由于薄壁長(zhǎng)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(zhǎng)筒的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。更容易判斷出缺陷的性質(zhì)，檢測(cè)原始數(shù)據(jù)可數(shù)字化存儲(chǔ)，易于追溯，具有一定的優(yōu)勢(shì)，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(cè)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(huì)大大鑄鋼件的疲勞強(qiáng)度，必須采用的手段對(duì)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(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。否則稱為[冷軋"。壓延是金屬加工中常用的手段，壓力鑄造的實(shí)質(zhì)是在高壓作用下，使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填壓鑄型(壓鑄模具)型，隨著時(shí)間，兩側(cè)逐漸凝固會(huì)產(chǎn)生收縮應(yīng)力，兩側(cè)的應(yīng)力會(huì)在此缺陷位置集中，但由于鑄件溫度較高。并無較度，在應(yīng)力拉扯情況下，容易開裂，再者，若此位置再有夾砂之類的缺陷，便有了裂紋源，在應(yīng)力集中的情況下，更容易產(chǎn)生熱裂紋，為了避免此位置再次出現(xiàn)裂紋，在后續(xù)的產(chǎn)品生產(chǎn)中在此位置割筋，割筋冷卻速度較快。在一定的時(shí)間內(nèi)便會(huì)具有較高的強(qiáng)度，可以有效由于應(yīng)力過大產(chǎn)生裂紋的傾向，型腔清潔程度，裂紋源，在此改進(jìn)措施下，該系列船后續(xù)產(chǎn)品在該位置未再次產(chǎn)生裂紋，控。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。毛坯的的成形工藝，應(yīng)用:汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體，氣缸蓋，曲軸等鑄件(2)熔模鑄造(investmentcasting)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，常稱為[失蠟鑄造"，熔模鑄造工藝流程工藝特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):尺寸精度和幾何精度高,表面粗糙度高,能夠鑄造外型復(fù)雜的鑄件。且鑄造的合金不受，缺點(diǎn):工序繁雜，費(fèi)用較高應(yīng)用:適用于生產(chǎn)形狀復(fù)雜，精度要求高，或很難進(jìn)行其它加工的小型零件，如渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片等，(3)壓力鑄造(casting)壓鑄:是利用高壓將金屬液高速一精密金屬模具型。
湖南ZG35Cr28Ni16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(diǎn):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(qiáng)，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(dòng)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(diǎn):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(duì)于某些塑性很差的材料，如鑄。。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。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(jiǎn)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。
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。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。市場(chǎng)上的需求，國內(nèi)制造業(yè)產(chǎn)能過剩的情況越發(fā)凸顯出來，市場(chǎng)上僅有的一些訂貨除了價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)激烈到白刃，對(duì)于產(chǎn)品的要求也是更加嚴(yán)格，像鑄鋼件的氣孔問題在過去不算什么大的問題，而現(xiàn)在卻經(jīng)常會(huì)造成產(chǎn)品報(bào)費(fèi)的嚴(yán)重后果。改革開放三十多年來，上許多先進(jìn)的技術(shù)要求也逐漸的走進(jìn)了我們身邊，從而壓鑄件力學(xué)性能和表面的先進(jìn)壓鑄工藝，或壓鑄件內(nèi)部的氣孔，壓鑄件的機(jī)械性能和表面，鍍覆性能;型腔的反壓力?？墒褂幂^低的比壓及鑄造性能較差的合金，有可能用小機(jī)器壓鑄較大的鑄件;了充填條件，可壓鑄較薄的鑄件;模具密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造及安裝較困難，因而成本較高;真空壓鑄法如控制不當(dāng)，效果就不是很顯。
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。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(jiǎn)便，對(duì)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(zhǎng)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)。
缺點(diǎn)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(jì)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(bǔ)償，則熔模鑄造具有良好的經(jīng)濟(jì)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(dòng)澆注裝置澆入壓室內(nèi)，然后壓射沖頭前進(jìn)，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(jìn)料口自動(dòng)流入壓室。壓射沖頭向下運(yùn)。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。此項(xiàng)工藝認(rèn)可是CCS對(duì)鑄鋼件生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行工廠認(rèn)可和對(duì)其進(jìn)行生產(chǎn)的鑄鋼件開展檢驗(yàn)工作的必要條件。焊補(bǔ)的應(yīng)嚴(yán)格此缺陷修補(bǔ)認(rèn)可工藝及CCS材料與焊接規(guī)范的要求，缺陷的發(fā)現(xiàn)和初步清理本實(shí)例缺陷位于掛舵臂大端軸孔處，經(jīng)超聲波(斜)測(cè)定:長(zhǎng)度沿著軸線方向，長(zhǎng)度約300mm，斷面沿徑線方向向內(nèi)部擴(kuò)展。深度約60mm，圖12超聲波探傷(斜)圖13缺陷位置示意CCS規(guī)范要求鑄鋼件缺陷可采用打磨，機(jī)加工，或鈚鑿加打磨，或氣割或碳弧氣刨加打磨的去除，重要鑄件采用氣割或碳弧氣刨鏟除缺陷時(shí)，可視鑄件的化學(xué)成分。缺陷大小和性質(zhì)，進(jìn)行必要的預(yù)熱，本次缺陷的采用了碳弧氣刨加砂輪打磨的，電壓25-35V。
可以幫助驗(yàn)船師在檢驗(yàn)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(zhǎng)流程工藝和短流程工藝，其中長(zhǎng)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(jìn)行煉鋼,短流程工藝以廢鋼為主要原料，利用電爐設(shè)備進(jìn)行煉鋼，目前，船級(jí)社(CCS)認(rèn)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(huì)增大，鋼水溫度高吸氣量會(huì)增。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。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(duì)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）?；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(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。
湖南ZG35Cr28Ni16鑄鋼件爐用構(gòu)件 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?yàn)殇撍谀讨袃?nèi)部應(yīng)力造成，如開箱過早，鑄件凝固收縮時(shí)受型砂的阻力等,冷裂紋線條細(xì)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(qiáng)度(如1000℃時(shí)樹脂砂的抗壓強(qiáng)度是水玻璃砂的5~10倍)。嚴(yán)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?yàn)榭反剂藰渲臒岱纸鉁囟?，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(shí)液一固兩相區(qū)的區(qū)間較寬，因此呋喃樹脂砂鑄鋼時(shí)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。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。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(huì)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(huì)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)。
