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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。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。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。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。可以幫助驗船師在檢驗中關注產品易出現的問題,更好地把控產品,以32.5萬噸礦砂船的掛舵臂鑄鋼件為例,其生產工序繁多,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,采用燒結爐,高爐和轉爐等設備進行煉鋼,短流程工藝以廢鋼為主要原料,利用電爐設備進行煉鋼,目前,船級社(CCS)認可的國內各大型鑄造企業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氣量會增大,鋼水溫度高吸氣量會增。
河北ZG4Cr28Ni48W5Mo2鑄鋼件回轉窯窯尾護板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毛坯的的成形工藝,應用:汽車的發動機氣缸體,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點:尺寸精度和幾何精度高,表面粗糙度高,能夠鑄造外型復雜的鑄件。且鑄造的合金不受,缺點:工序繁雜,費用較高應用:適用于生產形狀復雜,精度要求高,或很難進行其它加工的小型零件,如渦輪發動機的葉片等,(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。。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。收得率,簡化了工序,免除造型及其它工序,因而減輕了勞動強度,所需生產面積也大為,連續鑄造生產易于實現機械化和自動,根據碳鋼的型號選擇合理的澆注溫度,一般澆注溫度在1540℃-1580℃(澆包內鋼水溫度)之間。(2)就澆注速度而言,在保證型的氣體順暢的條件下,對要求同時凝固的鑄件可采用較高澆注速度,對要求實現順序凝固的鑄件,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來遵守:a。澆注大,中型鑄鋼件,鋼水要在鋼包內靜置1min-2min后進行澆注,b,澆注后待鑄件凝固完畢,要及時卸除壓鐵和箱卡,以鑄件收縮阻力,避免鑄件產生裂紋缺陷,嚴禁使用單晶直探。
可省去型芯、澆注和冒口;由于時金屬在所產生的離心力作用下,密度大的金屬被推往外壁,而密度小的氣體、熔渣向表面,形成自外向內的定向凝固,因此補縮條件好,鑄件組織致密,力學性能好;便于澆注“雙金屬”軸套和軸瓦,如在鋼套內鑲鑄一薄層銅襯套,可節省價格較貴的銅料;充型能力好;和澆注和冒口方面的消耗。缺點及局限性:鑄件內表面粗糙,尺寸誤差大,品質差;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,產生缺陷的原因也十分復雜。它不僅與鑄型工藝有關,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。因此,分析鑄件缺陷產生的原因。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。及時,磨損大的要更換;定期對套箱。脫箱后的鑄型在搬運時要小心。在面澆注的砂型,應該做一排砂型圍一排。10.灰口和麻點鑄件斷口呈灰黑色或出現黑色小點,中心部位較多,邊部較少,金相觀察可見到片狀石墨。產生原因:鐵水化學成分不合要求,碳、硅含量過高;爐前孕育的鉍加入澆包內過早或過遲,或是鉍量不足。防止:正確選擇化學成分,合理配料,使鐵水中碳、硅量在規定范圍內;鉍的加入量并嚴格爐前孕育工藝。11.裂紋(熱裂、冷裂)鑄件外部或內部有穿透或透的裂紋。熱裂時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。產生原因:鐵水中碳、硅含苞欲放量過。
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。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。同于結構特征或拔模斜度小,起模時將砂型帶壞或震裂;緊實度不勻,鑄型局部強度不足;合箱、搬運鑄型時,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;鑄型緊實度高且均勻;合箱、搬運中,操作小心。9.錯型(錯箱)鑄件的一部分與另一部分在分型面的接縫處錯開,發生相對位移,使鑄件外形與圖紙不相符合。產生原因:模樣制作不良,上下模沒有對準或模樣變形;砂箱或模板定位不準確,或定位銷松動;造型機上零件磨損,例如正壓板下襯板、反壓板軸承的磨損等;澆注時用的套箱變形,搬運、圍箱時不注意,使上下鑄型發生位移。防止:加強模板的檢查和修理;經常檢查砂箱、模板的定位銷及銷孔、并合理地安裝;檢查造型機的有關零。
圖6型芯撐未熔合產生的裂紋圖7夾渣圖8縮松夾渣的產生原因為鑄件凝固中鋼水中的非金屬夾雜物上浮至鑄件上表面所致,縮松是后凝固部分的殘留金屬由于溫度梯度小而同時凝固。晶粒之間和枝晶之間形成的通道使外部金屬很難通過,而無法給予補縮的結果,圖9夾砂/砂眼圖10氣孔夾砂/砂眼:型腔未清理干凈或者造型緊實度不夠,澆注中鋼水沖刷型腔所致,氣孔:型腔/型芯產生的氣體或鋼水中的氣體沒有在鑄件凝固前去所致。◆掛舵臂鑄鋼件的無損探傷掛舵臂鑄鋼件在使用中主要受到彎曲應力的作用,高應力區域主要出現在外表面和近表面區域,故產品表層區域的缺陷對其安全性能影響,也有其明顯的缺點,與粘土砂相比,產生粉塵污染較。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。應目視檢查整個鑄鋼件的表面。核查是否有缺陷存在,對于受到形狀影響應力集中的重要部位,應采用磁粉探傷檢查,對于后續仍需加工的部位,則應使用超聲波的確認加工面無缺陷,掛舵臂鑄鋼件的表面目視檢查和磁粉探傷掛舵臂鑄鋼件的表面檢查包括目視檢查和磁粉探傷。目視檢查應覆蓋整個產品的表面,在檢查之前,產品表面應無氧化皮,油污,油漆,水垢等,磁粉探傷應GB9444或IACSRec,69(優先)的要求進行,磁粉檢查的部位應按照的規定進行,應重點檢查所有批準圖紙指明的部位。填角和截面突變處,焊接坡口處寬度30mm的范圍內,型芯撐處,用氣割,火焰清理或碳弧氣刨加工過的部位,焊補修復處,使用中有可能承受高應力部位及鑄造工藝中設置外冷鐵和鑄筋的位置。
CO2氣體流量20-25L/min,焊接控制(1)焊接避開風口,焊接電流嚴格控制在規定范圍之內,(2)焊接時控制層間溫度為150-200℃,(3)填充焊控制焊接速度不要過快。不應產生弧坑以免產生裂紋,(4)焊接時范圍≤14mm,打底焊不允許,(5)每層焊后均需清理焊道,(6)焊補中如果發現有裂紋,未熔合,未焊透,夾渣,氣孔等影響的缺陷,應將缺陷去除后方可繼續補焊,(7)焊后焊縫表面與鑄件外輪廓圓滑過渡。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。在離心力作用下填充鑄型而凝固成形的一種鑄造。離心鑄造的分類根據鑄型軸線在空間的位置,常見的離心鑄造可分為兩種:離心鑄造:鑄型的軸線處于水平狀態或與水平線夾角很小(<4°)時的離心鑄造。立式離心鑄造:鑄型的軸線處于垂直狀態時的離心鑄造稱為立式離心鑄造。鑄型軸與水平線和垂直線都夾有較大角度的離心鑄造稱為傾斜軸離心鑄造,但應用很少。a)立式離心鑄造b)立式離心澆注成形鑄件c)離心鑄造1,16—澆包2,14—鑄型3,13—金屬4—帶輪和帶5—軸6—鑄件7—電動機8—澆注9—型腔10—型芯11—上型12—下型15—澆注槽17—端蓋優點:用離心鑄造生產空心體鑄件。
河北ZG4Cr28Ni48W5Mo2鑄鋼件回轉窯窯尾護板 是由設計者決定的,生產方無法改變,但是,對于園角的大小。壁厚過渡處的處理等,可以與有關設計部門協商,按照鑄造生產要求作適當修改,與鑄鐵件相比,澆注鑄鋼件具有以下的特點:澆注溫度高達1580℃以上,鋼液對鑄型的熱作用且時間長,一般采用底注包澆注,金屬液對鑄型的沖刷力大,鋼液易與造型材料發生相互作用。使鑄件產生氣孔,粘砂和夾砂等缺陷,因此,對鑄鋼件濕型砂的要求比鑄鐵件高,鑄鋼件濕型砂的含水量應嚴格控制,一般為4¥--5%,面砂的透氣性應大于100,背砂的透氣性應在200以上,濕壓強度應大于55千帕。鑄型的表面硬度應在80-90.手工造型時型砂的緊實率控制在50%--55%,砂型鑄造是制造其零件。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。鑄件在金屬型內收縮量愈大,取出采用困難,而且鑄件易產生大的內應力和裂紋。通常鑄鐵件的出型溫度700~950℃,開型時間為澆注后10~60秒。優點:與砂型鑄造相比,金屬型鑄造有如下優點:復用性好,可“一型多鑄”,節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,主要適用于有色合金鑄件的大批量生產,如飛機、汽車、內燃機、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。