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,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)。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(yīng)力。鑄件內(nèi)應(yīng)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(bào)廢。有各自的優(yōu)勢和劣勢，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，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(jié)晶，鑄件組織致密，輪廓清晰，表面光潔，力學(xué)性能較高，對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。因此，對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。內(nèi)外圓錐面，端面，溝槽，螺紋和回轉(zhuǎn)成形面等，所用主要是車刀，銑削加工銑削是將毛坯固定，用高速的銑刀在毛坯上走刀。切出需要的形狀和特，鑄造工藝流程見圖2，32.5萬噸礦砂船掛舵臂使用地坑組芯造型，鑄造工藝設(shè)計(jì)為平澆，見圖3，鑄件實(shí)體處于平躺狀態(tài)，選擇高度方向的對稱中分面為鑄件分型面，分為上，下型澆注，內(nèi)腔采用整體芯子。芯盒采用鋼骨架結(jié)構(gòu)，圖2掛舵臂鑄造工藝流程圖圖3掛舵臂澆注示意圖從生產(chǎn)工藝來看，掛舵臂鑄鋼件的生產(chǎn)工序較多，鋼水的，砂型的性能，造型緊實(shí)度控制，合箱時(shí)型腔控制，澆注溫度和速度，開箱溫度，熱處理控制等各個(gè)環(huán)節(jié)都會影響終的產(chǎn)品。掛舵臂形狀復(fù)雜，主體為薄壁長筒結(jié)構(gòu)，兩端分別連接厚大的下舵承和下舵鈕結(jié)。
山西ZG35Cr28Ni16鑄鋼件閘門板常采用的鑄件內(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)效同于結(jié)構(gòu)特征或拔模斜度小，起模時(shí)將砂型帶壞或震裂；緊實(shí)度不勻，鑄型局部強(qiáng)度不足；合箱、搬運(yùn)鑄型時(shí)，不小心使鑄型局部砂塊掉落。防止：模樣拔模斜度要、表面光潔；鑄型緊實(shí)度高且均勻；合箱、搬運(yùn)中，操作小心。9.錯(cuò)型（錯(cuò)箱）鑄件的一部分與另一部分在分型面的接縫處錯(cuò)開，發(fā)生相對位移，使鑄件外形與圖紙不相符合。產(chǎn)生原因：模樣制作不良，上下模沒有對準(zhǔn)或模樣變形；砂箱或模板定位不準(zhǔn)確，或定位銷松動(dòng)；造型機(jī)上零件磨損，例如正壓板下襯板、反壓板軸承的磨損等；澆注時(shí)用的套箱變形，搬運(yùn)、圍箱時(shí)不注意，使上下鑄型發(fā)生位移。防止：加強(qiáng)模板的檢查和修理；經(jīng)常檢查砂箱、模板的定位銷及銷孔、并合理地安裝；檢查造型機(jī)的有關(guān)零。。自然時(shí)效鑄件尺寸的效果比人工時(shí)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(shí)效來內(nèi)應(yīng)力。人工時(shí)效通 常指對鑄件進(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。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方，掛舵臂鑄鋼件是船舶上使用的重要結(jié)構(gòu)部件，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，截面不規(guī)則，是支撐和懸掛舵結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件，在使用中要受到較大的彎曲疲勞應(yīng)力，掛舵臂的好壞直接關(guān)系到整艘船舶的建造進(jìn)度和。并影響船舶整個(gè)壽命周期的航行安全，近年來，隨著32.5/40萬噸礦砂船，30.8萬噸油船及2.0/2.1萬箱集裝箱船的大量建造，船舶的大型化趨勢日益明顯，船舶的大型化也意味著掛舵臂鑄鋼件的大型化，以CCS檢驗(yàn)的32.5萬噸礦砂船掛舵臂鑄鋼件為例。單體粗加工交貨狀態(tài)下重量達(dá)到了205噸，所需總鋼水量達(dá)到330噸，使用多達(dá)4爐鋼水澆。
鑄件組織致密，力學(xué)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(dòng)強(qiáng)度，金屬型本身無透氣性，必須采用一定的措施導(dǎo)出型腔中的空氣和砂芯所產(chǎn)生的氣體,金屬型無退讓性，鑄件凝固時(shí)容易產(chǎn)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(chǎn)時(shí)，才能顯示出好的經(jīng)濟(jì)效果，應(yīng)用:金屬型鑄造既適用于大批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜的鋁合金，鎂合金等非鐵合金鑄件，也適合于生產(chǎn)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(nèi)的氣。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。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(chǎn)生熱裂紋，由于掛舵臂主體薄壁長筒的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。更容易判斷出缺陷的性質(zhì)，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(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在掛舵臂無損探傷中的使用◆鑄鋼件缺陷的修補(bǔ)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(qiáng)度，必須采用的手段對缺陷進(jìn)行處理，本部分基于在32.5萬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。
底部圓弧過渡，并經(jīng)MT檢驗(yàn)合格，焊接前焊補(bǔ)位置及周圍70mm范圍內(nèi)所有油污，銹等臟污，坡口清理完畢后測得坡口尺寸為470×120×60mm，現(xiàn)在使用鋼包精煉的單位不存在烘烤鋼包的問題。但是在大件碰爐澆鑄的時(shí)候還會存在一個(gè)鋼包烘烤問題，尤其是那些有段時(shí)間不用的鋼包，一定要烘烤到要求的溫度才行，否則鋼水中的卷入氣體是很多的，造型材料的控制也是一個(gè)非常重要的因素，石英砂的水分含量一定要在規(guī)定要求以下。水玻璃粘接劑的模數(shù)要符合工藝要求，石灰石砂的粉塵含量不能夠超過規(guī)定要求，回用廢砂的粉塵量超過規(guī)定以后應(yīng)該扔掉，所有這一切都是影響氣體產(chǎn)生和砂型排氣的因素，這些東西如果達(dá)不到要求要想解決氣孔問題那是不可能。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。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、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。
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。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(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。及時(shí)，磨損大的要更換；定期對套箱。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。
市場上的需求，國內(nèi)制造業(yè)產(chǎn)能過剩的情況越發(fā)凸顯出來，市場上僅有的一些訂貨除了價(jià)格競爭激烈到白刃，對于產(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。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。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、硅含量過低，收縮大；澆注速度太快、澆注溫度過高，使得液態(tài)收縮大；澆注、冒口設(shè)計(jì)不當(dāng)，無法實(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。
山西ZG35Cr28Ni16鑄鋼件閘門板 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(shí)，盡量鋼液的澆注溫度，對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(shí)間為14秒時(shí)不出現(xiàn)熱裂,至40秒就觀察到裂。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。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(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。
