本次32.5萬噸礦砂船的大型掛舵臂鑄鋼件的修復嚴格按照CCS規(guī)范和批準的WPS要求進行。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械加工的一部份，車床加工主要用車刀對的工件進行車削加工，車床主要用于加工軸，套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件。是機械制造和修配工廠中使用廣的一類機床加工，車削加工是在車床上利用工件相對于對工件進行切削加工的，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，不可避免的會在鑄件內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應力。鑄件內(nèi)應力會使鑄件在存放、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，甚至使鑄件報廢。液態(tài)金屬澆注到與零件形狀，尺寸相適應的鑄型型腔中，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)形狀任意復雜的制件，特別是內(nèi)腔形狀復雜的制件。適應性強，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:適合于制成形狀復雜，特別是具有復雜內(nèi)腔的毛坯,適應性廣，成本低,對于某些塑性很差的材料，如鑄。因此，對于有較大鑄造殘留應力的鑄件，尤其是形狀復雜的大型鑄件，應在機械加工 前進行內(nèi)應力處理。鑄件在焊補時也會產(chǎn)生內(nèi)應力，因此，焊補后的鑄件也應進行 內(nèi)應力處理。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力，焊道處加熱至560℃后保溫時間≥6。
湖南ZG40Cr9Si2鑄鋼件撒料板常采用的鑄件內(nèi)應力處理是自然時效和人工時效。自然時效是將鑄件 平穩(wěn)地放置在空地上，一般放置6-18個月，好經(jīng)過夏季和冬季。大型鑄鐵件，如床 身，機架等一般采用這種時效眾所周知，塑料注射成形技術(shù)低廉的價格生產(chǎn)各種復雜形狀的制品，但塑料制品強度不高，為了其性能，可以在塑料中添加金屬或陶瓷粉末以強度較高。耐磨性好的制品，近年來，這一想法已發(fā)展演變?yōu)橄薅鹊毓腆w粒子的含量并且在隨后的燒結(jié)中完全除去粘結(jié)劑并使成形坯致密，消失模鑄造是一種近無余量，成型的新工藝，該工藝無需取模，無分型面，無砂芯，因而鑄件沒有飛邊。毛刺和拔模斜度，并了由于型芯組合而造成的尺寸誤差，鑄造又稱液態(tài)模鍛，是使熔融態(tài)金屬或半固態(tài)合金，直接注入敞口模具中，隨后閉合模具，以產(chǎn)生充填流動，到達制件外部形狀，接著施以高壓，使已凝固的金屬(外殼)產(chǎn)生塑性變形。未凝固金屬承受等靜壓，同時發(fā)生高壓凝。。自然時效鑄件尺寸的效果比人工時效好，但周 期長，因此中小鑄件、甚至大鑄件通常都采用人工時效來內(nèi)應力。人工時效通 常指對鑄件進行內(nèi)應力回火，即將鑄件加熱到塑性變形溫度范圍保持一段時間，使 鑄件各部位溫度均勻化，從而釋放鑄件內(nèi)應力，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，振動時效作為一種鑄件內(nèi)應力的 新工藝，由于其能耗和處理成本較低，且在內(nèi)應力及保證鑄件尺寸性方面效果 顯著，也越來越受到?？墒∪バ托?、澆注和冒口；由于時金屬在所產(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，因此補縮條件好，鑄件組織致密，力學性能好；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)省價格較貴的銅料；充型能力好；和澆注和冒口方面的消耗。缺點及局限性：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。
煤粉在型砂中的作用和應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)生化學反應。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。白口鑄鐵件內(nèi)應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，由于熱導率低和 線收縮率大，鑄件在凝固冷卻后有較大的殘留應力，如不及時退火予以，極易在放 置、運輸、加工和使用中自行開裂，所以必須進行人工時效。本次32.5萬噸礦砂船的大型掛舵臂鑄鋼件的修復嚴格按照CCS規(guī)范和批準的WPS要求進行。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械加工的一部份，車床加工主要用車刀對的工件進行車削加工，車床主要用于加工軸，套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件。是機械制造和修配工廠中使用廣的一類機床加工，車削加工是在車床上利用工件相對于對工件進行切削加工的，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。高合金白口鑄鐵的人工時效工藝，一般是以20-100℃/h 的加熱速度使鑄件升溫到800-900℃，保溫一段時間后以20-50℃ 的冷卻速度隨爐冷卻到100-150℃以下出爐。形狀復雜和導熱性極差的鑄件，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。保溫時間t=δ/25（h），式中δ為鑄件厚度（mm）。
以下是實際生產(chǎn)中采用的高硅耐酸鑄鐵件和高鉻鑄鐵件的人工時效規(guī)范。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，鑄件的氣孔、夾渣等缺陷少，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，設備簡易，易實現(xiàn)機械化和自動化。缺點及局限性：升液管壽命短，且在保溫中金屬液易氧化和產(chǎn)生夾渣。主要用來鑄造一些要求高的鋁合金和鎂合金鑄件，如氣缸體、缸蓋、曲軸箱和高速內(nèi)燃機的鋁等薄壁件。6.離心鑄造離心鑄造是將金屬液澆入的鑄型。
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)。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；形狀較復雜的鑄件，應在凝固后冷卻至700℃左右時即出型送入已預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?；蚣庸ち亢苄?，所以既了金屬利用率，又了大量的加工設備和工時；鑄件價格便易；可以采用組合壓鑄以其他金屬或非金屬材料。既節(jié)省裝配工時又節(jié)省金屬。缺點及局限性：壓鑄時由于液態(tài)金屬充填型腔速度高，流態(tài)不，故采用一般壓鑄法，鑄件易產(chǎn)生氣孔，不能進行熱處理；對內(nèi)凹復雜的鑄件，壓鑄較為困難；高熔點合金（如銅，黑色金屬），壓鑄型壽命較低；不宜小批量生產(chǎn)，其主要原因是壓鑄型制造成本高，壓鑄機生產(chǎn)效率高，小批量生產(chǎn)不經(jīng)濟。4.金屬型鑄造又稱硬模鑄造，它是將金屬澆入金屬鑄型，以鑄件的一種鑄造。鑄型是用金屬制成，可以反復使用多次（幾百次到幾千次），又叫型鑄造。金屬型的結(jié)構(gòu)一般的，金屬型用鑄鐵和鑄鋼制。
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力，掛舵臂的好壞直接關(guān)系到整艘船舶的建造進度和。并影響船舶整個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)下重量達到了205噸，所需總鋼水量達到330噸，使用多達4爐鋼水澆。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℃ 以下時加熱速度為20℃/h，鑄件溫度在500℃以上時加熱速度為50℃/h保溫，保溫時間 保溫時間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。應目視檢查整個鑄鋼件的表面。核查是否有缺陷存在,對于受到形狀影響應力集中的重要部位，應采用磁粉探傷檢查,對于后續(xù)仍需加工的部位，則應使用超聲波的確認加工面無缺陷，掛舵臂鑄鋼件的表面目視檢查和磁粉探傷掛舵臂鑄鋼件的表面檢查包括目視檢查和磁粉探傷。目視檢查應覆蓋整個產(chǎn)品的表面，在檢查之前，產(chǎn)品表面應無氧化皮，油污，油漆，水垢等，磁粉探傷應GB9444或IACSRec，69(優(yōu)先)的要求進行，磁粉檢查的部位應按照的規(guī)定進行，應重點檢查所有批準圖紙指明的部位。填角和截面突變處，焊接坡口處寬度30mm的范圍內(nèi)，型芯撐處，用氣割，火焰清理或碳弧氣刨加工過的部位，焊補修復處，使用中有可能承受高應力部位及鑄造工藝中設置外冷鐵和鑄筋的位置。
湖南ZG40Cr9Si2鑄鋼件撒料板 含硫量過高；澆注溫度過高；冒口頸過大、過短，造成局部過熱嚴重，或重口太小，補縮不好；鑄件在清理、運輸中，受沖擊過大。防止：控制鐵水化學成分在規(guī)定的范圍內(nèi)；澆注溫度；合理設計冒口；鑄件在清理、運輸中避免沖擊。12.氣孔氣孔的孔壁光滑明亮，形狀有圓形、梨形和針狀，孔的尺寸有大有小，產(chǎn)生在鑄件表面或內(nèi)部。鑄件內(nèi)部的氣孔在敲碎后或機械加工時才能被發(fā)現(xiàn)。產(chǎn)生原因：小爐料、銹蝕嚴重或帶有油污，使鐵水含氣量太多、氧化嚴重；出鐵孔、出鐵槽、爐襯、澆包襯未洪干；澆注溫度較低，使氣體來不及上浮和逸出；爐料中含鋁量較高，易造成孔；砂型透氣性不好、型砂水分高、含煤粉或有機物較多，使?jié)沧r產(chǎn)生大量氣體且不易排。球墨鑄鐵件內(nèi)應力時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，一般也應進行內(nèi)應力的低溫時效處理。球墨鑄鐵件的應力傾向 比灰鑄鐵小，且與其基體組織有關(guān)，其低溫時效回火的工藝要點是：將鑄件加熱到Ac1以 下溫度保溫一段時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 進行內(nèi)應力的低溫時效回火處理。故在生產(chǎn)長管形鑄件時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，力學性能高,便于制造筒，套類復合金屬鑄件，用于生產(chǎn)異形鑄件時有一定的局限性,鑄件內(nèi)孔直徑不準確，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，應用:離心鑄造早用于生產(chǎn)鑄管，在冶金，礦山，交通，排灌機械，，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:金屬型的熱導率和熱容量大，冷卻速。
