液態金屬澆注到與零件形狀,尺寸相適應的鑄型型腔中,待其冷卻凝固,以毛坯或零件的生產,通常稱為金屬液態成形或鑄造,工藝流程:金屬→充型→凝固收縮→鑄件工藝特點:可生產形狀任意復雜的制件,特別是內腔形狀復雜的制件。適應性強,合金種類不受,鑄件大小幾乎不受,材料來源廣,廢品可重熔,設備低,廢品率高,表面較低,勞動條件差,鑄造分類:(1)砂型鑄造(sandcasting)砂型鑄造:在砂型中生產鑄件的鑄造。鐵和大多數有色合金鑄件都可用砂型鑄造,工藝流程:砂型鑄造工藝流程技術特點:適合于制成形狀復雜,特別是具有復雜內腔的毛坯,適應性廣,成本低,對于某些塑性很差的材料,如鑄。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變引起 體積變化等原因,不可避免的會在鑄件內產生內應力。鑄件內應力會使鑄件在存放、后 序加工及使用中產生裂紋或變形,鑄件的尺寸精度和使用性能,甚至使鑄件報廢。圓角區域及確定缺陷的范圍和位置時應選用適當角度的斜進行探傷,超聲波探傷的部位及驗收按照的要求進行,應特別注意澆冒口的位置及使用中可能會出現高應力的區域。由于單晶直存在近場盲區,在探測鑄鋼件近表面的缺陷(≤50mm)時,拉拔是用外力作用于被拉金屬的前端,將金屬坯料從小于坯料斷面的模孔中拉出,以相應的形狀和尺寸的制品的一種塑性加工,由于拉拔多在冷態下進行。因此也叫冷拔或冷拉,沖壓是靠壓力機和模具對板材,帶材,管材和型材等施加外力,使之產生塑性變形或分離,從而所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工,金屬注射成形(MetalInjectionMolding。簡稱MIM)是一種從塑料注射成形行業中引伸出來的新型粉末冶金近凈成形技。因此,對于有較大鑄造殘留應力的鑄件,尤其是形狀復雜的大型鑄件,應在機械加工 前進行內應力處理。鑄件在焊補時也會產生內應力,因此,焊補后的鑄件也應進行 內應力處理。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生的氣體順利的去,如果這些氣體不暢極易鉆入已經充滿砂型的鋼水之中造成鑄件氣孔,澆注環節也是一個非常重要的節點,現在用的熱風烘烤是一個很好的。熱風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,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分鐘內才能拿掉熱風,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在成了家常便。
河南ZG3Cr24Ni7SiNRe鑄鋼件舟皿常采用的鑄件內應力處理是自然時效和人工時效。自然時效是將鑄件 平穩地放置在空地上,一般放置6-18個月,好經過夏季和冬季。大型鑄鐵件,如床 身,機架等一般采用這種時效內外圓錐面,端面,溝槽,螺紋和回轉成形面等,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,鑄造工藝設計為平澆,見圖3,鑄件實體處于平躺狀態,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,內腔采用整體芯子。芯盒采用鋼骨架結構,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工藝來看,掛舵臂鑄鋼件的生產工序較多,鋼水的,砂型的性能,造型緊實度控制,合箱時型腔控制,澆注溫度和速度,開箱溫度,熱處理控制等各個環節都會影響終的產品。掛舵臂形狀復雜,主體為薄壁長筒結構,兩端分別連接厚大的下舵承和下舵鈕結。。自然時效鑄件尺寸的效果比人工時效好,但周 期長,因此中小鑄件、甚至大鑄件通常都采用人工時效來內應力。人工時效通 常指對鑄件進行內應力回火,即將鑄件加熱到塑性變形溫度范圍保持一段時間,使 鑄件各部位溫度均勻化,從而釋放鑄件內應力,使鑄件尺寸趨于,然后使鑄件在爐內 冷卻到彈性變形溫度范圍后出爐空冷。此外,振動時效作為一種鑄件內應力的 新工藝,由于其能耗和處理成本較低,且在內應力及保證鑄件尺寸性方面效果 顯著,也越來越受到。煤粉在型砂中的作用和應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生化學反應。2.煤粉在高溫液態金屬熱作用下產生大量的氣體,使金屬液與鑄型材料之間和囪粒孔隙中的氣體壓力猛增,有效地防止液態金屬的滲入,3.煤粉受熱軟化,結焦變成膠質體,堵塞或砂粒的孔隙,使液態金屬難以滲入。4.煤粉中的揮發分在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。
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,無現象,可避免卷入氣體及對型壁和型芯的沖刷,鑄件的氣孔、夾渣等缺陷少,了鑄件的合格率;鑄件在壓力下結晶,鑄件組織致密、輪廓清晰、表面光潔,力學性能較高,對于大薄壁件的鑄造尤為有利;省去補縮冒口,金屬利用率到90%~98%;勞動強度低,勞動條件好,設備簡易,易實現機械化和自動化。缺點及局限性:升液管壽命短,且在保溫中金屬液易氧化和產生夾渣。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、曲軸箱和高速內燃機的鋁等薄壁件。6.離心鑄造離心鑄造是將金屬液澆入的鑄型。白口鑄鐵件內應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,由于熱導率低和 線收縮率大,鑄件在凝固冷卻后有較大的殘留應力,如不及時退火予以,極易在放 置、運輸、加工和使用中自行開裂,所以必須進行人工時效。鑄鋼件的缺陷按照修補程度分級可分為大焊補,小焊補,修飾性焊補和不必焊補的修理,當檢驗中發現缺陷時,應按照規范的要求對缺陷進行分級,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模,然后蠟模上涂以泥漿,這就是泥模,泥模晾干后,在焙燒成陶模,一經焙燒,蠟模全部熔化流失,只剩陶模,一般制泥模時就留下了澆注口。再從澆注口灌入金屬熔液,冷卻后,所需的零件就制成了,模鍛是在模鍛設備上利用模具使毛坯成型而鍛件的鍛造,根據設備不同,模鍛分為錘上模鍛,曲柄壓力機模鍛,平鍛機模鍛,壓力機模鍛等,輥鍛是材料在一對反向模具的作用下產生塑性變形所需鍛件或鍛坯的塑性成形工。
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;如鑄件經砂粒后出現凹凸不平的不光滑表面,稱表面粗糙。產生原因:砂粒太粗、砂型緊實度不夠;型砂中水分太高,使型砂不易緊實;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,使用較細原砂,并適當型砂緊實度;保證型砂中的有效煤粉含量;嚴格控制砂水分;改進澆注,改進澆注操作、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.砂眼在鑄件內部或表面充塞有型砂的孔。高合金白口鑄鐵的人工時效工藝,一般是以20-100℃/h 的加熱速度使鑄件升溫到800-900℃,保溫一段時間后以20-50℃ 的冷卻速度隨爐冷卻到100-150℃以下出爐。形狀復雜和導熱性極差的鑄件,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。保溫時間t=δ/25(h),式中δ為鑄件厚度(mm)。
以下是實際生產中采用的高硅耐酸鑄鐵件和高鉻鑄鐵件的人工時效規范。鑄件的內腔既可用金屬芯、也可用砂芯。金屬型的結構有多種,如水平分型、重直分型及復合分型。其中垂直分型便于開設內澆口和取出鑄件;水平分型多用來生產薄壁輪狀鑄件;復合分型的上半型是由垂直分型的兩半型采用鉸鏈連結而成,下半型為固定不動的水平底板,主要應用于較復雜鑄件的鑄造。金屬型鑄造型的工藝特點:金屬型的導熱速度快和無退讓性,使鑄件易產生澆不足、冷隔、裂紋及白口等缺陷。此外,金屬型反復經受金屬液的沖刷,會使用壽命,為此應采用以下工藝措施。預熱金屬型:澆注前預熱金屬型,可減緩鑄型的冷卻能力,有利于金屬液的充型及鑄鐵的石墨化。生產鑄鐵件,金屬型預熱至250~350℃;生產有色金屬件預熱至100~250。
或加工量很小,所以既了金屬利用率,又了大量的加工設備和工時;鑄件價格便易;可以采用組合壓鑄以其他金屬或非金屬材料。既節省裝配工時又節省金屬。缺點及局限性:壓鑄時由于液態金屬充填型腔速度高,流態不,故采用一般壓鑄法,鑄件易產生氣孔,不能進行熱處理;對內凹復雜的鑄件,壓鑄較為困難;高熔點合金(如銅,黑色金屬),壓鑄型壽命較低;不宜小批量生產,其主要原因是壓鑄型制造成本高,壓鑄機生產效率高,小批量生產不經濟。4.金屬型鑄造又稱硬模鑄造,它是將金屬澆入金屬鑄型,以鑄件的一種鑄造。鑄型是用金屬制成,可以反復使用多次(幾百次到幾千次),又叫型鑄造。金屬型的結構一般的,金屬型用鑄鐵和鑄鋼制。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;形狀較復雜的鑄件,應在凝固后冷卻至700℃左右時即出型送入已預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。直澆道中鐵水的水平面與鑄件的鐵水水平面相平,邊部略呈圓形。產生原因:澆包中鐵水量不夠;澆道狹小,澆注速度又過快,當鐵水從澆口杯外溢時,操作者誤認為鑄型已經充滿,停澆過早。防止:正確估計澆包中的鐵水量;對澆道狹小的鑄型,適當放慢澆注速度,保證鑄型充滿。3.損傷鑄件損傷斷缺。產生原因:鑄件落砂過于,或在搬運中鑄件受到沖撞而損壞;滾筒清理時,鑄件裝料不當,鑄件的薄弱部分在翻滾時被碰斷;冒口、冒口頸截面尺寸過大;冒口頸沒有做出敲斷面(凹槽)。或敲除澆冒口的不正確,使鑄件本體損傷缺肉。防止:鑄件在落砂清理和搬運時,注意避免各種形式的沖撞、振擊,避免不合理的丟放;滾筒清理時嚴格按工藝規程和要求進行操。
生產效率,應用:用連續鑄造法可以澆注鋼。銅合金,鋁合金,鎂合金等斷面形狀不變的長鑄件,壓鑄(壓鑄是一種壓力鑄造的簡稱)是一種金屬鑄造工藝,其特點是利用模具腔對融化的金屬施加高壓,模具通常是用強度更高的合金加工而成的,這個有些類似注塑成型。砂型鑄造就是用砂子制造鑄模,俗稱翻砂,砂型鑄造需要在砂子中放入成品零件模型或木制模型(模樣),然后在模樣填滿砂子,開箱取出模樣以后砂子形成鑄模,為了在澆鑄金屬之前取出模型,鑄模應做成兩個或更多個部分;在鑄模制作中。必須留出向鑄模內澆鑄金屬的孔和排氣孔,合成澆注,鑄模澆注金屬以后保持適當時間,一直到金屬凝固,取出零件后,鑄模被毀,因此必須為每個鑄造件制作新。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℃ 以下時加熱速度為20℃/h,鑄件溫度在500℃以上時加熱速度為50℃/h保溫,保溫時間 保溫時間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。埋在干石英砂中振動造型,在負壓下澆注。使模型氣化,金屬占據模型位置,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構部件,其結構復雜,截面不規則,是支撐和懸掛舵結構的關鍵部件,在使用中要受到較大的彎曲疲勞應力,掛舵臂的好壞直接關系到整艘船舶的建造進度和。并影響船舶整個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下重量達到了205噸,所需總鋼水量達到330噸,使用多達4爐鋼水澆。
河南ZG3Cr24Ni7SiNRe鑄鋼件舟皿 故在生產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,力學性能高,便于制造筒,套類復合金屬鑄件,用于生產異形鑄件時有一定的局限性,鑄件內孔直徑不準確,內孔表面比較粗糙,較差。加工余量大,鑄件易產生比重偏析,應用:離心鑄造早用于生產鑄管,在冶金,礦山,交通,排灌機械,,汽車等行業中均采用離心鑄造工藝,來生產鋼,鐵及非鐵碳合金鑄件,其中尤以離心鑄鐵管,內燃機缸套和軸套等鑄件的生產為普遍。(6)金屬型鑄造(gritycasting)金屬型鑄造:指液態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,優點:金屬型的熱導率和熱容量大,冷卻速。球墨鑄鐵件內應力時效處理球墨鑄鐵彈性模量較高且對凝固冷卻速度非常,其鑄件內應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,一般也應進行內應力的低溫時效處理。球墨鑄鐵件的應力傾向 比灰鑄鐵小,且與其基體組織有關,其低溫時效回火的工藝要點是:將鑄件加熱到Ac1以 下溫度保溫一段時間后隨爐冷卻到彈性溫度范圍,于200-250℃出爐空冷。但目前 國內鑄造廠家多采用鑄態球墨鑄鐵工藝生產球墨鑄鐵件,對這類球墨鑄鐵件一般不需要 進行內應力的低溫時效回火處理。整個熱處理去應力要求封閉操作,并采用耐火材料覆蓋緩冷,圖16焊后熱處理焊后探傷檢查在焊后熱處理后。焊補處及其臨近的母材應打磨光滑,使用原來的無損探傷做復查,以確保修補處的要求,本次缺陷修補,保溫冷卻48小時后按照IACS,REC,69的要求對缺陷周圍進行了超聲波和磁粉探傷,超聲波探傷采用直和斜。盡可能地覆蓋缺陷可能出現的各個方向,經無損探傷未發現超標缺陷,圖17焊后探傷檢驗缺陷原因分析及改進措施該缺陷位于軸孔中間部位,相對于較厚的兩側截面,此位置,在凝固中降溫快,凝固,而此時兩側厚大部位仍有液相存在。形成原因為在凝固中冷卻不均勻,局部應力集中,超過金屬的彈性極限。