2。铸造简介及大铸件质量控制

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：

2．1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。

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

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

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

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