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。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。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(duì)型壁和型芯的沖刷,鑄件的氣孔、夾渣等缺陷少,了鑄件的合格率;鑄件在壓力下結(jié)晶,鑄件組織致密、輪廓清晰、表面光潔,力學(xué)性能較高,對(duì)于大薄壁件的鑄造尤為有利;省去補(bǔ)縮冒口,金屬利用率到90%~98%;勞動(dòng)強(qiáng)度低,勞動(dòng)條件好,設(shè)備簡(jiǎn)易,易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。缺點(diǎn)及局限性:升液管壽命短,且在保溫中金屬液易氧化和產(chǎn)生夾渣。主要用來鑄造一些要求高的鋁合金和鎂合金鑄件,如氣缸體、缸蓋、曲軸箱和高速內(nèi)燃機(jī)的鋁等薄壁件。6.離心鑄造離心鑄造是將金屬液澆入的鑄型。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。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。
江蘇ZG45Cr28Ni48鑄鋼件工裝常采用的鑄件內(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)效及時(shí),磨損大的要更換;定期對(duì)套箱。脫箱后的鑄型在搬運(yùn)時(shí)要小心。在面澆注的砂型,應(yīng)該做一排砂型圍一排。10.灰口和麻點(diǎn)鑄件斷口呈灰黑色或出現(xiàn)黑色小點(diǎn),中心部位較多,邊部較少,金相觀察可見到片狀石墨。產(chǎn)生原因:鐵水化學(xué)成分不合要求,碳、硅含量過高;爐前孕育的鉍加入澆包內(nèi)過早或過遲,或是鉍量不足。防止:正確選擇化學(xué)成分,合理配料,使鐵水中碳、硅量在規(guī)定范圍內(nèi);鉍的加入量并嚴(yán)格爐前孕育工藝。11.裂紋(熱裂、冷裂)鑄件外部或內(nèi)部有穿透或透的裂紋。熱裂時(shí)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(chǎn)生原因:鐵水中碳、硅含苞欲放量過。。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。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,例如近年來國外有的工廠采用碳油膨潤(rùn)土粉,瀝青膨潤(rùn)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(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)。
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。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。有各自的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì),其生產(chǎn)優(yōu)缺點(diǎn)比較見表在我國,水玻璃砂工藝是生產(chǎn)鑄鋼件的主要型砂工藝種類,水玻璃砂具有明顯的優(yōu)勢(shì),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(duì)型壁和型芯的沖刷,了鑄件的合格率,鑄件在壓力下結(jié)晶,鑄件組織致密,輪廓清晰,表面光潔,力學(xué)性能較高,對(duì)于大薄壁件的鑄造尤為有利,省去補(bǔ)縮冒口,金屬利用率到90-98%,勞動(dòng)強(qiáng)度低。勞動(dòng)條件好,設(shè)備簡(jiǎn)易,易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化,應(yīng)用:以產(chǎn)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。
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。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。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。
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一對(duì)滾輪來為之賦形的,如果壓延時(shí),金屬的溫度超過其再結(jié)晶溫度,那么這個(gè)被稱為[熱軋。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。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)。
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(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(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)。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。是由設(shè)計(jì)者決定的,生產(chǎn)方無法改變,但是,對(duì)于園角的大小。壁厚過渡處的處理等,可以與有關(guān)設(shè)計(jì)部門協(xié)商,按照鑄造生產(chǎn)要求作適當(dāng)修改,與鑄鐵件相比,澆注鑄鋼件具有以下的特點(diǎn):澆注溫度高達(dá)1580℃以上,鋼液對(duì)鑄型的熱作用且時(shí)間長(zhǎng),一般采用底注包澆注,金屬液對(duì)鑄型的沖刷力大,鋼液易與造型材料發(fā)生相互作用。使鑄件產(chǎn)生氣孔,粘砂和夾砂等缺陷,因此,對(duì)鑄鋼件濕型砂的要求比鑄鐵件高,鑄鋼件濕型砂的含水量應(yīng)嚴(yán)格控制,一般為4¥--5%,面砂的透氣性應(yīng)大于100,背砂的透氣性應(yīng)在200以上,濕壓強(qiáng)度應(yīng)大于55千帕。鑄型的表面硬度應(yīng)在80-90.手工造型時(shí)型砂的緊實(shí)率控制在50%--55%,砂型鑄造是制造其零件。
江蘇ZG45Cr28Ni48鑄鋼件工裝 為使樹脂砂,尤其呋喃樹脂砂避免或熱裂,可采取以下幾個(gè)方面的措施:合金方面(1)控制鑄件的含硫量。宜在0.03%以下,并且避免鑄件中出現(xiàn)Ⅱ型硫化物,(鑄鋼件中的硫化物呈三種形態(tài),即Ⅰ型,Ⅱ型和Ⅲ型,其中Ⅱ型的硫化物沿晶界分布,呈斷續(xù)狀,容易引起鑄件熱裂,)通過錳硫比來改變硫的分布型態(tài),(2)對(duì)于碳鋼件。應(yīng)使S+P≤0.07%,因?yàn)榱蚺c磷的疊加作用,使熱裂傾向性,(3)用A1脫氧時(shí),應(yīng)將鋁的殘留量A1殘留控制≤0.1%,過高的A1殘量,有利于形成A12S3,甚至可能形成A1N,使鋼的斷口呈現(xiàn)[巖石狀"。大大鑄鋼件的抗熱裂能力,(4)使鋼的晶粒能細(xì)化,如在鋼液中加入稀土和硅鈣,因?yàn)樵诓僮饕?guī)程中已經(jīng)對(duì)那些基本的操作做出了詳細(xì)的規(guī)定及實(shí)施方。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。CO2氣體流量20-25L/min,焊接控制(1)焊接避開風(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渡。