品质管理质量控制铸造简介及大铸件质量控制

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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：
品质管理质量控制铸造简介及大铸件质量控制铸铁是含碳量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
球墨铸铁
可锻铸铁
蠕虫状石墨铸铁
特种铸铁
2．2铸钢
一般工程用铸造碳钢孕育铸铁
贝氏体球墨铸铁
一般球墨铸铁
白心可锻铸铁
珠光体可锻铸铁（黑心）铁素体可锻铸铁（黑心）
耐热铸铁
耐蚀铸铁
抗磨铸铁
耐磨铸铁
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
2．3铸造非铁合金
2．3．1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
2．3．2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：
3．1铸铁熔化设备：冲天炉、感应电炉
3．2铸钢熔炼设备：即炼钢设备包括粗炼和精炼
3．3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R a6.3~2.5μm,可铸造形状很复杂的铸件,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：
5．1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：①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；
②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，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。

5．2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。

5．4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RCCMM3208）、铬-镍奥氏体铁素体不锈钢（如RCCMM3401）也是如此。

（根据RCCMM3406，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
6．1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
炼钢钢包精炼炉（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XXXXXXXX,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)
最终检查机械性能(附件1表2,附件,附件.)
(与用户共检)无损检查VT,MT,UT,RT.
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C Si Mn Cr Mo Ni V P S Al
材质
B57J-V最小值0.100.200.50 2.000.90-------------------最大值0.180.600.80 2.50 1.100.500.0400.0300.0250.040表2机械性能(室温)
材料σb(N/mm2)σ0.2(N/mm2)δ5(%)ψ(%)K v(J),+20℃H B
B57J-V590-740≥400≥18≥28≥40*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
℃650~1000~1050
700
300~390~420660~700
350割冒口
450
铸件清理后立即落砂;尽量清理干净,执行软化退火割冒口工艺:均匀化（软化）处理
℃
930~970
650~
700油700~730
300~
350冷300~350450
200
调质（性能热处理）
670~700
300~350450
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
行检查类型工艺资格见证
号评定评定用户工厂010资料有效性审N
015查V R 020通用及专用要R
025求N
030制造大纲V
040文件符合性证V
045明V
050资格评定有效V
055性审查V
065焊接工艺，包V
070括：V
075铸件补焊V
085结构焊及其补V
090焊，包括：R
095附件R
120焊工和操作者R
125NDE操作者R
130焊材：验收，
140保管和使用
145待焊件的符合
150性
155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
进行补焊技术条件级别
XXXXXX
采购合同
XXXXXX
XXXXX
XXXXX
XXXXX
XXXXX
XXXXX
XXXXX
XXXXX
XXXXX
XXXXX
XXXXX
XXXXX
XXXXX
XXXXX
签字，
日期
不符
合报
告号
160 165 185 190 195 205 210 215 235 240 245 250 260 265 270 275 280 285 290 295 300 170 175 180缺陷去除部位
的MT和PT
主要缺陷去除
图
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PT
UT
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
MT
UT
铸件
补焊区
X N
R
X X N
X X R R
X R R
X R R
X N R
X R
R
R
R
N
N
N
N
R
N
N
N
XXXXX
XXXXX
检查图
XXXXX
XXXXX
XXXXX
XXXXX
XXXXX
XXXXX
XXXXX
XXXXX
XXXXX
XXXXX
XXXXX
检查图
XXXXX
XXXXX
XXXXX
XXXXX
XXXXX
中压外缸上半质量计划概略（续一）
行检查类型工艺评号定
305RT
310结构焊缝的
315NDE
325对焊缝的目
330视及尺寸检
335查
保温脐子焊
缝的MT
MT或PT
其它焊接部
位的UT 人员见证
资格用户工厂
X N R
X N R
X R
X N
N
技术条件级别
XXXXX
检查图
XXXXX
XXXXX
XXXXX
XXXXX
XXXXX
签字
日期
不符合
报告
感谢阅读。