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(wèn)題，更好地把控產(chǎn)品，以32.5萬(wàn)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(guó)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。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。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(duì)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(huì)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(guò)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(jiǎn)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(guò)一對(duì)滾輪來(lái)為之賦形的，如果壓延時(shí)，金屬的溫度超過(guò)其再結(jié)晶溫度，那么這個(gè)被稱為[熱軋。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。后制件或毛坯的，以上為直接鑄造,還有間接鑄造指將熔融態(tài)金屬或半固態(tài)合金通過(guò)沖頭注入密閉的模具型，并施以高壓，使之在壓力下結(jié)晶凝固成型，后制件或毛坯的。連續(xù)鑄造是利用貫通的結(jié)晶器在一端連續(xù)地澆入液態(tài)金屬，從另一端連續(xù)地成型材料的鑄造方，的控制，為產(chǎn)品制造廠挽救了巨大的損失，也為后續(xù)船舶建造節(jié)點(diǎn)的順利完成打下了基礎(chǔ)，本文首先分析了船用掛舵臂鑄鋼件大型化的趨勢(shì),進(jìn)一步結(jié)合生產(chǎn)工藝。分析了掛舵臂鑄鋼件容易出現(xiàn)的缺陷，并給出圖示,進(jìn)一步梳理了如何合理使用無(wú)損探傷技術(shù)發(fā)現(xiàn)缺陷,后結(jié)合某32.5萬(wàn)噸礦砂船大型掛舵臂鑄鋼件的修復(fù)實(shí)例總結(jié)了大缺陷焊補(bǔ)的和注意要點(diǎn)，隨著的經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入到一個(gè)蕭條時(shí)。
江蘇3Cr24Ni7N鑄鋼件托輥?zhàn)?/strong>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(guò)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)效壓鑄為CT5~7）；可以金屬材料的利用率。熔模鑄造能顯著產(chǎn)品的成形表面和配合表面的加工量，節(jié)省加工臺(tái)時(shí)和刃具材料的消耗；能限度地毛坯與零件之間的相似程度，為零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)很大方便。鑄造形狀復(fù)雜的鑄件熔模鑄造能鑄出形狀十分復(fù)雜的鑄件，也能鑄造壁厚為0.5mm、重量小至1g的鑄件，還可以鑄造組合的、整體的鑄件；不受合金材料的。熔模鑄造法可以鑄造碳鋼、合金鋼、球墨鑄鐵、銅合金和鋁合金鑄件，還可以鑄造高溫合金、鎂合金、鈦合金以及等材料的鑄件。對(duì)于難以鍛造、焊接和切削加工的合金材料，特別適宜于用精鑄鑄造；生產(chǎn)靈活性高、適應(yīng)性強(qiáng)熔模鑄造既適用于大批量生產(chǎn)，也適用小批量生產(chǎn)甚至單件生。。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(lái)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(lái)越受到。推動(dòng)金屬液通過(guò)鵝頸管進(jìn)入型腔。金屬液凝固后，壓鑄模具打開(kāi)，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(jí)，甚至可達(dá)4級(jí)；表面光潔度好，一般相當(dāng)于5~8級(jí)；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(guó)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(zhǎng)，一付壓鑄型，壓鑄鐘合金，壽命可達(dá)幾十萬(wàn)次，甚至上百萬(wàn)次；易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)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。
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(guò)低；型砂中水分、煤粉含量過(guò)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。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(kāi)裂，所以必須進(jìn)行人工時(shí)效。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(yīng)力和裂紋。通常鑄鐵件的出型溫度700～950℃，開(kāi)型時(shí)間為澆注后10～60秒。優(yōu)點(diǎn)：與砂型鑄造相比，金屬型鑄造有如下優(yōu)點(diǎn)：復(fù)用性好，可“一型多鑄”，節(jié)省了造型材料和造型工時(shí)。由于金屬型對(duì)鑄件的冷卻能力強(qiáng)，使鑄件的組織致密、機(jī)械性能高。鑄件的尺寸精度高，公差等級(jí)為IT12～I(xiàn)T14；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(dòng)條件。缺點(diǎn)及局限性：金屬型的制造成本高、周期長(zhǎng)、工藝要求嚴(yán)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(jī)、汽車、內(nèi)燃機(jī)、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。
產(chǎn)生原因：型砂表面強(qiáng)度不夠；模樣上無(wú)圓角或拔模斜度小鉤砂、鑄型損壞后沒(méi)修理或沒(méi)修理好就合箱；砂型在澆注前放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，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(méi)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。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。含硫量過(guò)高；澆注溫度過(guò)高；冒口頸過(guò)大、過(guò)短，造成局部過(guò)熱嚴(yán)重，或重口太小，補(bǔ)縮不好；鑄件在清理、運(yùn)輸中，受沖擊過(guò)大。防止：控制鐵水化學(xué)成分在規(guī)定的范圍內(nèi)；澆注溫度；合理設(shè)計(jì)冒口；鑄件在清理、運(yùn)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(jī)械加工時(shí)才能被發(fā)現(xiàn)。產(chǎn)生原因：小爐料、銹蝕嚴(yán)重或帶有油污，使鐵水含氣量太多、氧化嚴(yán)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(lái)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(jī)物較多，使?jié)沧r(shí)產(chǎn)生大量氣體且不易排。
結(jié)疤的能力。為了型砂的韌性和表面風(fēng)干強(qiáng)度，常加入適量的桐油或糊精粘結(jié)劑，為了鑄型的表面強(qiáng)度，可在鑄型表面噴涂糖漿，紙漿廢液或水玻璃溶液，但噴涂后應(yīng)停放一段時(shí)間或烘干后再合型澆注，需要使用型芯和型腔進(jìn)行組合造型。為了支撐巨大的型芯，需要使用型芯撐來(lái)連接型芯和型腔，型芯撐的融合問(wèn)題需要在后續(xù)檢驗(yàn)時(shí)特別注意，在檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鑄鋼件常見(jiàn)的缺陷有:裂紋，氣孔，夾砂，夾雜，縮孔，疏松，內(nèi)冷鐵未熔合，型芯撐未熔合等，容易出現(xiàn)缺陷的位置:圓弧過(guò)渡部位。澆冒口，鑄造工藝?yán)钐?，夾渣夾砂部位，有氣割和碳弧氣刨痕跡處，焊補(bǔ)修復(fù)處，使用中有可能承受高應(yīng)力部位，圖4表面冷裂紋圖5表面熱裂紋裂紋分為熱裂紋和冷裂。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。產(chǎn)生原因：緊實(shí)度不夠或不勻；面砂強(qiáng)度不夠、或型砂水分過(guò)高；液態(tài)金屬壓頭過(guò)大、澆注速度太快。防止：鑄型緊實(shí)度、避免局部過(guò)松；混砂工藝、控制水分，型砂強(qiáng)度；液態(tài)金屬的壓頭、澆注速度。7.抬箱鑄件在分型面處有大面積的披縫，使鑄型外形尺寸發(fā)生變化。抬箱過(guò)大，造成跑火——鐵水自分型面外溢，嚴(yán)重時(shí)造成澆不足缺陷。產(chǎn)生原因：砂箱未緊固、壓鐵不夠或去除壓鐵過(guò)早；澆注過(guò)快，沖擊力過(guò)大；模板翅曲。防止：壓鐵重量，特鐵水凝固后再去除壓鐵；澆包位置，澆注速度；修正模板。8.掉砂鑄件表面上出現(xiàn)的塊狀金屬突起物，其外形與掉落的砂塊很相似。在鑄件其它部位，則往往出現(xiàn)砂眼或殘缺。產(chǎn)生原因：模樣上有深而小的凹。
可省去型芯、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。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。造型操作控制對(duì)氣孔的產(chǎn)生也有至關(guān)重要的作用，要嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程中的一些東西，工藝對(duì)一些常規(guī)產(chǎn)品的操作細(xì)節(jié)不做專門的要求，這種情況是完全可以避免的。前面說(shuō)的所有問(wèn)題及解決辦法都需要每一個(gè)參與這項(xiàng)工作的員工認(rèn)真對(duì)待才行，因?yàn)檫@些問(wèn)題已經(jīng)不簡(jiǎn)單的是一個(gè)產(chǎn)品問(wèn)題了，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)如此激烈的，產(chǎn)品已經(jīng)直接關(guān)乎到企業(yè)的生存了，任何影響產(chǎn)品的問(wèn)題都是大問(wèn)題。必須要引起有關(guān)部門的注意了，只要我們起來(lái)就沒(méi)有解決不了的困難，所有的問(wèn)題也就不是問(wèn)題了，砂型鑄造是鑄造工藝的主要，約占整個(gè)鑄件生產(chǎn)的80%，砂型鑄造，按粘結(jié)劑材料分類，可分為粘土砂鑄造，樹(shù)脂砂鑄造和水玻璃砂鑄造等3大類。這3種工藝均適用于鑄鋼件的生。
江蘇3Cr24Ni7N鑄鋼件托輥?zhàn)?/strong> 鑄鋼件的缺陷按照修補(bǔ)程度分級(jí)可分為大焊補(bǔ)，小焊補(bǔ)，修飾性焊補(bǔ)和不必焊補(bǔ)的修理，當(dāng)檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，應(yīng)按照規(guī)范的要求對(duì)缺陷進(jìn)行分級(jí)，熔模鑄造又稱失蠟鑄造，精密鑄造，包括壓蠟。修蠟，組樹(shù)，沾漿，熔蠟，澆鑄金屬液及后處理等工序，失蠟鑄造是用蠟制作所要鑄成零件的蠟?zāi)?，然后蠟?zāi)Ｉ贤恳阅酀{，這就是泥模，泥模晾干后，在焙燒成陶模，一經(jīng)焙燒，蠟?zāi)Ｈ咳刍魇?，只剩陶模，一般制泥模時(shí)就留下了澆注口。再?gòu)臐沧⒖诠嗳虢饘偃垡?，冷卻后，所需的零件就制成了，模鍛是在模鍛設(shè)備上利用模具使毛坯成型而鍛件的鍛造，根據(jù)設(shè)備不同，模鍛分為錘上模鍛，曲柄壓力機(jī)模鍛，平鍛機(jī)模鍛，壓力機(jī)模鍛等，輥鍛是材料在一對(duì)反向模具的作用下產(chǎn)生塑性變形所需鍛件或鍛坯的塑性成形工。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(wú)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(guó)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。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(guò)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(huì)惡化鑄造車間的勞動(dòng)條件。因此，出現(xiàn)了許多煤粉代用品，例如近年來(lái)國(guó)外有的工廠采用碳油膨潤(rùn)土粉，瀝青膨潤(rùn)土粉，國(guó)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)。
