铸件检验作业指导书

铸件检验作业指导书

摩迪能源技术服务有限公司

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铸件检验作业指导书

●内容概要

首先对铸件的制造工艺、铸件冷却凝固过程的特点和铸件中的常见缺陷进行了简要介绍，然后对铸钢件情况和铸件对超声波探伤的影响作了简要说明。最后对矿山破碎机铸件、泵体铸件和海洋沉块铸件的检验项目、遇到的问题和注意事项进行了简要介绍。

一、铸件的制造工艺简介

金属铸件由熔融金属液注入铸模，冷却凝固形成。按材质分类，有铸钢、铸铁、铸铝、铸铜等不同的金属铸件。涉及铸造合金及其熔炼，共有以下三方面的内容：

-铸铁合金及其熔炼；

-铸钢合金及其熔炼；

-有色合金及其熔炼

铸造可按金属液的浇注工艺分为重力铸造和压力铸造。重力铸造是指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺。广义的重力铸造包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造、消失模铸造、泥模铸造等；窄义的重力铸造专指金属型浇铸。压力铸造是指金属液在其他外力（不含重力）作用下注入铸型的工艺。广义的压力铸造包括压铸机的压力铸造和真空铸造、低压铸造、离心铸造等；窄义的压力铸造专指压铸机的金属型压力铸造，简称压铸。

在机械制造、造船工业中以铸钢、铸铁件用的较多，在航空工业中以有色合金件用的较多，汽车工业要用到铸铁、铸钢和铝镁合金铸件。

矿山破碎机铸件中上壳体、下壳体、中壳体、横梁和横梁帽都是铸钢件。磨煤机中端盖是铸钢件, 大法兰可以是铸钢件，可以由锻件焊接而成。泵体铸件中有的是铸钢件（如壳体、导流壳和叶轮等），有的是铸铁件（如壳体、导流壳和叶轮等）。海洋沉块是用于固定系泊链的，要求不高，也不需要机加工，属于要求一般的铸钢件。

铸件的形成过程就是液态金属冷却再结晶的过程，具有以下特点：

①液态金属温度只有在结晶温度（即凝固点或熔点）以下时才产生极小的晶核，随着冷

却时间的延长，温度的降低，晶核数量越来越多；同时已形成的晶核也在长大，直到

液态金属完全结晶成为固态金属时为止。

②液态金属的结晶按树枝状生长方式进行，是先形成主干，然后在主干的垂直方向上生

长出枝干，在此枝干的垂直方向上再生长出分枝干，这样依次进行，好像树枝一样。

树枝间的液态金属最后凝固，但树枝间很难全部由金属液填满，因此会造成铸件普遍

存在的局部不致密性。另一方面，大多数金属冷却凝固时不可避免的会进行体积收缩，

这进一步助长了组织的不致密性。

③液态金属注入模型后，液态金属进入型腔的先后顺序不一样，各处的温度不完全一致；

显然与模型壁最先接触的一层液态金属温度下降最快，并且模壁上常有大量的固态微

粒，这些都促使其产生极多的晶核，从而使靠近模壁的外层金属成为较细晶粒的结晶。

随着模壁温度的升高，液态金属在与模壁垂直的方向上缓慢冷却，晶体也在同一方向

上长大而形成所谓柱状晶区，此后，模型温度已得到升高，金属温度在各个方向上差

别不大，且缓慢冷却，从而形成等轴晶区。由于这种结晶特点，铸件截面上金属组织

的不均匀性是不可避免的。

④铸铁中碳含量本身较高，其中石墨往往以较大尺寸片状、蠕虫状、球状存在于铁素体

之间，这也可以看成一种“不致密”的表现。

⑤金属铸件的铸造过程属于特殊过程，因此也就具备了特殊过程的以下特点：

–所关心的特性在流程过后将不存在；

–测量方法不存在，或者测量方法对产品是有破环性的；

–过程的结果在后面的检验或试验中不能测量。

实际上铸件的检验不单单是对铸件外观、尺寸、理化试验、无损检测等方面的检验，往往涉及到焊接和热处理方面的检验，焊接和热处理同样也属于特殊过程，所以也同样具备特殊过程的以上特点。一般需要通过对特殊过程实施确认来证实特殊过程的能力。

二、铸件中的常见缺陷

铸钢件中的常见缺陷有气孔、夹杂物、缩孔、疏松、偏析、收缩裂纹和白点等。

气孔是由于金属液含气过多、模型潮湿逸出气体以及模型透气性不好造成的。模型型砂、泥芯剥落而生成的夹砂，一般多见于铸件近表面，尺寸大的夹砂沉于铸件接近底部。缩孔和疏松都是金属凝固时收缩力和金属补充不足所导致的缺陷。浇注温度不当或模型形式不好时，这样收缩力更大，缺陷越严重。其中以缩孔最为严重，其次是疏松。铸件浇冒口及其下部截面最大和最后凝固的部位都是这一类缺陷容易发生的地方。

冷却速度快、几何形状复杂、截面变化大的铸件容易产生收缩裂纹。白点在某些合金铸件中

（如铬镍钢）有时会产生。

三、铸钢件情况简介

在摩迪公司承揽的铸件检验任务中，铸钢件和其它材质的铸件相比占了最大的比例，因此现将铸钢件情况作一简要介绍。由于铸钢具有高的强度、塑性和韧性，因而在重型机械行业常用于制造承受巨大载荷的重型零件。例如轧钢机的机架就是用碳钢铸成的，其重量常达百吨以上。此外，重型水压机的横梁也是重量在几十吨以上的铸钢件。在交通运输行业铸钢件的应用也很普遍，例如铁路车辆上有很多受力很大而又承受冲击作用的零件，如摇枕、侧架等。

有些钢种（如高锰钢）具有能抵抗摩擦的特性，所以用来制造在干摩擦(没有润滑条件下经受磨料的摩擦) 下工作的机器零件，例如挖掘机的抓斗前壁及斗齿，圆锥式破碎机的轧臼壁及狼牙板等。不锈钢对硝酸等腐蚀性介质具有耐蚀性，在化学工业设备中广泛用来制作阀、泵及容器。此外，耐热钢和耐低温钢用来制造在高温（温度高达800～900ºC）和低温（温度低达-196ºC）条件下工作的机器零件，在加热炉和低温设备上使用。目前已经有用抗拉强度达到1270MPa的超高强度钢铸成的零件。由于钢的强度很高，所以在设计上可以大大缩小零件的断面面积，因而使得铸件可以作得很轻巧。

为了生产出质量良好的铸钢件，需要掌握好熔炼、铸造及热处理等一系列环节。在钢的熔炼方面，不仅要保证炼出的钢液在化学成分上符合要求，而且还应特别重视对钢液采取精炼的措施，以便尽量去除钢液中所含的气体和夹杂物。在铸造工艺方面，不仅要保证铸钢件在结构和尺寸上符合要求，而且还应特别重视对铸件凝固过程进行控制，以便保证铸件具有良好的内在质量。只有对铸件的凝固过程进行正确而有效的控制，才能得到组织致密、无缩孔和裂纹等内部缺陷的铸件。通过热处理能够改善钢的金相组织，提高其机械性能及其它的特殊使用性能（如抗磨性和耐蚀性的）。通过热处理还能消除在铸造过程中产生的铸造应力，防止铸件产生变形和开裂。

四、铸件对超声波探伤的影响

由于铸件的制造工艺和成形特点，给铸件的超声波探伤也带来一些困难因素。例如铸件金属晶粒粗大，晶界面上散射强烈，造成杂波干扰增多，降低了超声波的穿透性。随着探测频率的提高，这种草状回波也更多，因此，不得不使用较低的探测频率。但使用较低频率，超声波声束指向性变差，也会降低缺陷的分辨能力和检测精度。

铸件内部组织的不均匀性使随探测距离变化的反射脉冲的高度不能按正常的声场变化规律进行。铸件的另一特点是有些铸件形状复杂，复杂的形状容易产生非缺陷信号，如容易产生轮廓回波、迟