鑄造的定義:是將金屬澆鑄到與零件形狀相適應(yīng)的鑄造空腔中,待其冷卻凝固后,具有一定形狀、尺寸和性能金屬零件毛坯的成型。常見的鑄造有砂型鑄造和精密鑄造,詳細的分類如下表所示。砂型鑄造:砂型鑄造——在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造。鋼、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造。由于砂型鑄造所用的造型材料價廉易得,鑄型制造簡便,對鑄件的單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)均能適應(yīng),長期以來,一直是鑄造生產(chǎn)中的基本工藝。精密鑄造:精密鑄造是用精密的造型鑄件工藝的總稱。它的產(chǎn)品精密、復(fù)雜、接近于零件后形狀,可不加工或很少加工就直接使用,是一種近凈形成形的先進工藝。常用的鑄造及其優(yōu)缺點1.普通砂型鑄造制造砂型的基本原材料是鑄造砂和型砂粘結(jié)。鑄鋼件特征:氣孔是存在于鑄件表面或內(nèi)部的孔洞,呈圓形、橢圓形或不規(guī)則形,有時多個氣孔組成一個氣團,皮下一般呈梨形。嗆孔形狀不規(guī)則,且表面粗糙,氣窩是鑄件表面凹進去一塊,表面較。明孔外觀檢查就能發(fā)現(xiàn),皮下氣孔經(jīng)機械加工后才能發(fā)現(xiàn)。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(fēng)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。
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(fù)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。形成原因:1、模具預(yù)熱溫度太低,金屬經(jīng)過澆注時冷卻太快。2、模具排氣設(shè)計不良,氣體不能通暢。3、涂料不好,本身排氣性不佳,甚至本身揮發(fā)或分解出氣體。4、模具型腔表面有孔洞、凹坑,金屬注入后孔洞、凹坑處氣體迅速壓縮金屬,形成嗆孔。ZG35Cr26Ni12方形爐底板5、模具型腔表面銹蝕,且未清理干凈。6、原材料(砂芯)存放不當,使用前未經(jīng)預(yù)熱。7、脫氧劑不佳,或用量不夠或操作不當?shù)取?
對黑色合金鑄件,也只限于形狀較簡單的中、小鑄件。5.低壓鑄造低壓鑄造是指使金屬在較低壓力(0.02~0.06MPa)作用下充填鑄型,并在壓力下結(jié)晶以形成鑄件的。低壓鑄造工藝原理圖:1—保溫室2—坩堝3—升液管4—貯氣罐5—鑄型低壓鑄造的工作原理下圖所示。把熔煉好的金屬液倒入保溫坩堝,裝上密封蓋,升液導(dǎo)管使金屬液與鑄型相通,鎖緊鑄型,地向坩堝爐內(nèi)通入干燥的壓縮空氣,金屬液受氣體壓力的作用,由下而上沿著升液管和澆注充滿型腔,并在壓力下結(jié)晶,鑄件成型后撤去坩堝內(nèi)的壓力,升液管內(nèi)的金屬液降回到坩堝內(nèi)金屬液面。開啟鑄型,取出鑄件。低壓鑄造示意圖優(yōu)點:澆注時金屬液的上升速度和結(jié)晶壓力可以調(diào)。防止:1、模具要充分預(yù)熱,涂料(石墨)的粒度不宜太細,透氣性要好。2、使用傾斜澆注澆注。3、原材料應(yīng)存通風(fēng)干燥處,使用時要預(yù)熱。5、澆注溫度不宜過高。
江蘇ZG35Cr26Ni12鑄鋼件方形爐底板特征:縮孔是鑄件表面或內(nèi)部存在的一種表面粗糙的孔,輕微縮孔是許多分散的小縮孔,即縮松,縮孔或縮松處晶粒。常發(fā)生在鑄件內(nèi)澆道附近、冒口、厚大部位,壁的厚薄轉(zhuǎn)接處及具有大平面的厚薄處。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。
ZG35Cr26Ni12方形爐底板形成原因:1、模具工作溫度控制未達到定向凝固要求。2、涂料選擇不當,不同部位涂料層厚度控制不好。3、鑄件在模具中的位置設(shè)計不當。4、澆冒口設(shè)計未能達到起充分補縮的作用。5、澆注溫度過低或過高。
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(xué)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。:1、磨具溫度。2、涂料層厚度,涂料噴灑要均勻,涂料脫落而補涂時不可形成局部涂料堆積現(xiàn)象。3、對模具進行局部加熱或用絕熱材料局部保溫。4、熱節(jié)處鑲銅塊,對局部進行激冷。5、模具上設(shè)計散熱片,或通過水等加速局部地區(qū)冷卻速度,或在模具外,噴霧。6、用可拆缷激冷塊,輪流安型,避免連續(xù)生產(chǎn)時激冷塊本身冷卻不充分。7、模具冒口上設(shè)計加壓裝置。8、澆注設(shè)計要準確,選擇適宜的澆注溫度。
(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(yīng)用前景的金屬成形技術(shù),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(fù)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(fù)位,可內(nèi)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(chǎn)生,便于實現(xiàn)機械化,自動化,應(yīng)用:可用于生產(chǎn)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(jié)組合成模型。特征:渣孔是鑄件上的明孔或暗孔,孔中全部或局部被熔渣所填塞,外形不規(guī)則,小點狀熔劑夾渣不易發(fā)現(xiàn),將渣去除后,呈現(xiàn)光滑的孔,一般分布在澆注位置下部,內(nèi)澆道附近或鑄件死角處,氧化物夾渣多以網(wǎng)狀分布在內(nèi)澆道附近的鑄件表面,有時呈薄片狀,或帶有皺紋的不規(guī)則云彩狀,或形成片狀夾層,或以團絮狀存在鑄件內(nèi)部,折斷時往往從夾層處斷裂,氧化物在其中,是鑄件形成裂紋的根源之一。
含氫量過高;爐料中帶入的鉻等白口形成元素過多;元素偏析嚴重;防止:控制化學(xué)成分、碳、硅含量不宜過高;爐襯、包襯要烘干;型砂水分不宜過高;加強爐料,帶入白口化元素。圖15坡口檢查焊接前預(yù)熱規(guī)范要求碳鋼和碳錳鋼鑄鋼件應(yīng)根據(jù)其化學(xué)成分,缺陷的大小和位置進行預(yù)熱,如果擬補焊的是重大缺陷,則在補焊前,鑄鋼件應(yīng)進行細化晶粒處理,本次焊補屬于重大缺陷焊補,焊補前對缺陷部位進行局部火焰預(yù)熱4h后。在坡口附近70mm范圍內(nèi)測溫,150-200℃開始焊接,焊材規(guī)格鑄鋼件缺陷的焊補應(yīng)采用經(jīng)認可的低氫型焊接材料,其焊縫的熔敷金屬應(yīng)具有不低于鑄鋼件母材規(guī)定的力學(xué)性能,在實際操作時,應(yīng)按照焊接工藝評定WPS進行選。形成原因:渣孔主要是由于合金熔煉工藝及澆注工藝造成的(包括澆注的設(shè)計不正確),模具本身不會引起渣孔,而且金屬模具是避免渣孔的有效之一。
:1、澆注設(shè)置正確或使用鑄造纖維過濾網(wǎng)。2、采用傾斜澆注。3、選擇熔劑,嚴格控制品質(zhì)。
否則稱為[冷軋"。壓延是金屬加工中常用的手段,壓力鑄造的實質(zhì)是在高壓作用下,使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填壓鑄型(壓鑄模具)型,隨著時間,兩側(cè)逐漸凝固會產(chǎn)生收縮應(yīng)力,兩側(cè)的應(yīng)力會在此缺陷位置集中,但由于鑄件溫度較高。并無較度,在應(yīng)力拉扯情況下,容易開裂,再者,若此位置再有夾砂之類的缺陷,便有了裂紋源,在應(yīng)力集中的情況下,更容易產(chǎn)生熱裂紋,為了避免此位置再次出現(xiàn)裂紋,在后續(xù)的產(chǎn)品生產(chǎn)中在此位置割筋,割筋冷卻速度較快。在一定的時間內(nèi)便會具有較高的強度,可以有效由于應(yīng)力過大產(chǎn)生裂紋的傾向,型腔清潔程度,裂紋源,在此改進措施下,該系列船后續(xù)產(chǎn)品在該位置未再次產(chǎn)生裂紋,控。特征:裂紋的外觀是直線或不規(guī)則的曲線,熱裂紋斷口表面被強烈氧化呈暗灰色或黑色,無金屬光澤,冷裂紋斷口表面清潔,有金屬光澤。一般鑄件的外裂直接可以看見,而內(nèi)裂則需借助其他才可以看到。裂紋常常與縮松、夾渣等缺陷有聯(lián)系,多發(fā)生在鑄件尖角內(nèi)側(cè),厚薄斷面交接處,澆冒口與鑄件連接的熱節(jié)區(qū)。
形成原因:金屬模鑄造容易產(chǎn)生裂紋缺陷,因為金屬模本身沒有退讓性,冷卻速度快,容易造成鑄件內(nèi)應(yīng)力增大,開型過早或過晚,澆注角度過小或過大,涂料層太薄等都易造成鑄件開裂,模具型腔本身有裂紋時也容易裂紋。故在生產(chǎn)長管形鑄件時可大幅度地金屬充型能力,鑄件致密度高,氣孔,夾渣等缺陷少,力學(xué)性能高,便于制造筒,套類復(fù)合金屬鑄件,用于生產(chǎn)異形鑄件時有一定的局限性,鑄件內(nèi)孔直徑不準確,內(nèi)孔表面比較粗糙,較差。加工余量大,鑄件易產(chǎn)生比重偏析,應(yīng)用:離心鑄造早用于生產(chǎn)鑄管,在冶金,礦山,交通,排灌機械,,汽車等行業(yè)中均采用離心鑄造工藝,來生產(chǎn)鋼,鐵及非鐵碳合金鑄件,其中尤以離心鑄鐵管,內(nèi)燃機缸套和軸套等鑄件的生產(chǎn)為普遍。(6)金屬型鑄造(gritycasting)金屬型鑄造:指液態(tài)金屬在重力作用下充填金屬鑄型并在型中冷卻凝固而鑄件的一種成型,優(yōu)點:金屬型的熱導(dǎo)率和熱容量大,冷卻速。
它是成形軋制(縱軋)的一種特殊形式,鍛造是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力,并在壓力下成型和凝固而鑄件的,低壓鑄造在低壓氣體作用下使液態(tài)金屬充填鑄型并凝固成鑄件的鑄造,低壓鑄造初主要用于鋁合金鑄件的生產(chǎn)。以后進一步擴展用途,生產(chǎn)熔點高的銅鑄件,鐵鑄件和鋼鑄件,離心鑄造是將金屬注入高速的鑄型內(nèi),使金屬液在離心力的作用下充滿鑄型和形成鑄件的技術(shù)和,離心鑄造所用的鑄型,根據(jù)鑄件形狀,尺寸和生產(chǎn)批量不同??蛇x用非金屬型(如砂型,殼型或熔模殼型),金屬型或在金屬型內(nèi)敷以涂料層或樹脂砂層的鑄型,消失模鑄造是把與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結(jié)組合成模型簇,刷涂耐火涂料并烘干后。:1、應(yīng)注意鑄件結(jié)構(gòu)工藝性,使鑄件壁厚不均勻的部位均勻過渡,采用的圓角尺寸。2、涂料厚度,盡可能使鑄件各部分達到所要求的冷卻速度,避免形成太大的內(nèi)應(yīng)力。3、應(yīng)注意金屬模具的工作溫度,模具斜度,以及適時抽芯開裂,取出鑄件緩冷。
毛坯的的成形工藝,應(yīng)用:汽車的發(fā)動機氣缸體,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優(yōu)點: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:工序繁雜,費用較高應(yīng)用:適用于生產(chǎn)形狀復(fù)雜,精度要求高,或很難進行其它加工的小型零件,如渦輪發(fā)動機的葉片等,(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。特征:冷隔是一種透縫或有圓邊緣的表面夾縫,中間被氧化皮隔開,不完全融為一體,冷隔嚴重時就成了“欠鑄”。冷隔常出現(xiàn)在鑄件頂部壁上,薄的水平面或垂直面,厚薄壁連接處或在薄的助板上。
所以對砂型四周和底部的出氣孔的位置和距離一定要按照規(guī)定來制作。底部的出氣孔在烘烤以后要用型砂塞好,它們的作用就是在澆注中讓砂型產(chǎn)生的氣體順利的去,如果這些氣體不暢極易鉆入已經(jīng)充滿砂型的鋼水之中造成鑄件氣孔,澆注環(huán)節(jié)也是一個非常重要的節(jié)點,現(xiàn)在用的熱風(fēng)烘烤是一個很好的。熱風(fēng)一定要從澆口里吹入,這樣會把耐火磚面的潮氣趕走,如果從冒口里吹熱風(fēng),橫澆口里濕氣無法趕走鋼水進入時會帶進鑄件里,澆注前30分鐘內(nèi)才能拿掉熱風(fēng),不能時間太長,否則降溫又是一個吸潮的了,控制澆注溫度對氣孔的產(chǎn)生也是很重要的因素之一。溫度對侵入性氣孔和析出性氣孔的的有著非常重要的意義,以前很少做的鑄件探傷檢驗現(xiàn)在成了家常便。形成原因:1、金屬模具排氣設(shè)計不合理。2、工作溫度太低。3、涂料品質(zhì)不好(人為、材料)。4、澆道開設(shè)的位置不當。5、澆注速度太慢等。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(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。
:1、正確設(shè)計澆道和排氣。2、大面積薄壁鑄件,涂料不要太薄,適當加厚涂料層有利于成型。3、適當模具工作溫度。4、采用傾斜澆注。5、采用機械震動金屬模澆注。
江蘇ZG35Cr26Ni12鑄鋼件方形爐底板特征:在鑄件表面或內(nèi)部形成相對規(guī)則的孔洞,其形狀與砂粒的外形一致,剛出模時可見鑄件表面鑲嵌的砂粒,可從中掏出砂粒,多個砂眼同時存在時,鑄件表面呈桔子皮狀。
而應(yīng)采用雙晶直或斜。相控陣超聲檢測技術(shù)(PAUT)的使用PAUT技術(shù)也被用于32.5萬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)定的聚焦法則對陣列各個單元在發(fā)射或接收聲波時施加不同的時間(或電壓),通過波束形成實現(xiàn)檢測聲束的。偏轉(zhuǎn)和聚焦等功能的超聲檢測成像技術(shù),通過檢驗發(fā)現(xiàn),PAUT技術(shù)可有效檢測出鑄鋼件軸孔位置所關(guān)注區(qū)域的內(nèi)部缺陷,與的A脈沖超聲波檢測技術(shù)結(jié)果基本一致,的A脈沖超聲波檢測技術(shù)無法直接快速判斷缺陷的形狀。需要與試塊進行對比,且探傷結(jié)果無法數(shù)字化儲存,使用PAUT技術(shù)C掃描成像的缺陷檢測,可以更加準確的判斷缺陷的形狀,鑄件結(jié)構(gòu)方面鑄件的形狀與尺。形成原因:由于砂芯表面掉下的砂粒被銅液包裹存在與鑄件表面而形成孔洞。1、砂芯表面強度不好,燒焦或沒有完全固化。2、砂芯的尺寸與外模不符,合模時壓碎砂芯。3、模具蘸了有砂子污染的石墨水。4、澆包與澆道處砂芯相掉下的砂隨銅水沖進型腔。
:1、砂芯制作時嚴格按工藝生產(chǎn),檢查品質(zhì)。2、砂芯與外模的尺寸相符。3、是墨水要及時清理。4、避免澆包與砂芯。5、下砂芯時要吹干凈模具型腔里的砂子。煤粉在型砂中的作用和應(yīng)用鑄鐵件濕型砂里常加入一定量的煤粉。故有人稱這種型砂為煤粉砂,加入煤粉主要是為了鑄鐵件的表面,防止鑄件產(chǎn)生粘砂,夾砂等缺陷,其作用原理目前有以下幾種看法:1.煤粉受熱產(chǎn)生大量的還原性氣體,防止鐵液被氧化,或防止金屬氧化物與造型材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。2.煤粉在高溫液態(tài)金屬熱作用下產(chǎn)生大量的氣體,使金屬液與鑄型材料之間和囪??紫吨械臍怏w壓力猛增,有效地防止液態(tài)金屬的滲入,3.煤粉受熱軟化,結(jié)焦變成膠質(zhì)體,堵塞或砂粒的孔隙,使液態(tài)金屬難以滲入。4.煤粉中的揮發(fā)分在400℃以上的還原性下裂解成光亮碳,它是一種微晶碳或不定型石墨,不被鐵液及其他氧化物,就會形成熱。