產(chǎn)品詳情
可以幫助驗(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流程工藝和短流程工藝,其中長流程工藝以鐵礦石,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。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。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。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。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)。
江蘇3Cr24Ni7N鑄鋼件托輥?zhàn)?/strong>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。。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(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。推動(dòng)金屬液通過鵝頸管進(jìn)入型腔。金屬液凝固后,壓鑄模具打開,取出鑄件,完成一個(gè)壓鑄循環(huán)。壓鑄工藝流程圖優(yōu)點(diǎn):產(chǎn)品好。鑄件尺寸精度高,一般相當(dāng)于6~7級(jí),甚至可達(dá)4級(jí);表面光潔度好,一般相當(dāng)于5~8級(jí);強(qiáng)度和硬度較高,強(qiáng)度一般比砂型鑄造25~30%,但延伸率約70%;尺寸,互換性好;可壓鑄薄壁復(fù)雜的鑄件;生產(chǎn)效率高。機(jī)器生產(chǎn)率高,例如國產(chǎn)JⅢ3型冷空壓鑄機(jī)平均八小時(shí)可壓鑄600~700次,小型熱室壓鑄機(jī)平均每八小時(shí)可壓鑄3000~7000次;壓鑄型壽命長,一付壓鑄型,壓鑄鐘合金,壽命可達(dá)幾十萬次,甚至上百萬次;易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化;經(jīng)濟(jì)效果優(yōu)良。由于壓鑄件尺寸,表泛光潔等優(yōu)點(diǎn)。一般不再進(jìn)行機(jī)械加工而直接使。
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??;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。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。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、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。
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,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。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。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(yán)重,或重口太小,補(bǔ)縮不好;鑄件在清理、運(yùn)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(jì)冒口;鑄件在清理、運(yùn)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(jī)械加工時(shí)才能被發(fā)現(xiàn)。產(chǎn)生原因:小爐料、銹蝕嚴(yán)重或帶有油污,使鐵水含氣量太多、氧化嚴(yán)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(jī)物較多,使?jié)沧r(shí)產(chǎn)生大量氣體且不易排。
結(jié)疤的能力。為了型砂的韌性和表面風(fēng)干強(qiáng)度,常加入適量的桐油或糊精粘結(jié)劑,為了鑄型的表面強(qiáng)度,可在鑄型表面噴涂糖漿,紙漿廢液或水玻璃溶液,但噴涂后應(yīng)停放一段時(shí)間或烘干后再合型澆注,需要使用型芯和型腔進(jìn)行組合造型。為了支撐巨大的型芯,需要使用型芯撐來連接型芯和型腔,型芯撐的融合問題需要在后續(xù)檢驗(yàn)時(shí)特別注意,在檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),鑄鋼件常見的缺陷有:裂紋,氣孔,夾砂,夾雜,縮孔,疏松,內(nèi)冷鐵未熔合,型芯撐未熔合等,容易出現(xiàn)缺陷的位置:圓弧過渡部位。澆冒口,鑄造工藝?yán)钐帲瑠A渣夾砂部位,有氣割和碳弧氣刨痕跡處,焊補(bǔ)修復(fù)處,使用中有可能承受高應(yīng)力部位,圖4表面冷裂紋圖5表面熱裂紋裂紋分為熱裂紋和冷裂。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。產(chǎn)生原因:緊實(shí)度不夠或不勻;面砂強(qiáng)度不夠、或型砂水分過高;液態(tài)金屬壓頭過大、澆注速度太快。防止:鑄型緊實(shí)度、避免局部過松;混砂工藝、控制水分,型砂強(qiáng)度;液態(tài)金屬的壓頭、澆注速度。7.抬箱鑄件在分型面處有大面積的披縫,使鑄型外形尺寸發(fā)生變化。抬箱過大,造成跑火——鐵水自分型面外溢,嚴(yán)重時(shí)造成澆不足缺陷。產(chǎn)生原因:砂箱未緊固、壓鐵不夠或去除壓鐵過早;澆注過快,沖擊力過大;模板翅曲。防止:壓鐵重量,特鐵水凝固后再去除壓鐵;澆包位置,澆注速度;修正模板。8.掉砂鑄件表面上出現(xiàn)的塊狀金屬突起物,其外形與掉落的砂塊很相似。在鑄件其它部位,則往往出現(xiàn)砂眼或殘缺。產(chǎn)生原因:模樣上有深而小的凹。
可省去型芯、澆注和冒口;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。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。造型操作控制對(duì)氣孔的產(chǎn)生也有至關(guān)重要的作用,要嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程中的一些東西,工藝對(duì)一些常規(guī)產(chǎn)品的操作細(xì)節(jié)不做專門的要求,這種情況是完全可以避免的。前面說的所有問題及解決辦法都需要每一個(gè)參與這項(xiàng)工作的員工認(rèn)真對(duì)待才行,因?yàn)檫@些問題已經(jīng)不簡(jiǎn)單的是一個(gè)產(chǎn)品問題了,在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)如此激烈的,產(chǎn)品已經(jīng)直接關(guān)乎到企業(yè)的生存了,任何影響產(chǎn)品的問題都是大問題。必須要引起有關(guān)部門的注意了,只要我們起來就沒有解決不了的困難,所有的問題也就不是問題了,砂型鑄造是鑄造工藝的主要,約占整個(gè)鑄件生產(chǎn)的80%,砂型鑄造,按粘結(jié)劑材料分類,可分為粘土砂鑄造,樹脂砂鑄造和水玻璃砂鑄造等3大類。這3種工藝均適用于鑄鋼件的生。
江蘇3Cr24Ni7N鑄鋼件托輥?zhàn)?/strong> 鑄鋼件的缺陷按照修補(bǔ)程度分級(jí)可分為大焊補(bǔ),小焊補(bǔ),修飾性焊補(bǔ)和不必焊補(bǔ)的修理,當(dāng)檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí),應(yīng)按照規(guī)范的要求對(duì)缺陷進(jìn)行分級(jí),熔模鑄造又稱失蠟鑄造,精密鑄造,包括壓蠟。修蠟,組樹,沾漿,熔蠟,澆鑄金屬液及后處理等工序,失蠟鑄造是用蠟制作所要鑄成零件的蠟?zāi)?,然后蠟?zāi)I贤恳阅酀{,這就是泥模,泥模晾干后,在焙燒成陶模,一經(jīng)焙燒,蠟?zāi)H咳刍魇В皇L漳?,一般制泥模時(shí)就留下了澆注口。再從澆注口灌入金屬熔液,冷卻后,所需的零件就制成了,模鍛是在模鍛設(shè)備上利用模具使毛坯成型而鍛件的鍛造,根據(jù)設(shè)備不同,模鍛分為錘上模鍛,曲柄壓力機(jī)模鍛,平鍛機(jī)模鍛,壓力機(jī)模鍛等,輥鍛是材料在一對(duì)反向模具的作用下產(chǎn)生塑性變形所需鍛件或鍛坯的塑性成形工。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。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土粉,瀝青膨潤土粉,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)。