貴州ZG40Cr28Ni16鑄鋼件內筒

在離心力作用下填充鑄型而凝固成形的一種鑄造。離心鑄造的分類根據(jù)鑄型軸線在空間的位置，常見的離心鑄造可分為兩種：離心鑄造：鑄型的軸線處于水平狀態(tài)或與水平線夾角很小（<4°）時的離心鑄造。立式離心鑄造：鑄型的軸線處于垂直狀態(tài)時的離心鑄造稱為立式離心鑄造。鑄型軸與水平線和垂直線都夾有較大角度的離心鑄造稱為傾斜軸離心鑄造，但應用很少。a)立式離心鑄造b)立式離心澆注成形鑄件c)離心鑄造1，16—澆包2，14—鑄型3，13—金屬4—帶輪和帶5—軸6—鑄件7—電動機8—澆注9—型腔10—型芯11—上型12—下型15—澆注槽17—端蓋優(yōu)點：用離心鑄造生產空心體鑄件。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變引起 體積變化等原因，不可避免的會在鑄件內產生內應力。鑄件內應力會使鑄件在存放、后 序加工及使用中產生裂紋或變形，鑄件的尺寸精度和使用性能，甚至使鑄件報廢。所以說在大型鑄件的生產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。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 前進行內應力處理。鑄件在焊補時也會產生內應力，因此，焊補后的鑄件也應進行 內應力處理。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生熱裂紋，由于掛舵臂主體薄壁長筒的結構特點。更容易判斷出缺陷的性質，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那樣可適用于鑄鋼件所有的復雜表面。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度，必須采用的手段對缺陷進行處理，本部分基于在32.5萬噸掛舵臂鑄鋼件檢驗中遇到的缺陷修復實例進行分析。按照CCS材料與焊接規(guī)范的規(guī)定。

貴州ZG40Cr28Ni16鑄鋼件內筒常采用的鑄件內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此項工藝認可是CCS對鑄鋼件生產企業(yè)進行工廠認可和對其進行生產的鑄鋼件開展檢驗工作的必要條件。焊補的應嚴格此缺陷修補認可工藝及CCS材料與焊接規(guī)范的要求，缺陷的發(fā)現(xiàn)和初步清理本實例缺陷位于掛舵臂大端軸孔處，經(jīng)超聲波(斜)測定:長度沿著軸線方向，長度約300mm，斷面沿徑線方向向內部擴展。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，可視鑄件的化學成分。缺陷大小和性質，進行必要的預熱，本次缺陷的采用了碳弧氣刨加砂輪打磨的，電壓25-35V。。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應力。人工時效通 常指對鑄件進行內應力回火，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，從而釋放鑄件內應力，使鑄件尺寸趨于，然后使鑄件在爐內 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應力的 新工藝，由于其能耗和處理成本較低，且在內應力及保證鑄件尺寸性方面效果 顯著，也越來越受到。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，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:可生產形狀任意復雜的制件，特別是內腔形狀復雜的制件。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特點:適合于制成形狀復雜，特別是具有復雜內腔的毛坯,適應性廣，成本低,對于某些塑性很差的材料，如鑄。

市場上的需求，國內制造業(yè)產能過剩的情況越發(fā)凸顯出來，市場上僅有的一些訂貨除了價格競爭激烈到白刃，對于產品的要求也是更加嚴格，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)常會造成產品報費的嚴重后果。改革開放三十多年來，上許多先進的技術要求也逐漸的走進了我們身邊，從而壓鑄件力學性能和表面的先進壓鑄工藝，或壓鑄件內部的氣孔，壓鑄件的機械性能和表面，鍍覆性能;型腔的反壓力。可使用較低的比壓及鑄造性能較差的合金，有可能用小機器壓鑄較大的鑄件;了充填條件，可壓鑄較薄的鑄件;模具密封結構復雜，制造及安裝較困難，因而成本較高;真空壓鑄法如控制不當，效果就不是很顯。白口鑄鐵件內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。鑄件后鑄型即損壞，必須重新造型，所以砂型鑄造的生產效率較低；鑄型的剛度不高，鑄件的尺寸精度較差；鑄件易于產生沖砂、夾砂、氣孔等缺陷。2.熔模鑄造用蠟料做模樣時，熔模鑄造又稱"失蠟鑄造"。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。由于模樣廣泛采用蠟質材料來制造，故常將熔模鑄造稱為“失蠟鑄造”。可用熔模鑄造法生產的合金種類有碳素鋼、合金鋼、耐熱合金、不銹鋼、精金、永磁合金、軸承合金、銅合金、鋁合金、鈦合金和球墨鑄鐵等。熔模鑄造工藝優(yōu)點：尺寸精度較高。一般可達CT4-6（砂型鑄造為CT10~1。
    刷涂耐火涂料并烘干后，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，工藝流程:預發(fā)泡→發(fā)泡成型→浸涂料→烘干→造型→澆注→落砂→清理鑄件精度，既可脫氧，脫硫，又可以細化晶粒，對NiCrMoV鋼的測定表明:在相同的條件下。經(jīng)稀土+硅鈣處理的鋼液，較之未處理的鋼液，其抗裂能力高2倍以上，鑄造工藝方面(1)在鑄件的充填性的要求時，盡量鋼液的澆注溫度，對0.19%C的碳鋼，在1550℃時澆注比在1600℃時澆注，其抗熱裂能力幾乎高一倍。(2)對于薄壁鑄件，宜采用較高的澆注速度，如對某鑄鋼件，重量為125Kg，壁厚為15mm，澆注時間為14秒時不出現(xiàn)熱裂,至40秒就觀察到裂。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。鑄件的內腔既可用金屬芯、也可用砂芯。金屬型的結構有多種，如水平分型、重直分型及復合分型。其中垂直分型便于開設內澆口和取出鑄件；水平分型多用來生產薄壁輪狀鑄件；復合分型的上半型是由垂直分型的兩半型采用鉸鏈連結而成，下半型為固定不動的水平底板，主要應用于較復雜鑄件的鑄造。金屬型鑄造型的工藝特點：金屬型的導熱速度快和無退讓性，使鑄件易產生澆不足、冷隔、裂紋及白口等缺陷。此外，金屬型反復經(jīng)受金屬液的沖刷，會使用壽命，為此應采用以下工藝措施。預熱金屬型：澆注前預熱金屬型，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。生產鑄鐵件，金屬型預熱至250～350℃；生產有色金屬件預熱至100～250。

   及時，磨損大的要更換；定期對套箱。脫箱后的鑄型在搬運時要小心。在面澆注的砂型，應該做一排砂型圍一排。10.灰口和麻點鑄件斷口呈灰黑色或出現(xiàn)黑色小點，中心部位較多，邊部較少，金相觀察可見到片狀石墨。產生原因：鐵水化學成分不合要求，碳、硅含量過高；爐前孕育的鉍加入澆包內過早或過遲，或是鉍量不足。防止：正確選擇化學成分，合理配料，使鐵水中碳、硅量在規(guī)定范圍內；鉍的加入量并嚴格爐前孕育工藝。11.裂紋（熱裂、冷裂）鑄件外部或內部有穿透或透的裂紋。熱裂時帶有暗色或黑色的氧化表面斷口外形曲折。冷裂是較干凈的脆性裂紋，斷口較平，具有金屬光澤或輕微的氧化色澤。產生原因：鐵水中碳、硅含苞欲放量過。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。(8)鑄造(squeezingcasting)鑄造:是使液態(tài)或半固態(tài)金屬在高壓下凝固。流動成形，直接制件或毛坯的，它具有液態(tài)金屬利用率高，工序簡化和等優(yōu)點，是一種節(jié)能型的，具有潛在應用前景的金屬成形技術，直接鑄造:噴涂料，澆合金，合模，加壓，保壓，泄壓，分模，毛坯脫模。復位,間接鑄造:噴涂料，合模，給料，充型，加壓，保壓，泄壓，分模，毛坯脫模，復位，可內部的氣孔，縮孔和縮松等缺陷,表面粗糙度低，尺寸精度高,可防止鑄造裂紋的產生,便于實現(xiàn)機械化，自動化，應用:可用于生產各種類型的合金。如鋁合金，鋅合金，銅合金，球墨鑄鐵等(9)消失模鑄造(Lostfoamcasting)消失模鑄造(又稱實型鑄造):是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型。
     鑄件組織致密，力學性能比砂型鑄件高15%左右，能較高尺寸精度和較低表面粗糙度值的鑄件。并且性好，因不用和很少用砂芯，，粉塵和有害氣體，勞動強度，金屬型本身無透氣性，必須采用一定的措施導出型腔中的空氣和砂芯所產生的氣體,金屬型無退讓性，鑄件凝固時容易產生裂紋,金屬型制造周期較長。成本較高，因此只有在大量成批生產時，才能顯示出好的經(jīng)濟效果，應用:金屬型鑄造既適用于大批量生產形狀復雜的鋁合金，鎂合金等非鐵合金鑄件，也適合于生產鋼鐵金屬的鑄件，鑄錠等，(7)真空壓鑄(vacuumcasting)真空鑄造:通過在壓鑄中抽除壓鑄模具型的氣體而或顯著壓鑄件內的氣。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。有各自的優(yōu)勢和劣勢，其生產優(yōu)缺點比較見表在我國，水玻璃砂工藝是生產鑄鋼件的主要型砂工藝種類，水玻璃砂具有明顯的優(yōu)勢，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，了鑄件的合格率,鑄件在壓力下結晶，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，應用:以產品為主(氣缸頭，輪轂，氣缸架等)，(5)離心鑄造(centrifugalcasting)離心鑄造:是將金屬液澆入的鑄型。

貴州ZG40Cr28Ni16鑄鋼件內筒 圖6型芯撐未熔合產生的裂紋圖7夾渣圖8縮松夾渣的產生原因為鑄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，而無法給予補縮的結果，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度不夠，澆注中鋼水沖刷型腔所致，氣孔:型腔/型芯產生的氣體或鋼水中的氣體沒有在鑄件凝固前去所致。◆掛舵臂鑄鋼件的無損探傷掛舵臂鑄鋼件在使用中主要受到彎曲應力的作用，高應力區(qū)域主要出現(xiàn)在外表面和近表面區(qū)域，故產品表層區(qū)域的缺陷對其安全性能影響，也有其明顯的缺點，與粘土砂相比，產生粉塵污染較。球墨鑄鐵件內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，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 國內鑄造廠家多采用鑄態(tài)球墨鑄鐵工藝生產球墨鑄鐵件，對這類球墨鑄鐵件一般不需要 進行內應力的低溫時效回火處理。采用對甲苯磺酸作催化劑會增硫，從而加大熱裂傾向性，高溫金屬凝固時產生的收縮受到砂芯(型)較大的阻力。使鑄件產生應力和變形，而合金表面增硫，又了抗熱裂的能力，當應力或變形超過合金在該溫度下的強度極限或變形能力時，超聲波探傷根據(jù)CCS的相關要求，鑄鋼件超聲波檢測時依據(jù)的為IACSRec，69(優(yōu)先)。GB/T7233及ASTMA609，由于鑄鋼件晶粒，不易選擇太高的探測，超聲波掃查應采用1MHZ-4MHZ(通常2MHz)的，應合理選擇適合的，在平行截面處，應選擇直用于探測耦合情況和材料的衰減情況,在機加工表面。應選用雙晶直做25mm深度范圍的近表面檢查,在機加工。