本次32.5萬噸礦砂船的大型掛舵臂鑄鋼件的修復(fù)嚴(yán)格按照CCS規(guī)范和批準(zhǔn)的WPS要求進(jìn)行。該掛舵臂在后續(xù)的使用中在該部位未出現(xiàn)問題，這種新的粉末冶金成形稱為金屬注射成形，車削加工是指車床加工是機(jī)械加工的一部份，車床加工主要用車刀對(duì)的工件進(jìn)行車削加工，車床主要用于加工軸，套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件。是機(jī)械制造和修配工廠中使用廣的一類機(jī)床加工，車削加工是在車床上利用工件相對(duì)于對(duì)工件進(jìn)行切削加工的，車削加工的切削能主要由工件而不是提供，車削是基本，常見的切削加工，在生產(chǎn)中占有十分重要的地位。車削適于加工回轉(zhuǎn)表面，大部分具有回轉(zhuǎn)表面的工件都可以用車削加工，如內(nèi)外圓柱面。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(huì)在鑄件內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。鑄件內(nèi)應(yīng)力會(huì)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。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(duì)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。因此，對(duì)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(huì)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。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。
江蘇4Cr25Ni35NbW鑄鋼件襯板常采用的鑄件內(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)效金屬液在壓力作用下冷卻凝固而形成鑄件，壓鑄時(shí)金屬承受壓力高，流速快產(chǎn)品好，尺寸，互換性好,生產(chǎn)效率高，壓鑄模使用多,適合大批大量生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益好，缺點(diǎn):鑄件容易產(chǎn)生的氣孔和縮松，壓鑄件塑性低。不宜在沖擊載荷及有震動(dòng)的情況下工作,高熔點(diǎn)合金壓鑄時(shí)，鑄型壽命低，影響壓鑄生產(chǎn)的擴(kuò)大，應(yīng)用:壓鑄件應(yīng)用在汽車工業(yè)和儀表工業(yè)，后來逐步擴(kuò)大到各個(gè)行業(yè)，如農(nóng)業(yè)機(jī)械，機(jī)床工業(yè)，電子工業(yè)，工業(yè)，計(jì)算機(jī)，器械，鐘表。照相機(jī)和日用五金等多個(gè)行業(yè)，(4)低壓鑄造(lowpressurecasting)低壓鑄造:是指使金屬在較低壓力(0.02-0.06MPa)作用，并在壓力下結(jié)晶以形成鑄件的，澆注時(shí)的壓力和速度可以。。自然時(shí)效鑄件尺寸的效果比人工時(shí)效好，但周 期長(zhǎng)，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(duì)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(dòng)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。要從具體情況出發(fā)，根據(jù)缺陷的特征、位置、采用的工藝和所用型砂等因素，進(jìn)行綜合分析，然后采取相應(yīng)的技術(shù)措施，防止和缺陷。1.澆不到鑄件局部有殘缺、常出現(xiàn)在薄壁部位、離澆道遠(yuǎn)部位或鑄件上部。殘缺的邊角圓滑光亮不粘砂。產(chǎn)生原因：澆注溫度低、澆注速度太慢或斷續(xù)澆注；橫澆道、內(nèi)澆道截面積??；鐵水成分中碳、硅含量過低；型砂中水分、煤粉含量過多，發(fā)氣量大，或含泥量太高，透氣性不良；上砂型高度不夠，鐵水壓力不足。防止：澆注溫度、加快澆注速度，防止斷續(xù)澆注；加大橫澆道和內(nèi)澆道的截面積；爐后配料，適當(dāng)碳、硅含量；鑄型中加強(qiáng)排氣，型砂中的煤粉，有機(jī)物加入量；上砂箱高度。2.未澆滿鑄件上部殘。
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。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。或?qū)渲男?，使樹脂具有熱塑性。讓呋喃樹脂在高溫時(shí)不結(jié)焦或少結(jié)焦，從而保證其有良好的高溫容讓性，(2)在呋喃樹脂砂中加入附加物，使樹脂砂具有熱塑性,或者在收縮受阻嚴(yán)重處，加入木粉，泡沫珠粒,或者在鑄型中相應(yīng)部位放塑性好的退讓塊，其高溫退讓性。(3)采用固化劑，因?yàn)榛撬犷惞袒瘎┤菀滓痂T件表面滲硫，在鑄件表面引起微裂紋，成為龜裂源，(4)使用熱系數(shù)較小的造型材料，如用鉻鐵礦砂等代替石英砂等，(5)減薄砂芯(型)的砂層厚度，如采用中空砂芯。例如:某類閥門鑄件，僅僅通過減薄型芯砂層厚度，改變芯骨的連接，就了鑄件的熱裂缺陷，(6)在易產(chǎn)生裂紋的地方合理使用冷鐵或找其它激冷措施，(7)采用能有效滲硫的涂。
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(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快極易形成卷入性氣孔，由于沒有時(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)卷入的氣體如果沒有足夠的時(shí)間讓它浮出來就澆入鑄件時(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。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。CO2氣體流量20-25L/min，焊接控制(1)焊接避開風(fēng)口，焊接電流嚴(yán)格控制在規(guī)定范圍之內(nèi),(2)焊接時(shí)控制層間溫度為150-200℃,(3)填充焊控制焊接速度不要過快。不應(yīng)產(chǎn)生弧坑以免產(chǎn)生裂紋,(4)焊接時(shí)范圍≤14mm，打底焊不允許,(5)每層焊后均需清理焊道,(6)焊補(bǔ)中如果發(fā)現(xiàn)有裂紋，未熔合，未焊透，夾渣，氣孔等影響的缺陷，應(yīng)將缺陷去除后方可繼續(xù)補(bǔ)焊,(7)焊后焊縫表面與鑄件外輪廓圓滑過渡。
鑄件后鑄型即損壞，必須重新造型，所以砂型鑄造的生產(chǎn)效率較低；鑄型的剛度不高，鑄件的尺寸精度較差；鑄件易于產(chǎn)生沖砂、夾砂、氣孔等缺陷。2.熔模鑄造用蠟料做模樣時(shí)，熔模鑄造又稱"失蠟鑄造"。熔模鑄造通常是指在易熔材料制成模樣，在模樣表面若干層耐火材料制成型殼，再將模樣熔化型殼，從而無分型面的鑄型，經(jīng)高溫焙燒后即可填砂澆注的鑄造方案。由于模樣廣泛采用蠟質(zhì)材料來制造，故常將熔模鑄造稱為“失蠟鑄造”?？捎萌勰ｈT造法生產(chǎn)的合金種類有碳素鋼、合金鋼、耐熱合金、不銹鋼、精金、永磁合金、軸承合金、銅合金、鋁合金、鈦合金和球墨鑄鐵等。熔模鑄造工藝優(yōu)點(diǎn)：尺寸精度較高。一般可達(dá)CT4-6（砂型鑄造為CT10~1。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(jiǎn)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。圖6型芯撐未熔合產(chǎn)生的裂紋圖7夾渣圖8縮松夾渣的產(chǎn)生原因?yàn)殍T件凝固中鋼水中的非金屬夾雜物上浮至鑄件上表面所致，縮松是后凝固部分的殘留金屬由于溫度梯度小而同時(shí)凝固。晶粒之間和枝晶之間形成的通道使外部金屬很難通過，而無法給予補(bǔ)縮的結(jié)果，圖9夾砂/砂眼圖10氣孔夾砂/砂眼:型腔未清理干凈或者造型緊實(shí)度不夠，澆注中鋼水沖刷型腔所致，氣孔:型腔/型芯產(chǎn)生的氣體或鋼水中的氣體沒有在鑄件凝固前去所致?！魭於姹坭T鋼件的無損探傷掛舵臂鑄鋼件在使用中主要受到彎曲應(yīng)力的作用，高應(yīng)力區(qū)域主要出現(xiàn)在外表面和近表面區(qū)域，故產(chǎn)品表層區(qū)域的缺陷對(duì)其安全性能影響，也有其明顯的缺點(diǎn)，與粘土砂相比，產(chǎn)生粉塵污染較。
所以對(duì)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(huì)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(huì)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(zhǎng)，否則降溫又是一個(gè)吸潮的了，控制澆注溫度對(duì)氣孔的產(chǎn)生也是很重要的因素之一。溫度對(duì)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。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?？墒∪バ托?、澆注和冒口；由于時(shí)金屬在所產(chǎn)生的離心力作用下，密度大的金屬被推往外壁，而密度小的氣體、熔渣向表面，形成自外向內(nèi)的定向凝固，因此補(bǔ)縮條件好，鑄件組織致密，力學(xué)性能好；便于澆注“雙金屬”軸套和軸瓦，如在鋼套內(nèi)鑲鑄一薄層銅襯套，可節(jié)省價(jià)格較貴的銅料；充型能力好；和澆注和冒口方面的消耗。缺點(diǎn)及局限性：鑄件內(nèi)表面粗糙，尺寸誤差大，品質(zhì)差；不適用于密度偏析大的合金（如鉛青銅）及鋁、鎂等合金。鑄造缺陷及其控制鑄件缺陷種類繁多，產(chǎn)生缺陷的原因也十分復(fù)雜。它不僅與鑄型工藝有關(guān)，而且還與鑄造合金的性制、合金的熔煉、造型材料的性能等一系列因素有關(guān)。因此，分析鑄件缺陷產(chǎn)生的原因。
江蘇4Cr25Ni35NbW鑄鋼件襯板 本次焊補(bǔ)選擇藥芯焊絲E501T-1(THY-51B)，直徑φ1.2mm，焊接參數(shù)焊接參數(shù)應(yīng)按照批準(zhǔn)的WPS進(jìn)行選擇，本次焊接參數(shù)控制為:直流反接，電流220-280A，鑄鋼件一般采用二氧化硅含量大于96%。含泥量小于2%，耐火度度高于1580℃的硅砂，小型鑄鋼件可用天然硅砂，大中型鑄鋼件宜采用石英巖砂或人造硅砂，有時(shí)為了解決型砂的高溫性問題，采用鎂砂，鉻鐵礦砂等耐火材料配制面砂，或在普通鑄型型腔表面涂刷鉻鐵礦砂粉。鋯英石粉等快干涂料，以防止鑄件產(chǎn)生粘砂等缺陷，鑄鋼件濕型砂常用膨潤或普通粘土作為粘結(jié)劑，其加入量一般為9%--11%，目前很多工廠采用活化膨潤土或天然鈉基膨潤土，以型砂的熱濕拉強(qiáng)度或抗夾。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(duì)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(duì)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(duì)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。刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振動(dòng)造型。在負(fù)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(xì)化晶粒，對(duì)NiCrMoV鋼的測(cè)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(shí)，盡量鋼液的澆注溫度，對(duì)0.19%C的碳鋼，在1550℃時(shí)澆注比在1600℃時(shí)澆注，其抗熱裂能力幾乎高一倍。(2)對(duì)于薄壁鑄件，宜采用較高的澆注速度，如對(duì)某鑄鋼件，重量為125Kg，壁厚為15mm，澆注時(shí)間為14秒時(shí)不出現(xiàn)熱裂,至40秒就觀察到裂。
