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(xì)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(jià)廉易得，鑄型制造簡(jiǎn)便，對(duì)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(zhǎng)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(jìn)工藝。常用的鑄造及其優(yōu)缺點(diǎn)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。收得率,簡(jiǎn)化了工序，免除造型及其它工序，因而減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度,所需生產(chǎn)面積也大為,連續(xù)鑄造生產(chǎn)易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)，根據(jù)碳鋼的型號(hào)選擇合理的澆注溫度，一般澆注溫度在1540℃-1580℃(澆包內(nèi)鋼水溫度)之間。(2)就澆注速度而言，在保證型的氣體順暢的條件下，對(duì)要求同時(shí)凝固的鑄件可采用較高澆注速度，對(duì)要求實(shí)現(xiàn)順序凝固的鑄件，盡可能采用較低的澆注速度，(3)就澆注操作要求而言一般需要按照以下幾點(diǎn)來遵守:a。澆注大，中型鑄鋼件，鋼水要在鋼包內(nèi)靜置1min-2min后進(jìn)行澆注,b，澆注后待鑄件凝固完畢，要及時(shí)卸除壓鐵和箱卡，以鑄件收縮阻力，避免鑄件產(chǎn)生裂紋缺陷，嚴(yán)禁使用單晶直探。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。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。
山東ZG30Ni35Cr15鑄鋼件彎管常采用的鑄件內(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(zhǎng)。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。。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。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(shì)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。
產(chǎn)生原因：型砂表面強(qiáng)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(shí)間過長(zhǎng)，風(fēng)干后表面強(qiáng)度；鑄型在合箱時(shí)或搬運(yùn)中損壞；合箱時(shí)型內(nèi)浮砂未干凈，合箱后澆口杯沒蓋好，碎砂掉進(jìn)鑄型。防止：型砂中粘士含量、及時(shí)補(bǔ)加新砂，型砂表面強(qiáng)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(shí)間；合箱或搬運(yùn)鑄型時(shí)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。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。刷涂料：為保護(hù)金屬型和方便排氣，通常在金屬型表面噴刷耐火涂料層，以免金屬型直接受金屬液沖蝕和熱作用。因?yàn)橥苛蠈雍穸瓤梢愿淖冭T件各部分的冷卻速度，并有利于金屬型中的氣體。澆注不同的合金，應(yīng)噴刷不同的涂料。如鑄造鋁合金件，應(yīng)噴刷由氧化鋅粉、滑石粉和水玻璃制成的涂料；對(duì)灰鑄鐵件則應(yīng)采用由石墨粉、滑石粉、耐火粘土粉及桃膠和水組成的涂料。澆注：金屬型的導(dǎo)熱性強(qiáng)，因此采用金屬鑄型時(shí)，合金的澆注溫度應(yīng)比采用砂型高出20～30℃。一般的，鋁合金為680℃～740℃；鑄鐵為1300℃～1370℃；錫青銅為1100～1150℃。薄壁件取上限，厚壁件取下限。鑄鐵件的壁厚不小于15mm，以防白口組織。開型：開型愈。
所以對(duì)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(gè)非常重要的節(jié)點(diǎn)，現(xiàn)在用的熱風(fēng)烘烤是一個(gè)很好的。熱風(fēng)一定要從澆口里吹入，這樣會(huì)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(jìn)入時(shí)會(huì)帶進(jìn)鑄件里，澆注前30分鐘內(nèi)才能拿掉熱風(fēng)，不能時(shí)間太長(zhǎng)，否則降溫又是一個(gè)吸潮的了，控制澆注溫度對(duì)氣孔的產(chǎn)生也是很重要的因素之一。溫度對(duì)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(yàn)現(xiàn)在成了家常便。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。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。
修改冒口和冒口頸尺寸，做出冒口頸敲斷面，正確打澆冒口的方向。4.粘砂和表面粗糙粘砂是一種鑄件表面缺陷，為鑄件表面粘附著難以的砂粒；如鑄件經(jīng)砂粒后出現(xiàn)凹凸不平的不光滑表面，稱表面粗糙。產(chǎn)生原因：砂粒太粗、砂型緊實(shí)度不夠；型砂中水分太高，使型砂不易緊實(shí)；澆注速度太快、壓力過大、溫度過高；型砂中煤粉太少；模板烘溫過高，表面型砂干枯；或模板烘溫過低，型砂粘附在模板上。防止：在透氣性足夠的情況下，使用較細(xì)原砂，并適當(dāng)型砂緊實(shí)度；保證型砂中的有效煤粉含量；嚴(yán)格控制砂水分；改進(jìn)澆注，改進(jìn)澆注操作、澆注溫度；控制模板烘烤溫度，一般與型砂溫度相等或略高。5.砂眼在鑄件內(nèi)部或表面充塞有型砂的孔。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?？梢詭椭?yàn)船師在檢驗(yàn)中關(guān)注產(chǎn)品易出現(xiàn)的問題，更好地把控產(chǎn)品，以32.5萬噸礦砂船的掛舵臂鑄鋼件為例，其生產(chǎn)工序繁多，主要分為鋼水冶煉和鑄造兩大步驟。鋼水冶煉工藝主要有長(zhǎng)流程工藝和短流程工藝，其中長(zhǎng)流程工藝以鐵礦石，焦炭等為原料，采用燒結(jié)爐，高爐和轉(zhuǎn)爐等設(shè)備進(jìn)行煉鋼,短流程工藝以廢鋼為主要原料，利用電爐設(shè)備進(jìn)行煉鋼，目前，船級(jí)社(CCS)認(rèn)可的國內(nèi)各大型鑄造企業(yè)鋼水冶煉工藝以短流程工藝為主(電弧爐(EAF)+鋼包精煉(LF)處理)。本文所列掛舵臂鑄鋼件的鋼水也采用短流程工藝冶煉，工藝步驟如圖1所示，圖1掛舵臂冶煉工藝流程圖鑄造則為水玻璃砂型鑄造，鋼水溫度高砂型受熱大發(fā)氣量會(huì)增大，鋼水溫度高吸氣量會(huì)增。
壓鑄為CT5~7）；可以金屬材料的利用率。熔模鑄造能顯著產(chǎn)品的成形表面和配合表面的加工量，節(jié)省加工臺(tái)時(shí)和刃具材料的消耗；能限度地毛坯與零件之間的相似程度，為零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來很大方便。鑄造形狀復(fù)雜的鑄件熔模鑄造能鑄出形狀十分復(fù)雜的鑄件，也能鑄造壁厚為0.5mm、重量小至1g的鑄件，還可以鑄造組合的、整體的鑄件；不受合金材料的。熔模鑄造法可以鑄造碳鋼、合金鋼、球墨鑄鐵、銅合金和鋁合金鑄件，還可以鑄造高溫合金、鎂合金、鈦合金以及等材料的鑄件。對(duì)于難以鍛造、焊接和切削加工的合金材料，特別適宜于用精鑄鑄造；生產(chǎn)靈活性高、適應(yīng)性強(qiáng)熔模鑄造既適用于大批量生產(chǎn)，也適用小批量生產(chǎn)甚至單件生。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。這也給掛舵臂鑄鋼件制造中的控制，缺陷檢測(cè)和修復(fù)提出了更高的要求，◆大型鑄鋼件工藝及常見缺陷分析進(jìn)行掛舵臂鑄鋼件產(chǎn)品檢驗(yàn)時(shí)。無砂芯，了加工時(shí)間,無分型面，設(shè)計(jì)靈活，度高,清潔生產(chǎn)，無污染,和生產(chǎn)成本，應(yīng)用:適合成產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的各種大小較精密鑄件，合金種類不限，生產(chǎn)批量不限，如灰鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)箱體，高錳鋼彎管等，(10)連續(xù)鑄造(continualcasting)連續(xù)鑄造:是一種先進(jìn)的鑄造。其原理是將熔融的金屬，不斷澆入一種叫做結(jié)晶器的特殊金屬型中，凝固(結(jié)殼)了的鑄件，連續(xù)不斷地從結(jié)晶器的另一端拉出，它可任意長(zhǎng)或特定的長(zhǎng)度的鑄件，由于金屬被迅速冷卻，結(jié)晶致密，組織均勻，機(jī)械性能,節(jié)約金。
山東ZG30Ni35Cr15鑄鋼件彎管 (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(dòng)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(jiǎn)化和等優(yōu)點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)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(shí)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。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。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(jìn)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(yuǎn)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)澆道截面積小；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(dāng)碳、硅含量；鑄型中加強(qiáng)排氣，型砂中的煤粉，有機(jī)物加入量；上砂箱高度。2.未澆滿鑄件上部殘。
