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。刷涂料:為保護金屬型和方便排氣,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。因為涂料層厚度可以改變鑄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,應噴刷不同的涂料。如鑄造鋁合金件,應噴刷由氧化鋅粉、滑石粉和水玻璃制成的涂料;對灰鑄鐵件則應采用由石墨粉、滑石粉、耐火粘土粉及桃膠和水組成的涂料。澆注:金屬型的導熱性強,因此采用金屬鑄型時,合金的澆注溫度應比采用砂型高出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。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。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。
貴州45Cr28Ni48W5Si2鑄鋼件耐磨鑄件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所以說在大型鑄件的生產中低溫澆注是必須要遵循的一個原則。大包澆小件的缺點,許多薄壁小鑄件如果澆注速度過快極易形成卷入性氣孔,由于沒有時間從鋼水中就凝固了,像一些氣缸類鑄件出現的氣孔就屬于這種情況,它們是承壓鑄件要經過探傷檢驗,這些缺陷的修復是非常有難度的。經常就會造成鑄件報廢的情況,是一個比較棘手的問題,大件澆注碰爐翻包后的時間也對鑄件氣孔的產生有一定的影響,小包鋼水翻入大包時卷入的氣體如果沒有足夠的時間讓它浮出來就澆入鑄件時又是一個卷入的,這也是許多大鑄件加工后出現氣孔的原因。只要生產組織充分考慮的這些影響鑄件的因素,經過綜合評估,本次焊補采用局部火焰加熱去除應力,焊道處加熱至560℃后保溫時間≥6。。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。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。
缺點及局限性:鑄件尺寸不能太大工藝復雜鑄件冷卻速度慢。熔模鑄造在所有毛坯成形中,工藝復雜,鑄件成本也很高,但是如果產品選擇得當,零件設計合理,高昂的鑄造成本由于切削加工、裝配和節約金屬材料等方面而補償,則熔模鑄造具有良好的經濟性。3.壓鑄壓鑄工藝原理是利用高壓將金屬液高速一精密金屬模具型,金屬液在壓力作用下冷卻凝固而形成鑄件。壓力鑄造a)合型澆注b)壓射c)開型頂件冷、熱室壓鑄是壓鑄工藝的兩種基本。冷室壓鑄中金屬液由手工或自動澆注裝置澆入壓室內,然后壓射沖頭前進,將金屬液型腔。在熱室壓鑄工藝中,壓室垂直于坩堝內,金屬液通過壓室上的進料口自動流入壓室。壓射沖頭向下運。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。(3)在鑄件易發生裂紋處設置防裂筋,是防止鑄鋼件熱裂的有效措施。(4)及時松箱,也有助于熱裂,因為可以鑄件的收縮應力,造型材料方面(1)樹脂加入量,銑削較多地用于銑輪廓和槽等簡單外形/特征,數控銑床可以進行復雜外形和特征的加工,銑鏜加工中心可進行三軸或多軸銑鏜加工。用于加工,模具,檢具,胎具,薄壁復雜曲面,人工假體,葉片等,在選擇數控銑削加工內容時,應充分發揮數控銑床的優勢和關鍵作用,刨削加工是用刨刀對工件作水平相對直線往復運動的切削加工,主要用于零件的外形加工。刨削加工的精度為IT9~IT7,表面粗糙度Ra為6.3~1.6um,磨削加工磨削是指用磨料,磨具切除工件上多余材料的加工方。
鑄件后鑄型即損壞,必須重新造型,所以砂型鑄造的生產效率較低;鑄型的剛度不高,鑄件的尺寸精度較差;鑄件易于產生沖砂、夾砂、氣孔等缺陷。2.熔模鑄造用蠟料做模樣時,熔模鑄造又稱"失蠟鑄造"。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。由于模樣廣泛采用蠟質材料來制造,故常將熔模鑄造稱為“失蠟鑄造”?捎萌勰hT造法生產的合金種類有碳素鋼、合金鋼、耐熱合金、不銹鋼、精金、永磁合金、軸承合金、銅合金、鋁合金、鈦合金和球墨鑄鐵等。熔模鑄造工藝優點:尺寸精度較高。一般可達CT4-6(砂型鑄造為CT10~1。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。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。
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);蚯贸凉裁翱诘牟徽_,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。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。本次焊補選擇藥芯焊絲E501T-1(THY-51B),直徑φ1.2mm,焊接參數焊接參數應按照批準的WPS進行選擇,本次焊接參數控制為: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,以防止鑄件產生粘砂等缺陷,鑄鋼件濕型砂常用膨潤或普通粘土作為粘結劑,其加入量一般為9%--11%,目前很多工廠采用活化膨潤土或天然鈉基膨潤土,以型砂的熱濕拉強度或抗夾。
磨削加工是應用較為廣泛的切削加工之一,選擇性激光熔融在一個鋪滿金屬粉末的槽內。計算機控制著一束大功率的二氧化碳激,內水口的高度也是造成的主要原因,這類氣孔由于會分布在鑄件的許多部位而且是內部,修復難度極大容易造成鑄件報廢,危害極大,冒口和氣眼的設置也是非常重要的,冒口除了補縮作用之外還有一個非常重要的任務就是排氣作用。一些暗冒口的氣眼如果放的不夠大,也會使得鑄型中氣體不及時而重新被卷入鋼水之中,在使用石灰石砂做內腔芯子的氣眼一定要夠大才行,由于這種砂子在高溫下的發氣量非常大,極易造成由于內腔芯排氣不暢而在澆鑄中發生嗆火現象。終使得鑄件上表面出現大面積的蜂窩狀氣孔,這種問題容易使鑄件報。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。熱裂紋多呈不規則曲線,裂縫內表面比較粗糙且呈氧化鐵黑褐色無金屬光澤。產生原因為鋼水在凝固中內部應力造成,如開箱過早,鑄件凝固收縮時受型砂的阻力等,冷裂紋線條細且直,裂縫內表面潔凈且呈金屬光澤或輕微氧化色,能砂芯熱強度(如1000℃時樹脂砂的抗壓強度是水玻璃砂的5~10倍)。嚴重阻礙砂芯(型)退讓,呋喃樹脂中糠醇的含量越高(氮含量越低),鑄件的熱裂傾向越大,因為糠醇了樹脂的熱分解溫度,了樹脂的熱分解速度,從而了砂型或砂芯的潰散性,使砂型或砂芯更加阻礙鑄件收縮,造成鑄件熱裂傾向加重。由于鑄鋼凝固時液一固兩相區的區間較寬,因此呋喃樹脂砂鑄鋼時更易產生熱裂缺陷,尤其是框架結構件,用呋喃樹脂砂。
貴州45Cr28Ni48W5Si2鑄鋼件耐磨鑄件 有各自的優勢和劣勢,其生產優缺點比較見表在我國,水玻璃砂工藝是生產鑄鋼件的主要型砂工藝種類,水玻璃砂具有明顯的優勢,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,無現象,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,應用:以產品為主(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。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。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生熱裂紋,由于掛舵臂主體薄壁長筒的結構特點。更容易判斷出缺陷的性質,檢測原始數據可數字化存儲,易于追溯,具有一定的優勢,但PAUT由于使用條件的,僅可用于軸孔表面這樣的規則區域,而無A脈沖超聲波檢測技術那樣可適用于鑄鋼件所有的復雜表面。使用具有一定的局限性,圖11PAUT在掛舵臂無損探傷中的使用◆鑄鋼件缺陷的修補通過前文可以發現,缺陷的存在會大大鑄鋼件的疲勞強度,必須采用的手段對缺陷進行處理,本部分基于在32.5萬噸掛舵臂鑄鋼件檢驗中遇到的缺陷修復實例進行分析。按照CCS材料與焊接規范的規定。