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1、 铸造简介及大铸件质量控制1 什么样是铸造：将金属加热熔化后倒入（或压入）模子（砂型或金属型）中，冷却后得到所需形状的物件，此种工艺称为铸造，获得的工件称为铸件。2 常用的铸造金属材料： 21铸铁1） 铸铁是含碳量2%以上的铁碳合金，工业应用的铸铁含碳量一般为2.5%4%。 除铁以外，铸铁中常存元素有碳、硅、锰、磷、硫。其中碳是影响铸铁组织和性能的重要因素，硅和锰是调节铸铁组织和性能的有利因素；而磷和硫通常被视为有害杂质，应尽量降低其含量。 2）铸铁的分类 灰铸铁普通灰口铸铁孕育铸铁球墨铸铁贝氏体球墨铸铁一般球墨铸铁可锻铸铁白心可锻铸铁珠光体可锻铸铁（黑心）铁素体可锻铸铁（黑心）蠕虫状石墨铸铁
2、特种铸铁耐热铸铁耐蚀铸铁抗磨铸铁耐磨铸铁 22铸钢 一般工程用铸造碳钢 工程与结构用铸钢 焊接结构用碳素铸钢 低合金高强度铸钢 抗磨铸钢 铸钢 不锈、耐蚀铸钢耐热铸钢低温用铸钢铸造工具钢其它特种铸钢 23铸造非铁合金 231铸造铜合金 普通黄铜（铜锌合金）如H68，表示含铜量为68%的铜锌合金 铸造黄铜 特殊黄铜：在铜-锌系的基础上加入铝、锡、镍、锰、铁、硅等铸造铜合金 元素 铸造青铜 锡青铜（铜锡合金）如QSn10为含锡10%的锡青铜 特种青铜有铝青铜、硅青铜、铍青铜、铅青铜、磷青铜等 232铸造铝合金分为铝-硅系、铝-铜系、铝-镁系和铝-锆系四大类。3金属熔炼设备简介： 31铸铁熔化设备：
3、冲天炉、感应电炉 32铸钢熔炼设备：即炼钢设备包括粗炼和精炼33非铁合金熔化炉：坩锅炉、感应电炉、电弧炉4常用铸造方法 砂型铸造：是最常用的铸造方法。砂型铸造中，又以粘士砂型的使用为最广。用粘士砂型生产的铸件约占铸件产量的90%，特别是在黑色金属的铸造中，应用更为广泛。 铸造方法 金属型铸造：适用于批量生产和质量要求高的中、小型铸件非铁合金铸件 压力铸造：生产效率高，光洁度高，力学性能高，适用于大特种铸造 批量、中小型铸件离心铸造：组织细密，没有浇冒口系统，便于制造双金属铸件（如复合铸铁轧辊），生产效率较高；容易产生偏析（比重偏析） 熔模铸造:尺寸精度高,光洁度可达Ra6.32.5m,可铸造形
4、状很复杂的铸件,浇注合金不受限制；过程复杂，周期长，成本高，尺寸不能太大。5砂型铸造简介： 51砂型铸造简介：砂型铸造俗称“翻砂”，是用型砂造型的铸造方法。主要过程为： 1）制造模型：用木材（或其它适用材料）制成与铸件外形基体相同的模型（要加上收缩量和拔模斜度）模型英文叫做Pattern，为了造型方便，模型往往要做成可以分合的两部分或几部分，见图3；用木材等材料打造“芯盒”，供制造砂芯或泥芯用。见图5。砂芯和泥芯的形状与铸件的内腔形状基本相同。 2）用“芯盒”当模子，制成砂芯或泥芯（Core），见图4。砂芯或泥芯要有支撑用的芯头，芯子中往往要有钢筋骨架以提高强度。芯子做好后，要用烘干或其它方法
5、使之硬化。 3）在砂箱中（大型的在地坑中）用模型造出铸件的阴模即砂型（Mould），此工序即为“造型”也叫“翻砂”(Moulding)。同时要做出容纳芯头的槽（也叫芯头）。通常铸一个铸件都要用上下两个或更多的砂箱。砂箱中还要做出浇口（Gate）和冒口(Riser)。见图6。（这里介绍的只是是原理性的，实际上的工艺还要比这复杂一些）。 4）将砂芯或泥芯下到砂型中（芯头架在砂型的槽上），上下箱扣在一起。称为合箱，见图7。这时，在砂型和芯子之间的空间就是将来的铸件以及浇冒口系统。 5）浇注：将熔化的液体金属从浇口浇入砂型 6）脱箱、落砂和清理：待铸件凝固后（按经验确定的保温时间），将铸件从砂型中取出
6、，叫“脱箱”；清除砂子，叫落砂；去除表面粘砂、毛刺，割去浇冒口叫清理。 7）热处理、机械性能试验、探伤、焊补等。52铸钢件的热处理：铸钢件特别是大型铸钢件在铸造后都有较大的铸造应力，粗大的铸态金相组织，所以铸钢件一般都要经过热处理来消除应力，调整金相组织，改善机械性能。铸钢件的热处理方法一般有退火、正火加回火、高温扩散退火、调质以及焊补后的去应力退火；高锰钢等奥氏体铸需要进行水韧处理。 铸铁件以及有色件的热处理请自学 5，3铸钢件的机械性能试块：铸钢件的机械性能试块有单铸的（U形的、梅花形的），也有附在铸件上的。重要铸件一般都要求附在铸件上的试块。在试样缺失时，甚至有在铸件本体上割取试料，然后
7、再将铸件焊补修复的。试块如何取应按照合同和适用技术条件的规定。试块应随铸件同炉热处理。 54铸钢件的焊补：砂型铸造的铸钢件的常见缺陷有：粘砂，气孔，夹渣以及裂纹，疏松，缩孔，胀箱等等。作为监督员，凡是尺寸超差，表面或内部有超标的不连续，均是要进行控制的。对砂型铸造的大型铸钢件来说，挖除缺陷，焊补修复是一种通用的方法。即使是马氏体不锈钢（如RCCM M3208）、铬-镍奥氏体铁素体不锈钢（如RCCM M3401）也是如此。（根据RCCM M3406，冷却剂管道的奥氏体-铁素体不锈钢离心浇铸钢管，不允许焊补。但在不得不面对时，还可以由供应商向承包商申请，作为例外，在有焊接工艺评定和能进行固溶热处理
8、的基础上个案处理。）缺陷挖补一般在性能热处理机械性能试验合格后进行，补焊合格后，仅进行消除应力热处理而不再进行性能热处理。补焊要按补焊工艺（焊材、电参数、温度等）进行，补焊工艺要有补焊工艺评定报告支持。补焊工人要经考试具有资格才能施焊。焊材管理要符合相应规程的要求。首先要将铸件表面清理打磨，去除表面缺陷，满足UT对表面的要求，经UT或RT之后 ，发现超标缺陷并将其位置、大小及深度记录下来（复杂重要的大铸件要画出缺陷地图），以后就根据此记录进行清除、PT或MT、焊补和检查。清除、PT或MT、焊补和检查有可能反复进行，直到合格为止（见下面的流程图）。6大型重要铸钢件的质量控制以某汽轮机缸体为例 6
9、1工艺流程300MW汽轮机中压外缸制造工艺流程 制造程序 制造要点造 型1 高的尺寸精度，表面光滑的木质整体模型2 铬铁矿自硬砂，喷涂锆英粉涂料，确保光滑的砂型表面钢包精炼炉（LF）精炼，确保钢水低P，S和钢水的纯净度，调整化学成分 炼 钢浇 注测定钢水的化学成分（见附件1）清砂、软化退火热处理利用热处理后余热切割冒口，软化退火热处理（见附件2）调质热处理浸油淬火（见附件），机械性能和产品化学分析（自检），敷偶位置见附件3去除氧化皮粗 加 工加工前划线检查修整表面打磨按XXX XXXXX,确保要求的表面粗糙度,形状修整.检查无损检查:1.目视检查,2.磁粉检查,3.RT或UT（只用于首次）缺陷
10、清除对缺陷清除部位进行焊前MT检查(共检)精整焊 补铸件,焊条管理,预热,保温管理(按补焊工艺),焊补重磨区记录除应力附件2,敷偶位置见附件3.检查(共检)无损检查:MT,UT,必要时RT焊接件装焊相关件装焊除 应 力见附件2, 敷偶位置见附件3.化学成分(附件1表1)机械性能(附件1表2,附件,附件.)无损检查 VT, MT, UT, RT.最终检查(与用户共检)最终机加工加工前划线检查,加工到交货状态最终尺寸检查(与用户共检)包装,出厂出厂前做必要的防锈,包装.附件1.化学成分和机械性能 表1 化学成分(%)元素材质 C SiMnCrMoNiVPSAlB57J-V最小值0.100.200.
11、502.000.90-最大值0.180.60 0.802.501.100.500.0400.0300.0250.040 表2 机械性能(室温)材 料 b(N/mm2)0.2(N/mm2)5(%)(%)Kv(J),+20HBB57J-V590-740400182840*170-230注1.*系三个试样的平均值,其中一根试样允许最小值24J,其余试样高于平均值. 2.延伸率抗拉强度10500. 3.围绕铸件,按一定的间距打硬度(5吨以上铸件至少打5点)附件2.高压外缸热处理工艺 650 10001050 700300 390420 660700350 割冒口 450h 铸件清理后立即落砂;尽量清理
12、干净,执行软化退火割冒口工艺: 均匀化（软化）处理 930970 650 700 油 700730 300 350 冷 300350 450 200h 调质（性能热处理） 670700 300350 450 h 20 除应力退火附件3。中压外缸取样及敷偶位置图 6.2质量计划中压外缸上半质量计划概略行号检查类型 工艺评定资格评定见证技术条件级别签字，日期不符合报告号用户工厂010015020025030040045050055065070075085090095120 125130140145150155资料有效性审查通用及专用要求制造大纲文件符合性证明资格评定有效性审查焊接工艺，包括：铸件补
13、焊结构焊及其补焊，包括：附件焊工和操作者NDE操作者焊材：验收，保管和使用待焊件的符合性吊耳加强筋保温脐子汽缸铸件的生产炉前化学分析热电偶的位置品质热处理（曲线）补焊前缺陷的位置如果缺陷需要进行补焊NVRNVVVVVVVVVRRRRRXXXXXX采购合同XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX160 165缺陷去除部位的MT和PT主要缺陷去除图XNRXXXXXXXXXX170175180185190195205210215235240245250260265270275280285290295
14、300 补焊的实施工艺，焊工的编号及焊材的批号结构焊缝待焊部位的准备工作MT或PTUT结构焊缝的实施 -附件焊接工艺，焊工的编号，焊材的批号主要待补焊区示图除应力热处理-热电偶位置最终热处理后的检查标记识别号缸体铸件的符合性产品及试样硬度试验的均匀性试料和试样的识别号机械性能产品化学分析缸体铸件的NDE目视检查MTUT 铸件 补焊区XXXXXXXXNRRRNRRRRNNNNRNNNRRRRXXXXXXXXXX检查图XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX检查图XXXXXXXXXXXXXXX中压外缸上半质量计划概略（续一）行号检查类型工艺评定人员资格见证技术条件级别签字日期不符合报告用户工厂305310315325330335RT结构焊缝的NDE对焊缝的目视及尺寸检查保温脐子焊缝的MTMT或PT其它焊接部位的UTXXXXNNRNNRRXXXXX检查图XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX11