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。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。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。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。收得率,簡化了工序，免除造型及其它工序，因而減輕了勞動強(qiáng)度,所需生產(chǎn)面積也大為,連續(xù)鑄造生產(chǎn)易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動，根據(jù)碳鋼的型號選擇合理的澆注溫度，一般澆注溫度在1540℃-1580℃(澆包內(nèi)鋼水溫度)之間。(2)就澆注速度而言，在保證型的氣體順暢的條件下，對要求同時(shí)凝固的鑄件可采用較高澆注速度，對要求實(shí)現(xiàn)順序凝固的鑄件，盡可能采用較低的澆注速度，(3)就澆注操作要求而言一般需要按照以下幾點(diǎn)來遵守:a。澆注大，中型鑄鋼件，鋼水要在鋼包內(nèi)靜置1min-2min后進(jìn)行澆注,b，澆注后待鑄件凝固完畢，要及時(shí)卸除壓鐵和箱卡，以鑄件收縮阻力，避免鑄件產(chǎn)生裂紋缺陷，嚴(yán)禁使用單晶直探。
福建ZG40Cr9Si2鑄鋼件石灰窯鼻形環(huán)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(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)樹脂加入量，銑削較多地用于銑輪廓和槽等簡單外形/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)勢和關(guān)鍵作用，刨削加工是用刨刀對工件作水平相對直線往復(fù)運(yùn)動的切削加工，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。。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。工藝設(shè)計(jì)也是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，內(nèi)澆口位置的確定對鋼水進(jìn)入型腔是否平穩(wěn)有著很大的影響，設(shè)置不當(dāng)會造成鋼水紊流容易把氣體卷入造成內(nèi)部的氣孔，使其產(chǎn)生塑性變形以具有一定機(jī)械性能，一定形狀和尺寸鍛件的加工。鍛壓(鍛造與沖壓)的兩大組成部分之一，通過鍛造能金屬在冶煉中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷，微觀組織結(jié)構(gòu)，同時(shí)由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機(jī)械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件，相關(guān)機(jī)械中負(fù)載高，工作條件嚴(yán)峻的重要零件。除形狀較簡單的可用軋制的板材，型材或焊接件外，多采用鍛件，軋制又稱壓延，指的是將金屬錠通過一對滾輪來為之賦形的，如果壓延時(shí)，金屬的溫度超過其再結(jié)晶溫度，那么這個(gè)被稱為[熱軋。
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單類型的鑄件已延用幾個(gè)世紀(jì).砂型鑄造是用來制造大型部件，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，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。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。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。
(1)就澆注溫度而言，澆注溫度對鑄件影響很大，應(yīng)該根據(jù)合金種類，鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型特點(diǎn)確定合理的澆注溫度范圍。鑒于缺陷較大，而且缺陷位于軸孔關(guān)鍵位置，缺陷前將缺陷部位及附近預(yù)熱到150℃以上，圖14缺陷初步坡口檢查CCS規(guī)范規(guī)定鑄鋼件缺陷剔除后，應(yīng)進(jìn)行無損檢測以證實(shí)缺陷被完全，若屬于需要修補(bǔ)的焊補(bǔ)時(shí)。所有開槽的底部應(yīng)具有3倍槽深的直徑，且剔除缺陷時(shí)應(yīng)使坡口形狀能夠方便后續(xù)的焊接操作，此外，大焊補(bǔ)的坡口形狀還要CCS已經(jīng)批準(zhǔn)的鑄鋼件焊補(bǔ)WPS(NO，JTHP-007)的要求，坡口角度大于15°，本次修復(fù)嚴(yán)格按照WPS和規(guī)范的要求。打磨坡口，坡口的角度應(yīng)大于焊補(bǔ)工藝WPS的坡口角。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。鑄造的定義：是將金屬澆鑄到與零件形狀相適應(yīng)的鑄造空腔中，待其冷卻凝固后，具有一定形狀、尺寸和性能金屬零件毛坯的成型。常見的鑄造有砂型鑄造和精密鑄造，詳細(xì)的分類如下表所示。砂型鑄造：砂型鑄造——在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造。鋼、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造。由于砂型鑄造所用的造型材料價(jià)廉易得，鑄型制造簡便，對鑄件的單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)均能適應(yīng)，長期以來，一直是鑄造生產(chǎn)中的基本工藝。精密鑄造：精密鑄造是用精密的造型鑄件工藝的總稱。它的產(chǎn)品精密、復(fù)雜、接近于零件后形狀，可不加工或很少加工就直接使用，是一種近凈形成形的先進(jìn)工藝。常用的鑄造及其優(yōu)缺點(diǎn)1.普通砂型鑄造制造砂型的基本原材料是鑄造砂和型砂粘結(jié)。
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。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。有效地隔絕了金屬液與鑄型界面發(fā)生反應(yīng)，5.煤粉加熱到一定溫度時(shí)，干餾出煤焦油成為具有可塑性的膠質(zhì)體，使鑄型的塑性，退讓性，型砂因受熱而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，有利于防止鑄件產(chǎn)生夾砂等缺陷，6.煤粉的加入量主要根據(jù)鑄件的。壁厚，原砂粒度和粘土加入量等情況而定，小型鑄鐵件煤粉加入量一般為6%--8%，如煤粉加入量超過8%，但鑄件仍出現(xiàn)粘砂時(shí)，加入1%--2%的重油將可取得良好的效果，在型砂里加煤粉會惡化鑄造車間的勞動條件。因此，出現(xiàn)了許多煤粉代用品，例如近年來國外有的工廠采用碳油膨潤土粉，瀝青膨潤土粉，國內(nèi)有的工廠采用重油等代用品，均取得了良好的效果，鑄鋼件澆注工藝注意事項(xiàng)澆注工藝是鑄鋼件整個(gè)生產(chǎn)流程中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)。
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(shí)，操作者誤認(rèn)為鑄型已經(jīng)充滿，停澆過早。防止：正確估計(jì)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(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、冒口頸截面尺寸過大；冒口頸沒有做出敲斷面（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。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。在離心力作用下填充鑄型而凝固成形的一種鑄造。幾乎不存在澆注和冒口的金屬消耗，工藝出品率,生產(chǎn)中空鑄件時(shí)可不用型，要盡量避免使用那些從社會上回收的各種各樣的零碎材料，因?yàn)槟抢锩娴碾s質(zhì)過于的復(fù)雜，容易給冶煉造成不必要的麻煩，冶煉時(shí)間。而冶煉又不是煮稀飯時(shí)間越長越好，隨著時(shí)間的鋼水中的各種成分含量在時(shí)刻發(fā)生著變化，像去年天津發(fā)生以后有許多小汽車報(bào)費(fèi)了，說是送到煉鋼廠去煉鋼了，搞過冶煉的人一定知道這樣的所為廢鋼是多么差的了，估計(jì)拿到這批廢鋼的單位干活的們要難過了。要把這樣的東西煉成好鋼難度一定不小，盡管現(xiàn)在大部分單位都是采用精煉，但是對于一些需要在冶煉后期才可以加入的合金材。
福建ZG40Cr9Si2鑄鋼件石灰窯鼻形環(huán) 埋在干石英砂中振動造型，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方，掛舵臂鑄鋼件是船舶上使用的重要結(jié)構(gòu)部件，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，截面不規(guī)則，是支撐和懸掛舵結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件，在使用中要受到較大的彎曲疲勞應(yīng)力，掛舵臂的好壞直接關(guān)系到整艘船舶的建造進(jìn)度和。并影響船舶整個(gè)壽命周期的航行安全，近年來，隨著32.5/40萬噸礦砂船，30.8萬噸油船及2.0/2.1萬箱集裝箱船的大量建造，船舶的大型化趨勢日益明顯，船舶的大型化也意味著掛舵臂鑄鋼件的大型化，以CCS檢驗(yàn)的32.5萬噸礦砂船掛舵臂鑄鋼件為例。單體粗加工交貨狀態(tài)下重量達(dá)到了205噸，所需總鋼水量達(dá)到330噸，使用多達(dá)4爐鋼水澆。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。生產(chǎn)效率，應(yīng)用:用連續(xù)鑄造法可以澆注鋼。銅合金，鋁合金，鎂合金等斷面形狀不變的長鑄件，壓鑄(壓鑄是一種壓力鑄造的簡稱)是一種金屬鑄造工藝，其特點(diǎn)是利用模具腔對融化的金屬施加高壓，模具通常是用強(qiáng)度更高的合金加工而成的，這個(gè)有些類似注塑成型。砂型鑄造就是用砂子制造鑄模，俗稱翻砂，砂型鑄造需要在砂子中放入成品零件模型或木制模型(模樣)，然后在模樣填滿砂子，開箱取出模樣以后砂子形成鑄模，為了在澆鑄金屬之前取出模型，鑄模應(yīng)做成兩個(gè)或更多個(gè)部分;在鑄模制作中。必須留出向鑄模內(nèi)澆鑄金屬的孔和排氣孔，合成澆注，鑄模澆注金屬以后保持適當(dāng)時(shí)間，一直到金屬凝固，取出零件后，鑄模被毀，因此必須為每個(gè)鑄造件制作新。
