些氣體不暢極易鉆入已經(jīng)充滿砂型的鋼水之中造成鑄件氣孔，澆注環(huán)節(jié)也是一個(gè)非常重要的節(jié)點(diǎn)，現(xiàn)在用的熱風(fēng)烘烤是一個(gè)很好的。熱風(fēng)一定要從澆口里吹入，這樣會把耐火磚面的潮氣趕走，如果從冒口里吹熱風(fēng)，橫澆口里濕氣無法趕走鋼水進(jìn)入時(shí)會帶進(jìn)鑄件里，澆注前30分鐘內(nèi)才能拿掉熱風(fēng)，不能時(shí)間太長，否則降溫又是一個(gè)吸潮的了，控制澆注溫度對氣孔的產(chǎn)生也是很重要的因素之一。溫度對侵入性氣孔和析出性氣孔的的有著非常重要的意義，以前很少做的鑄件探傷檢驗(yàn)現(xiàn)在成了家常便。
這也給掛舵臂鑄鋼件制造中的控制，缺陷檢測和修復(fù)提出了更高的要求，◆大型鑄鋼件工藝及常見缺陷分析進(jìn)行掛舵臂鑄鋼件產(chǎn)品檢驗(yàn)時(shí)。無砂芯，了加工時(shí)間,無分型面，設(shè)計(jì)靈活，度高,清潔生產(chǎn)，無污染,和生產(chǎn)成本，應(yīng)用:適合成產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的各種大小較精密鑄件，合金種類不限，生產(chǎn)批量不限，如灰鑄鐵發(fā)動機(jī)箱體，高錳鋼彎管等，(10)連續(xù)鑄造(continualcasting)連續(xù)鑄造:是一種先進(jìn)的鑄造。其原理是將熔融的金屬，不斷澆入一種叫做結(jié)晶器的特殊金屬型中，凝固(結(jié)殼)了的鑄件，連續(xù)不斷地從結(jié)晶器的另一端拉出，它可任意長或特定的長度的鑄件，由于金屬被迅速冷卻，結(jié)晶致密，組織均勻，機(jī)械性能,節(jié)約金。高合金白口鑄鐵的人工時(shí)效工藝，一般是以20-100℃/h 的加熱速度使鑄件升溫到800-900℃，保溫一段時(shí)間后以20-50℃ 的冷卻速度隨爐冷卻到100-150℃以下出爐。形狀復(fù)雜和導(dǎo)熱性極差的鑄件，加熱速度和冷卻速度取下限；一般鑄件的加熱 速度和冷卻速度取上限。保溫時(shí)間t=δ/25（h），式中δ為鑄件厚度（mm）。
以下是實(shí)際生產(chǎn)中采用的高硅耐酸鑄鐵件和高鉻鑄鐵件的人工時(shí)效規(guī)范。刷涂料：為保護(hù)金屬型和方便排氣，通常在金屬型表面噴刷耐火涂料層，以免金屬型直接受金屬液沖蝕和熱作用。因?yàn)橥苛蠈雍穸瓤梢愿淖冭T件各部分的冷卻速度，并有利于金屬型中的氣體。澆注不同的合金，應(yīng)噴刷不同的涂料。如鑄造鋁合金件，應(yīng)噴刷由氧化鋅粉、滑石粉和水玻璃制成的涂料；對灰鑄鐵件則應(yīng)采用由石墨粉、滑石粉、耐火粘土粉及桃膠和水組成的涂料。澆注：金屬型的導(dǎo)熱性強(qiáng)，因此采用金屬鑄型時(shí)，合金的澆注溫度應(yīng)比采用砂型高出20～30℃。一般的，鋁合金為680℃～740℃；鑄鐵為1300℃～1370℃；錫青銅為1100～1150℃。薄壁件取上限，厚壁件取下限。鑄鐵件的壁厚不小于15mm，以防白口組織。開型：開型愈。
為使樹脂砂，尤其呋喃樹脂砂避免或熱裂，可采取以下幾個(gè)方面的措施:合金方面(1)控制鑄件的含硫量。宜在0.03%以下，并且避免鑄件中出現(xiàn)Ⅱ型硫化物，(鑄鋼件中的硫化物呈三種形態(tài)，即Ⅰ型，Ⅱ型和Ⅲ型，其中Ⅱ型的硫化物沿晶界分布，呈斷續(xù)狀，容易引起鑄件熱裂，)通過錳硫比來改變硫的分布型態(tài)，(2)對于碳鋼件。應(yīng)使S+P≤0.07%，因?yàn)榱蚺c磷的疊加作用，使熱裂傾向性，(3)用A1脫氧時(shí)，應(yīng)將鋁的殘留量A1殘留控制≤0.1%,過高的A1殘量，有利于形成A12S3，甚至可能形成A1N，使鋼的斷口呈現(xiàn)[巖石狀"。大大鑄鋼件的抗熱裂能力，(4)使鋼的晶粒能細(xì)化，如在鋼液中加入稀土和硅鈣，因?yàn)樵诓僮饕?guī)程中已經(jīng)對那些基本的操作做出了詳細(xì)的規(guī)定及實(shí)施方。高硅鑄鐵件（ω（C）=0.3%-0.8% , ω（Si）=14.5%、ω（Mn）=0.3%-0.8%、ω（S）≤0.07%、ω（P）≤0.1%）。簡單的中、小鑄件以100℃/h 的加熱速度升溫至 850℃-900℃，保溫1-2h后以30-50℃/h 的冷卻速度隨爐冷卻；形狀較復(fù)雜的鑄件，應(yīng)在凝固后冷卻至700℃左右時(shí)即出型送入已預(yù)熱到該溫度的退火爐中，然后升溫至780-850℃，保溫2-4h后以30-50℃/h 的冷卻速度隨爐冷卻。產(chǎn)生原因：型砂表面強(qiáng)度不夠；模樣上無圓角或拔模斜度小鉤砂、鑄型損壞后沒修理或沒修理好就合箱；砂型在澆注前放置時(shí)間過長，風(fēng)干后表面強(qiáng)度；鑄型在合箱時(shí)或搬運(yùn)中損壞；合箱時(shí)型內(nèi)浮砂未干凈，合箱后澆口杯沒蓋好，碎砂掉進(jìn)鑄型。防止：型砂中粘士含量、及時(shí)補(bǔ)加新砂，型砂表面強(qiáng)度；模樣光潔度要高，并合理做出拔模斜度和鑄造圓角。損壞的鑄型要修好后再合箱；縮短澆注前砂型的放置時(shí)間；合箱或搬運(yùn)鑄型時(shí)要小心，避免損壞或掉入砂型腔砂粒；合箱前型內(nèi)浮砂，并蓋好澆口。6.披縫和脹砂披縫常出現(xiàn)在鑄件分型面處，是垂直于鑄件表面，且厚薄不均勻的薄片狀金屬突起物。脹砂是鑄件內(nèi)、外表面局部，形成不規(guī)則的瘤狀金屬突起。
故在生產(chǎn)長管形鑄件時(shí)可大幅度地金屬充型能力,鑄件致密度高，氣孔，夾渣等缺陷少，力學(xué)性能高,便于制造筒，套類復(fù)合金屬鑄件，用于生產(chǎn)異形鑄件時(shí)有一定的局限性,鑄件內(nèi)孔直徑不準(zhǔn)確，內(nèi)孔表面比較粗糙，較差。加工余量大,鑄件易產(chǎn)生比重偏析，應(yīng)用:離心鑄造早用于生產(chǎn)鑄管，在冶金，礦山，交通，排灌機(jī)械，，汽車等行業(yè)中均采用離心鑄造工藝，來生產(chǎn)鋼，鐵及非鐵碳合金鑄件，其中尤以離心鑄鐵管，內(nèi)燃機(jī)缸套和軸套等鑄件的生產(chǎn)為普遍。(6)金屬型鑄造(gritycasting)金屬型鑄造:指液態(tài)金屬在重力作用下充填金屬鑄型并在型中冷卻凝固而鑄件的一種成型，優(yōu)點(diǎn):金屬型的熱導(dǎo)率和熱容量大，冷卻速。高鉻鑄鐵件（ω（C）=0.5%-1.0% , ω（Si）=0.5%-1.3%、ω（Mn）=0.5%-0.8%、ω（Cr）=26%-30%、ω（S）≤0.08%、ω（P）≤0.1%）或ω（C）=1.5%-2.2% , ω（Si）=1.3%-1.7%、ω（Mn）=0.5%-0.8%、ω（Cr）=32%-36%、ω（S）≤0.1%、ω（P）≤0.1%）,將鑄件加熱至820-850℃鑄件溫度在500℃ 以下時(shí)加熱速度為20℃/h，鑄件溫度在500℃以上時(shí)加熱速度為50℃/h保溫，保溫時(shí)間 保溫時(shí)間t=δ/25（h），式中δ為鑄件厚度（mm），然后以25-40℃/h的冷卻速度隨爐冷卻至100-150℃出爐空冷。推動金屬液通過鵝頸管進(jìn)入型腔。金屬液凝固后，壓鑄模具打開，取出鑄件，完成一個(gè)壓鑄循環(huán)。壓鑄工藝流程圖優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)品好。鑄件尺寸精度高，一般相當(dāng)于6~7級，甚至可達(dá)4級；表面光潔度好，一般相當(dāng)于5~8級；強(qiáng)度和硬度較高，強(qiáng)度一般比砂型鑄造25~30%，但延伸率約70%；尺寸，互換性好；可壓鑄薄壁復(fù)雜的鑄件；生產(chǎn)效率高。機(jī)器生產(chǎn)率高，例如國產(chǎn)JⅢ3型冷空壓鑄機(jī)平均八小時(shí)可壓鑄600～700次，小型熱室壓鑄機(jī)平均每八小時(shí)可壓鑄3000~7000次；壓鑄型壽命長，一付壓鑄型，壓鑄鐘合金，壽命可達(dá)幾十萬次，甚至上百萬次；易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化；經(jīng)濟(jì)效果優(yōu)良。由于壓鑄件尺寸，表泛光潔等優(yōu)點(diǎn)。一般不再進(jìn)行機(jī)械加工而直接使。
江西ZG40Ni35Cr25NbM鑄鋼件爐用構(gòu)件 一定要注意其烘烤程度，嚴(yán)禁加入，因?yàn)樗谧兂蓺怏w的時(shí)候會1000多倍體積。這對于鋼水的除氣是一個(gè)非常大的麻煩，如果該環(huán)節(jié)沒有處理得當(dāng)鑄造出合格的鑄鋼件很困難，因此在鑄鋼件生產(chǎn)中，應(yīng)該嚴(yán)格按照要求來進(jìn)行澆注環(huán)節(jié)各項(xiàng)操作，首先，在澆注前企業(yè)應(yīng)該做足工作，以保證后續(xù)的澆注操作能夠順利進(jìn)行。澆注前工作包括:a，清理澆注場地，保證澆注流程安全順利完成,b，檢查澆包的修理，烘干預(yù)況及運(yùn)輸與傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的靈活性和可靠牲,c，了解澆注合金的種類，估算待澆注鑄型的數(shù)量和所需金屬液的重量，防止?jié)沧⒅写嬖诮饘僖翰蛔?。鑄型數(shù)量不夠的現(xiàn)象，為了合格的鑄鋼件，嚴(yán)格控制澆注溫度，澆注速度，嚴(yán)格遵守澆注操作規(guī)程很關(guān)。球墨鑄鐵件內(nèi)應(yīng)力時(shí)效處理球墨鑄鐵彈性模量較高且對凝固冷卻速度非常，其鑄件內(nèi)應(yīng)力一般比灰鑄鐵件高1-2倍，與白口鑄鐵相近。因此，對形狀復(fù)雜、壁厚差較大的球墨鑄鐵件，即使無特殊 的熱處理要求，一般也應(yīng)進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力的低溫時(shí)效處理。球墨鑄鐵件的應(yīng)力傾向 比灰鑄鐵小，且與其基體組織有關(guān)，其低溫時(shí)效回火的工藝要點(diǎn)是：將鑄件加熱到Ac1以 下溫度保溫一段時(shí)間后隨爐冷卻到彈性溫度范圍，于200-250℃出爐空冷。但目前 國內(nèi)鑄造廠家多采用鑄態(tài)球墨鑄鐵工藝生產(chǎn)球墨鑄鐵件，對這類球墨鑄鐵件一般不需要 進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力的低溫時(shí)效回火處理。具有型砂流動性好。易緊實(shí)，操作簡便，勞動強(qiáng)度低，工作條件好，型(芯)尺寸精度高，鑄件好，以及鑄件缺陷少，生產(chǎn)能耗低等優(yōu)點(diǎn)，與樹脂砂相比，產(chǎn)生化學(xué)污染較少，具有生產(chǎn)成本低，現(xiàn)場，無味，以及勞動條件好等優(yōu)勢，因其具有優(yōu)良的高溫退讓性而能有效地減輕鑄鋼件的裂紋傾向。但其主要缺點(diǎn)為:鑄鋼件尺寸精度低，型芯砂潰散性差，落砂清理困難，舊砂再生回用困難，廢棄排放量大，容易造成污染，使用樹脂砂流動性好，易緊實(shí),樹脂加入量少，砂粒上的粘結(jié)劑膜薄，這樣砂粒受熱，砂芯。砂型的熱率會比水玻璃砂芯(型)高，樹脂砂受熱后，在還原性下樹脂炭化結(jié)焦而形成的焦炭骨架，以確定后續(xù)的修復(fù)措施，焊補(bǔ)前需要進(jìn)行鑄鋼件缺陷修復(fù)工藝認(rèn)。
