鑄鋼件裂紋焊補和引進注意

鑄鋼件在鑄造生產過中由于各種原因，往往會出現裂紋，嚴重時會給鑄件造成至命的破壞而報廢。特別是一些大型鑄鋼件，由于零件尺寸大，重量重，運輸很不方便，在現場安裝時發現裂紋，通過制定合理的焊補措施使之，達到使用性能要求，是很有意義的。

1、工件缺陷情況分析

以焊補處理錘式破碎機關鍵件一橫梁環卷為例，該件重22噸，材質ZG270-500，基本結構如圖1所示，呈帶軸孔橫梁的環形體。錘式破碎機是某水泥廠   道工序的主要工藝設備，全年CaC03材料全部經由錘式破碎機橫梁環卷喉口，破碎成30×50mm小塊，破碎時震動大，工作條件   惡劣。

配件安裝時發現橫梁與環卷連接處(a、b、c、d)，均有長度150～250mm不等的裂紋，用角向砂輪機磨開裂紋處，發現斷面深處組織呈海棉狀疏松，工具會被粘住，開深至150mm處裂紋痕跡仍無法干凈，由于工件超重、超寬，造成運輸困難等等原因，因此，工件只能在現場處理，但現場沒有加熱、保溫以及焊縫和結構應力的大型熱處理爐，又由于工件∮1000mm×900mm軸承位和∮3900mm×50mm定位基準處均已經精加工過，故處理過程稍有變形和翹曲，將會造成無法挽回的損失，風險相當大，工件本身價值28萬元左右，   為嚴重的是水泥廠大量訂貨合同將無法完成。

2、焊補處理

針對上述情況，與水泥廠設備部門反復研究決定采用下列處理上藝方案，并付諸實施：

1>焊補操作

考慮焊縫本身有橫向收縮量，輕者咬邊，重者出現縱向裂紋，因此，為避免焊縫本身收縮引起的裂紋傾向，盡可能促使基體平衡吸收，采用多層多道焊接。先在坡口二側各焊一道縱焊縫，再橫向來回焊接，如所示，每層焊縫焊后清渣，并檢查有否裂紋，若有應磨掉，焊縫表面應圓滑過渡，每處焊縫應不間斷連續焊接，直至填滿整條焊縫。

為防止工件變形和盡可能減少焊接過程應力產生，工件墊平墊穩，先同時在a、d二處進行操作，包括開坡口和焊補，完工后立即運用遠紅外電加熱裝置，對焊縫進行500℃～570℃焊后回火處理。然后，對b、c二處裂紋以及工件翻身后對遺漏缺陷進行處理。

2>全焊縫應力

缺陷綜合處理完后，按圖5，用相同加熱裝置進行全焊縫應力處理。

設備經過一年多的連續運行，沒有出現異常現象。節省了大件來回運輸費用，及時將配件，恢復生產。大型鑄鋼件裂紋的焊補處理，采用上述方法處理效果不錯，實踐證明，上述工藝措施是合理的。

大型鑄鋼件的常見缺陷有氣孔、縮孔及縮松、渣孔、針孔、裂紋、冷隔等。產生這些缺陷的原因大體上包括金屬型預熱溫度太低、排氣設計不良、涂料本身排氣性不佳、金屬液處理不符合要求、金屬型設計存在結構或工藝方面的問題、開模時間或者澆注溫度掌握不準確等。一般來說，控制好以下幾個方面，可以降低廢品的產生。

1、利用金屬型凝固特點

與砂型相比較，金屬型的導熱性能要高得多，能獲得很大的溫度梯度，使鑄件冷卻。因此，在金屬型鑄造中，不僅共晶合金，甚至結晶溫度間隔較寬的合金，也能密實的鑄件。同時，金屬型冷卻，可使鑄件晶粒細化，減輕或有色合金鑄件的針孔。用金屬型成形較小的薄壁鑄件時，金屬液凝固很快，許多情況下，幾乎在澆注完畢時，鑄件的凝固也同時完成。對大而壁薄的鑄件，為了充滿型腔，獲得輪廓清晰的鑄件，要有較高的金屬型溫度和澆注溫度。同時，還   在型腔表面噴刷隔熱涂料。此外，提高澆注溫度能鑄件的補縮條件，因為這樣能使金屬液容易進入已被型壁冷卻的下層金屬中。采用底注式時，要求金屬液有   高的溫度，以提高充型能力；但澆注溫度也不能太高，因為溫度太高時，會增大鑄件的收縮量，降低力學性能。金屬型鑄造中，鑄件產生裂紋的可能性比砂型要大得多，因為金屬型和金屬芯沒有退讓性，阻礙鑄件收縮。另外，鑄件凝固不均勻也是產生裂紋的重要原因。

2、控制金屬型工作溫度

金屬型在噴涂料及澆注之前，要均勻地加熱到工作溫度或接近工作溫度，并且在工作過程中要保持選定的溫度范圍，這樣才能內部質量和外形尺寸穩定的鑄件。確定金屬型的工作溫度時，選擇過高或過低的溫度都會帶來一些不良后果。

1）金屬型溫度過低時，澆入型腔的液態金屬會降低流動性，使鑄件容易產生冷隔、澆不足、裂紋、氣孔和輪廓不清晰等缺陷；型腔表面受到液態金屬的強烈加熱，型壁內外溫差大，金屬型容易開裂損壞；冷的金屬型上往往凝結有水汽，澆入液態金屬時會引起噴濺或爆炸；有些會破壞順序凝固的條件，這時單靠涂料調整是不行的。

2）金屬型溫度過高時，強度和剛度低，容易產生扭曲變形，導致過早損壞；金屬型溫度過高時，延長了鑄件冷卻時間，不僅降低生產率，而且鑄件結晶組織變粗，對于有色合金，還容易產生針孔和縮松缺陷；。同時，也容易和澆注合金發生熔焊現象。

金屬型工作溫度取決于澆注合金的種類、牌號、鑄件的結構形狀、尺寸大小和壁厚，同時也和合金的澆注溫度有關。具體的金屬型工作溫度可參照相關鑄造手冊。

3、選擇合適的澆注溫度

采用金屬型鑄造時，合金的種類和牌號不同，澆注溫度也不同。合金的澆注溫度受下列因素影響：

1）鑄件結構：形狀復雜、壁薄的大鑄件，澆注溫度應高些；形狀簡單的厚壁鑄件或有較大砂芯的鑄件，澆注溫度應低些。

2）鑄型溫度：金屬型工作溫度愈低，則澆注溫度應愈高。為了完好地充填鑄件的薄斷面，提高合金澆注溫度比提高鑄型溫度有   好的效果。

3）澆注速度：澆注時，液態金屬在鑄型內流動過程中熱量損失少，流動性的降低也就少，因而澆注溫度可低些。若由于鑄件結構的要求，需緩慢澆注時，則應將澆注溫度提高。

4）澆注系統：采用頂注式澆注系統時，應該用較低的澆注溫度；采用底注式澆注系統時，應該用較高的澆注溫度，以便合金在溫度相當高時到達頂部和冒口中。

4、平衡澆注過程中金屬型的熱平穩性

金屬型鑄造時，生產量一般都很大，為此，要求金屬型的工藝規范要保持穩定。由于合金的澆注溫度可以由保溫爐控制，因此，金屬型的工作溫度就成了影響工藝規范穩定性的主要因素。

在一個澆注周期中，要想讓金屬型溫度始終保持不變是不可能的，但要求在每次澆注時，金屬型溫度能穩定在所選擇的溫度范圍內。在生產過程中，從升溫到降溫保持金屬型的熱平衡規律不變，才能鑄造出來的鑄件內、外部質量穩定。