可以幫助驗船師在檢驗中關(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流程工藝和短流程工藝，其中長流程工藝以鐵礦石，焦炭等為原料，采用燒結(jié)爐，高爐和轉(zhuǎn)爐等設(shè)備進行煉鋼,短流程工藝以廢鋼為主要原料，利用電爐設(shè)備進行煉鋼，目前，船級社(CCS)認可的國內(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)氣量會增大，鋼水溫度高吸氣量會增。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。工藝設(shè)計也是一個很重要的環(huán)節(jié)，內(nèi)澆口位置的確定對鋼水進入型腔是否平穩(wěn)有著很大的影響，設(shè)置不當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)，同時由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件，相關(guān)機械中負載高，工作條件嚴峻的重要零件。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，金屬的溫度超過其再結(jié)晶溫度，那么這個被稱為[熱軋。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。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,進一步結(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,進一步梳理了如何合理使用無損探傷技術(shù)發(fā)現(xiàn)缺陷,后結(jié)合某32.5萬噸礦砂船大型掛舵臂鑄鋼件的修復實例總結(jié)了大缺陷焊補的和注意要點，隨著的經(jīng)濟發(fā)展進入到一個蕭條時。
江蘇3Cr24Ni7N鑄鋼件托輥座常采用的鑄件內(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)省加工臺時和刃具材料的消耗；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)計帶來很大方便。鑄造形狀復雜的鑄件熔模鑄造能鑄出形狀十分復雜的鑄件，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、適應性強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。推動金屬液通過鵝頸管進入型腔。金屬液凝固后，壓鑄模具打開，取出鑄件，完成一個壓鑄循環(huán)。壓鑄工藝流程圖優(yōu)點：產(chǎn)品好。鑄件尺寸精度高，一般相當于6~7級，甚至可達4級；表面光潔度好，一般相當于5~8級；強度和硬度較高，強度一般比砂型鑄造25~30%，但延伸率約70%；尺寸，互換性好；可壓鑄薄壁復雜的鑄件；生產(chǎn)效率高。機器生產(chǎn)率高，例如國產(chǎn)JⅢ3型冷空壓鑄機平均八小時可壓鑄600～700次，小型熱室壓鑄機平均每八小時可壓鑄3000~7000次；壓鑄型壽命長，一付壓鑄型，壓鑄鐘合金，壽命可達幾十萬次，甚至上百萬次；易實現(xiàn)機械化和自動化；經(jīng)濟效果優(yōu)良。由于壓鑄件尺寸，表泛光潔等優(yōu)點。一般不再進行機械加工而直接使。
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，進行綜合分析，然后采取相應的技術(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)澆道截面積小；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，適當碳、硅含量；鑄型中加強排氣，型砂中的煤粉，有機物加入量；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。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。
產(chǎn)生原因：型砂表面強度不夠；模樣上無圓角或拔模斜度小鉤砂、鑄型損壞后沒修理或沒修理好就合箱；砂型在澆注前放置時間過長，風干后表面強度；鑄型在合箱時或搬運中損壞；合箱時型內(nèi)浮砂未干凈，合箱后澆口杯沒蓋好，碎砂掉進鑄型。防止：型砂中粘士含量、及時補加新砂，型砂表面強度；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間；合箱或搬運鑄型時要小心，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。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(shè)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。
結(jié)疤的能力。為了型砂的韌性和表面風干強度，常加入適量的桐油或糊精粘結(jié)劑，為了鑄型的表面強度，可在鑄型表面噴涂糖漿，紙漿廢液或水玻璃溶液，但噴涂后應停放一段時間或烘干后再合型澆注，需要使用型芯和型腔進行組合造型。為了支撐巨大的型芯，需要使用型芯撐來連接型芯和型腔，型芯撐的融合問題需要在后續(xù)檢驗時特別注意，在檢驗發(fā)現(xiàn)，鑄鋼件常見的缺陷有: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:圓弧過渡部位。澆冒口，鑄造工藝拉筋處，夾渣夾砂部位，有氣割和碳弧氣刨痕跡處，焊補修復處，使用中有可能承受高應力部位，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。產(chǎn)生原因：緊實度不夠或不勻；面砂強度不夠、或型砂水分過高；液態(tài)金屬壓頭過大、澆注速度太快。防止：鑄型緊實度、避免局部過松；混砂工藝、控制水分，型砂強度；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。抬箱過大，造成跑火——鐵水自分型面外溢，嚴重時造成澆不足缺陷。產(chǎn)生原因：砂箱未緊固、壓鐵不夠或去除壓鐵過早；澆注過快，沖擊力過大；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。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。造型操作控制對氣孔的產(chǎn)生也有至關(guān)重要的作用，要嚴格執(zhí)行操作規(guī)程中的一些東西，工藝對一些常規(guī)產(chǎn)品的操作細節(jié)不做專門的要求，這種情況是完全可以避免的。前面說的所有問題及解決辦法都需要每一個參與這項工作的員工認真對待才行，因為這些問題已經(jīng)不簡單的是一個產(chǎn)品問題了，在市場競爭如此激烈的，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)品的問題都是大問題。必須要引起有關(guān)部門的注意了，只要我們起來就沒有解決不了的困難，所有的問題也就不是問題了，砂型鑄造是鑄造工藝的主要，約占整個鑄件生產(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鑄鋼件托輥座 鑄鋼件的缺陷按照修補程度分級可分為大焊補，小焊補，修飾性焊補和不必焊補的修理，當檢驗中發(fā)現(xiàn)缺陷時，應按照規(guī)范的要求對缺陷進行分級，熔模鑄造又稱失蠟鑄造，精密鑄造，包括壓蠟。修蠟，組樹，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模，然后蠟模上涂以泥漿，這就是泥模，泥模晾干后，在焙燒成陶模，一經(jīng)焙燒，蠟模全部熔化流失，只剩陶模，一般制泥模時就留下了澆注口。再從澆注口灌入金屬熔液，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，曲柄壓力機模鍛，平鍛機模鍛，壓力機模鍛等，輥鍛是材料在一對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。有效地隔絕了金屬液與鑄型界面發(fā)生反應，5.煤粉加熱到一定溫度時，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，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澆注工藝是鑄鋼件整個生產(chǎn)流程中至關(guān)重要的一個環(huán)。
