本次32.5萬(wàn)噸礦砂船的大型掛舵臂鑄鋼件的修復(fù)嚴(yán)格按照CCS規(guī)范和批準(zhǔn)的WPS要求進(jìn)行。該掛舵臂在后續(xù)的使用中在該部位未出現(xiàn)問(wèn)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(jī)械加工的一部份，車床加工主要用車刀對(duì)的工件進(jìn)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(jī)械制造和修配工廠中使用廣的一類機(jī)床加工，車削加工是在車床上利用工件相對(duì)于對(duì)工件進(jìn)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(jiàn)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(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。CO2氣體流量20-25L/min，焊接控制(1)焊接避開(kāi)風(fēng)口，焊接電流嚴(yán)格控制在規(guī)定范圍之內(nèi),(2)焊接時(shí)控制層間溫度為150-200℃,(3)填充焊控制焊接速度不要過(guò)快。不應(yīng)產(chǎn)生弧坑以免產(chǎn)生裂紋,(4)焊接時(shí)范圍≤14mm，打底焊不允許,(5)每層焊后均需清理焊道,(6)焊補(bǔ)中如果發(fā)現(xiàn)有裂紋，未熔合，未焊透，夾渣，氣孔等影響的缺陷，應(yīng)將缺陷去除后方可繼續(xù)補(bǔ)焊,(7)焊后焊縫表面與鑄件外輪廓圓滑過(guò)渡。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。而應(yīng)采用雙晶直或斜。相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)(PAUT)的使用PAUT技術(shù)也被用于32.5萬(wàn)噸礦砂船掛舵臂鑄鋼件的超聲波探傷中，PAUT是一種依據(jù)設(shè)定的聚焦法則對(duì)陣列各個(gè)單元在發(fā)射或接收聲波時(shí)施加不同的時(shí)間(或電壓)，通過(guò)波束形成實(shí)現(xiàn)檢測(cè)聲束的。偏轉(zhuǎn)和聚焦等功能的超聲檢測(cè)成像技術(shù)，通過(guò)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，PAUT技術(shù)可有效檢測(cè)出鑄鋼件軸孔位置所關(guān)注區(qū)域的內(nèi)部缺陷，與的A脈沖超聲波檢測(cè)技術(shù)結(jié)果基本一致，的A脈沖超聲波檢測(cè)技術(shù)無(wú)法直接快速判斷缺陷的形狀。需要與試塊進(jìn)行對(duì)比，且探傷結(jié)果無(wú)法數(shù)字化儲(chǔ)存,使用PAUT技術(shù)C掃描成像的缺陷檢測(cè)，可以更加準(zhǔn)確的判斷缺陷的形狀，鑄件結(jié)構(gòu)方面鑄件的形狀與尺。
陜西ZG3Cr18Mn12Si2N鑄鋼件鋼管常采用的鑄件內(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)效金屬液在壓力作用下冷卻凝固而形成鑄件，壓鑄時(shí)金屬承受壓力高，流速快產(chǎn)品好，尺寸，互換性好,生產(chǎn)效率高，壓鑄模使用多,適合大批大量生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益好，缺點(diǎn):鑄件容易產(chǎn)生的氣孔和縮松，壓鑄件塑性低。不宜在沖擊載荷及有震動(dòng)的情況下工作,高熔點(diǎn)合金壓鑄時(shí)，鑄型壽命低，影響壓鑄生產(chǎn)的擴(kuò)大，應(yīng)用:壓鑄件應(yīng)用在汽車工業(yè)和儀表工業(yè)，后來(lái)逐步擴(kuò)大到各個(gè)行業(yè)，如農(nóng)業(yè)機(jī)械，機(jī)床工業(yè)，電子工業(yè)，工業(yè)，計(jì)算機(jī)，器械，鐘表。照相機(jī)和日用五金等多個(gè)行業(yè)，(4)低壓鑄造(lowpressurecasting)低壓鑄造:是指使金屬在較低壓力(0.02-0.06MPa)作用，并在壓力下結(jié)晶以形成鑄件的，澆注時(shí)的壓力和速度可以。。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。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(kāi)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。
這個(gè)不算什么的要求卻使得產(chǎn)品一下子了一個(gè)很大的臺(tái)階，本來(lái)在鑄鋼件的一些部位存在有少量的氣孔是不會(huì)影響到使用效果的。這種情況就好像我們常見(jiàn)的空心結(jié)構(gòu)比實(shí)心結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不差一樣，但是我們不要想讓市場(chǎng)要求適應(yīng)我們而是我們?nèi)ミm應(yīng)市場(chǎng)要求，所以解決鑄鋼件的氣孔問(wèn)題就成了我們現(xiàn)階段迫切需要的了，鑄鋼件生產(chǎn)是一個(gè)多工序共同努力才能完成的工作。影響產(chǎn)品的因素是多方面的，造成氣孔產(chǎn)生的原因也是多方面的，為了能夠讓人更好的理解氣孔的產(chǎn)生原因和，需要我們來(lái)從各個(gè)方面逐一進(jìn)行分析和找出解決的辦法以爭(zhēng)取這類問(wèn)題的產(chǎn)生，冶煉原材料的控制是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。先說(shuō)冶煉的原材料，應(yīng)結(jié)合工藝梳理其制造難點(diǎn)和易出現(xiàn)的問(wèn)。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。采用對(duì)甲苯磺酸作催化劑會(huì)增硫，從而加大熱裂傾向性，高溫金屬凝固時(shí)產(chǎn)生的收縮受到砂芯(型)較大的阻力。使鑄件產(chǎn)生應(yīng)力和變形，而合金表面增硫，又了抗熱裂的能力，當(dāng)應(yīng)力或變形超過(guò)合金在該溫度下的強(qiáng)度極限或變形能力時(shí)，超聲波探傷根據(jù)CCS的相關(guān)要求，鑄鋼件超聲波檢測(cè)時(shí)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(cè)，超聲波掃查應(yīng)采用1MHZ-4MHZ(通常2MHz)的，應(yīng)合理選擇適合的，在平行截面處，應(yīng)選擇直用于探測(cè)耦合情況和材料的衰減情況,在機(jī)加工表面。應(yīng)選用雙晶直做25mm深度范圍的近表面檢查,在機(jī)加工。
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(jiàn)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?。?4°）時(shí)的離心鑄造。立式離心鑄造：鑄型的軸線處于垂直狀態(tài)時(shí)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(yīng)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(dòng)機(jī)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(diǎn)：用離心鑄造生產(chǎn)空心體鑄件。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。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(wú)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(wú)損探傷中的使用◆鑄鋼件缺陷的修補(bǔ)通過(guò)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(wàn)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。
鑄件后鑄型即損壞，必須重新造型，所以砂型鑄造的生產(chǎn)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(chǎn)生沖砂、夾砂、氣孔等缺陷。2.熔模鑄造用蠟料做模樣時(shí)，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(wú)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(zhì)材料來(lái)制造，故常將熔模鑄造稱為“失蠟鑄造”。可用熔模鑄造法生產(chǎn)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(diǎn)：尺寸精度較高。一般可達(dá)CT4-6（砂型鑄造為CT10~1。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。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(wú)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。
防止：爐料要妥善，表面要清潔；爐缸、前爐、出鐵口、出鐵槽、澆包必須烘干；澆注溫度；不使用鋁量過(guò)高的廢鋼；適當(dāng)型砂的水分、控制煤粉加入量，扎通氣孔等。13.縮松、疏松分散、的縮孔，帶有樹枝關(guān)結(jié)晶的稱縮松，比縮松更的稱疏松。常出現(xiàn)在熱世部位。產(chǎn)生原因：鐵水中碳、硅含量過(guò)低，收縮大；澆注速度太快、澆注溫度過(guò)高，使得液態(tài)收縮大；澆注、冒口設(shè)計(jì)不當(dāng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)順序凝固；冒口太小，補(bǔ)縮不充分。防止：控制鐵水的化學(xué)成分在規(guī)定范圍內(nèi)；澆注速度和澆注溫度；改進(jìn)澆冒口，利用順序凝固；加大冒口體積，保證充分補(bǔ)縮。14.反白口鑄件斷口內(nèi)部出現(xiàn)白口組織，邊緣部分出現(xiàn)灰口。產(chǎn)生原因：碳、硅含量較高的鐵。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?？墒∪バ托尽沧⒑兔翱?；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。
陜西ZG3Cr18Mn12Si2N鑄鋼件鋼管 本次焊補(bǔ)選擇藥芯焊絲E501T-1(THY-51B)，直徑φ1.2mm，焊接參數(shù)焊接參數(shù)應(yīng)按照批準(zhǔn)的WPS進(jìn)行選擇，本次焊接參數(shù)控制為:直流反接，電流220-280A，鑄鋼件一般采用二氧化硅含量大于96%。含泥量小于2%，耐火度度高于1580℃的硅砂，小型鑄鋼件可用天然硅砂，大中型鑄鋼件宜采用石英巖砂或人造硅砂，有時(shí)為了解決型砂的高溫性問(wèn)題，采用鎂砂，鉻鐵礦砂等耐火材料配制面砂，或在普通鑄型型腔表面涂刷鉻鐵礦砂粉。鋯英石粉等快干涂料，以防止鑄件產(chǎn)生粘砂等缺陷，鑄鋼件濕型砂常用膨潤(rùn)或普通粘土作為粘結(jié)劑，其加入量一般為9%--11%，目前很多工廠采用活化膨潤(rùn)土或天然鈉基膨潤(rùn)土，以型砂的熱濕拉強(qiáng)度或抗夾。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。刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振動(dòng)造型。在負(fù)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(yù)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(xì)化晶粒，對(duì)NiCrMoV鋼的測(cè)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(shí)，盡量鋼液的澆注溫度，對(duì)0.19%C的碳鋼，在1550℃時(shí)澆注比在1600℃時(shí)澆注，其抗熱裂能力幾乎高一倍。(2)對(duì)于薄壁鑄件，宜采用較高的澆注速度，如對(duì)某鑄鋼件，重量為125Kg，壁厚為15mm，澆注時(shí)間為14秒時(shí)不出現(xiàn)熱裂,至40秒就觀察到裂。
