铸钢件生产工艺要求及质量标准

铸钢件生产工艺要求及质量标准

一、混砂工艺标准

（一）材料要求：

1、造型砂：符合GB9442-88 、JB435-63细粒砂要求，一般选用二氧化硅含量较高的天然砂或石英砂，原砂粒度根据铸件大小及壁厚确定，原砂的含泥质量分数应小于2%，原砂中的水份必须严格控制，且一般应进行烘干。

2、水玻璃：水玻璃模应根据铸件大小来确定。

（1）小砂型（芯）为加速硬化采用选用M=2.7—3.2的高模数水玻璃。

（2）中型砂型（芯）可选用M=2.3—2.6的水玻璃。

（3）生产周期长的大型砂型（芯）选用M=2.0—2.2的低模数水玻璃。

（二）混制比例（质量分数%）

造型砂/水玻璃=100：6～8

（三）混制时间：一般情况下混制5分钟，室温或水玻璃密度较大时可适当延长混砂时间。

（四）混制后要求：混制好的造型砂要求无块状或团状，流动性较好。

二、造型工艺要点：

（一）基本原则：

1、质量要求高的面或主要加工面应放在下面。

2、大平面应放在下面。

3、薄壁部分应放在下面。

4、厚大部分应放在上面。

5、应尽量减少砂芯的数量。

6、应尽量采用平直的分型面。

（二）基本要求：

1、木模：要求轮廓完整，无裂纹、无破损、无残缺，表面光洁，尺寸符合铸造工艺图纸要求，并经常进行尺寸校验。

2、砂箱：砂箱的尺寸大小应根据木模规格确定，大、中型砂箱应焊接箱筋。

3、浇注系统：根据铸件的结构特点的工艺要求，选择适宜的浇注系统，通常采用顶注式、底注式。

（1）浇注系统设置基本原则：浇口、冒口安放位置合理，大小适宜不妨碍铸件收缩，便于排气、落砂和清理，应使铸型尺寸尽量减少，简化造型操作，节省型砂用量和降低劳动强度。

（2）内浇道位置的注意事项。

1）内浇道不应设在铸件重要部位。

2）应使金属液流至型腔各部位的距离最短。

3）应不使金属液正面冲击铸型和砂芯。

4）应使金属液能均匀分散，快速地充满型腔。

5）不要正对铸型中的冷铁和芯撑。

4、冒口

（1）冒口设置基本原则：

1)根据铸件的结构和工艺要求正确选择冒口的形状、大小和安放位置。

2)根据冒口的有效补缩范围合理地确定冒口数量。

（2）冒口设置基本要求：

1)对于壁厚不均匀的铸件，每个热节部位都必须设置冒口。

2）应尽量设置在铸件被补缩部位的顶部或近旁。

3）当铸件在不同高度上有热节需要补缩时，可设置多个冒口，但各冒口的补缩区必须隔开。

4）冒口最好不设置在铸件重要的或受力较大的部位。

5）应尽量使内浇道通过冒口。

6）冒口应尽量不设置在铸件应力集中处。

7）冒口最好设置在铸件需要机械加工的表面上。

（三）造型操作：

1、操作流程

顺序是：选取合适砂箱→放置木模→填砂→紧实→放置上砂箱→安置浇冒口→填砂→紧实→起模修型→硬化

2、操作方法及质量标准

（1）根据铸件模型的形状和大小，选取合适的砂箱。

（2）把铸件模型放到砂箱内的适当位置。

（3）往砂箱中加入适当造型砂，使用工具将砂箱中的造型砂紧实，紧实程度要适中。

（4）用刮板刮去高出砂箱的造型砂，使砂型表面和砂箱的边缘平齐。

（5）用毛刷清理模型表面浮砂，覆盖塑料薄膜并使薄膜平整。

（6）放置上砂箱，上、下砂箱箱口要对齐。

（7）在上砂箱中合适位置放置浇冒口，添加造型砂并紧实。

（8）分箱起模，修型并扎气眼硬化。

3、砂型型腔质量要求

（1）砂型无飞边、无毛刺、无残缺，型腔内干净无残砂等异物。

（2)型腔应干燥，硬化程度高，合箱前要保证充分干燥（冬季可适当延长硬化和烘烤时间）。

（3）砂型轮廓完整、清晰，合箱箱印或记号完整清晰。

（4）浇口、冒口位置设置合理、大小符合要求；排气孔通畅、浇注系统根据铸件设置合理。

4、合箱

合箱就是把砂型和砂芯按要求组合在一起成为铸型的过程。习惯上也称拼箱、配箱或扣箱。

合箱工作一般按以下步骤进行：

（1) 全面检查、清(扫、修理所有砂型和砂芯，特别要注意检查砂芯的烘干程度和通气道是否通畅。不符合要求者，应进行返修或废弃。

(2) 按下芯次序依次将砂芯装入砂型，并严格检查和保证铸件壁厚、砂芯固定、芯头排气和填补接缝处的间隙。

(3) 仔细清除型内散砂，全面检查下芯质量，在分型面上沿型腔外围放上一圈泥条或石棉绳，以保证合箱后分型面密合，避免液态金属从分型面间隙流出。随后即可正式合上箱。

(4) 放上压铁或用螺栓、金属卡子固紧铸型。放好浇口杯、冒口圈。在分型面四周接缝处抹上砂泥以防止跑火。最后全面清理场地，以便安全方便地浇注。

三、钢液的熔炼工艺要求：

（一）操作流程

选择炉料（废钢）→熔化钢液→清理钢液废渣→添加金属矿石→钢液材质化验分析→根据化验分析进行钢液材质处理→脱氧→钢液出炉

（一）炉料的选择要求：

1、根据准备浇铸件材质的要求，合理选择炉料搭配使用。产品钢号，应在投料时就控制成份含量。出炉前半小时取炉前样送检分析。

2、对含有油污，污垢的炉料下炉前要进行清理。

3、对含有镀锌的炉料最好不用。

4、所选用的炉料必须严格控制S、P有害元素的含量。

5、严格遵守熔炼工艺制度。尽量采用满功率，快速溶炼。

（二）浇注前钢液材质化验

出炉前半小时取炉前样送检进行化验分析，钢液的材质应符合铸件材质允许的范围内，不符合的应进行调质，直到符合要求。

（三）脱氧

把钢液表面的杂质处理后，进行脱氧处理：

1、脱氧剂加入顺序：先加锰铁，后加硅铁，最后加入纯铝。

注：脱氧剂锰铁、硅铁在出炉前5—8分钟加入，纯铝在出炉时加入。钢液1480—1500℃加锰铁、硅铁，1610—1630℃加纯铝。

2、脱氧剂的加入量（占钢液质量分数%）

注：脱氧剂可分多批次加入，钢包每次接钢水前，应放入小块纯铝进行终脱氧处理。

四、浇注工艺要求

(一) 浇注前的准备工作

(1) 了解浇注合金的种类、牌号、待浇注铸型的数量和估算所需金

属液的重量。

(2) 检查浇包的修理质量、烘干预热情况及其运输与倾转机构的灵

活性和可靠牲。

(3) 熟悉各种铸型在车间所处的位置，以确定浇注次序。

(4) 检查浇口、冒口圈的安放及铸型的紧固情况。

(5) 清理浇注场地，保证浇注安全。

(二) 浇注操作要点

为了获得合格铸件，必须控制浇注温度、浇注速度，严格遵守浇注操作规程。

(1) 浇注温度

浇注温度对铸件质量影响很大，因此应根据合金种类、铸件结构和铸型特点确定合理的浇注温度范围。金属液由炉中注入浇包时，温度都会降低。根据碳钢的型号，选择适宜的浇注温度，一般浇注温度在1540—1580℃(浇包内钢水温度)。

(2) 浇注操作要点

1）浇注之前需除去浇包中金属液面上的熔渣。

2）依规定的浇注速度和时间范围进行浇注。

3）有冒口的铸型，浇注后期应按工艺规范进行点注和补注。对大中型铸件在浇注成型后，冒口要加保温盐进行保温。补火要及时，大型冒口要采取多次补火，补火时间要控制在冒口内的钢液凝固结壳前进行。

4）一般浇注大、中型铸钢件时，钢水要在钢包内静置1—2min镇静后进行浇注。

5）在保证型腔内的气体排出顺畅的条件下，对要求同时凝固的铸件可采用较高浇注速度，对要求实现顺序凝固的铸件，尽可能采用较低的浇注速度。

6）较厚大铸件或采用底注式浇注系统时，浇注速度可先快后慢，对薄壁小件浇注速度可先慢后快。

7）温高缓，温低急；引流准、浇注稳，收流猛；包口近杯，不断流，不准碰杯，注意挡渣，防止飞溅，不准半浇，允许点补（缩），遇有穿漏，迅速处理。

8）浇注后待铸件凝固完毕，要及时卸除压铁和箱卡，以减少铸件收缩阻力，避免裂纹。

五、铸件清理

铸件凝固冷却到一定温度后，把铸件从砂箱中取出，去掉铸件表面及内腔中的型砂和芯砂的工艺过程称为落砂，落砂通常分为人工落砂和机械落砂两种。

铸件在未完全凝固前，不准搬动铸件，也不准在600℃以上喷水强

冷。铸件一般经自然冷却2

—3小时后进行清件。

（一）工作流程

清理铸件表面、型腔废砂→气割铸件浇口、冒口、毛刺→再次清理铸件残砂→焊补铸件→打磨铸件→质量验收

（二）操作方法及质量标准

1、准备工作

按照要求佩戴好劳保用品，并对工作环境进行安全确认；准备好所用机器设备和工具，并认真检查，确保机器设备、工具完好，能正常、安全运行和使用。

2、正常操作

（1）利用风镐或水清砂机进行铸件废砂清理。

（2）铸件废砂清理完毕，按照《气割安全技术操作规程》操作割枪，切割铸件浇口、冒口、飞边、毛刺。

（3）铸件切割完毕，符合要求。按照《电焊工安全技术操作规程》操作电焊机，对铸件残缺部位进行焊补，确保铸件完整。

（4）焊补完毕，复合工艺要求。利用砂轮机对铸件切割、焊补等部位进行打磨处理，保证切割部位和焊补部位光洁、平整。

（5）打磨完毕，进行验收，准备热处理

六、铸钢件退火热处理

铸钢件退火是将铸钢件加热到AC3以上20-30℃，保温一定时间冷却的热处理工艺。

（一）退火热处理工艺一般要求：

1、按照热处理工艺要求升温、冷却。

2、将需要热处理的铸件按合金种类、铸件大小、壁厚相同的类型进行退火。

3、根据铸件的形状、壁厚、化学成分选择合适的加热速度。

（二）退火热处理具体操作

1、退火炉的检查

（1）炉门关闭正常、严密。

（2）无跑烟、跑火现象。

（3）热电偶完好。

（4）温度仪指示正常。

（5）鼓风机运行正常

2、工件填装要求：

（1）工件装填不得过于严密，须留有一定空隙。

（2）工件码放须稳固、整齐。

（3）工件码放应坚持防止加热变形的原则。

3、工件加热、保温、降温冷却要求

（1）加热：通常以200-400℃/小时的速度加热到860℃.

（2）保温：根据工件的厚度确定保温时间为2-3小时左右。

（3）降温：随炉缓慢冷却到500℃后出炉，空气冷却至正常。

（三）工件出炉

工件冷却至正常温度后出炉，应分类码放整齐。

七、铸钢件质量验收标准

1、外形完整、光洁；无飞边、毛翅、残缺，多肉；无砂眼、气孔、缩孔等铸造缺陷。

2、形状、尺寸，加工量符合铸造工艺图纸要求。

3、各种元素含量在规定范围内。

4、符合GB/T11352-89一般工程用碳钢件的质量标准。

1铸钢件

用铸钢制作的零件就是铸钢件了。与铸铁性能相似，但比铸铁强度好。铸钢件在铸造过程中易出现气泡、角度定位不准确等缺点，在长期使用中就有可能出现机壳断裂的现象。

2铸钢

铸钢用以浇注铸件的钢。铸造合金的一种。铸钢分为铸造碳钢、铸造低合金钢和铸造特种钢3类。

①铸造碳钢：以碳为主要合金元素并含有少量其他元素的铸钢。含碳小于

0.2%的为铸造低碳钢，含碳0.2%～0.5%的为铸造中碳钢，含碳大于0.5%的为铸造高碳钢。随着含碳量的增加，铸造碳钢的强度增大，硬度提高。铸造碳钢具有较高的强度、塑性和韧性，成本较低，在重型机械中用于制造承受大负荷的零件，如轧钢机机架、水压机底座等；在铁路车辆上用于制造受力大又承受冲击的零件如摇枕、侧架、车轮和车钩等。

②铸造低合金钢：含有锰、铬、铜等合金元素的铸钢。合金元素总量一般小于5%，具有较大的冲击韧性，并能通过热处理获得更好的机械性能。铸造低合金钢比碳钢具有较优的使用性能，能减小零件质量，提高使用寿命。

③铸造特种钢：为适应特殊需要而炼制的合金铸钢，品种繁多，通常含有一种或多种的高量合金元素，以获得某种特殊性能。例如，含锰11%～14%的高锰钢能耐冲击磨损，多用于矿山机械、工程机械的耐磨零件；以铬或铬镍为主要合金元素的各种不锈钢，用于在有腐蚀或650℃以上高温条件下工作的零件，如化工用阀体、泵、容器或大容量电站的汽轮机壳体等。

铸钢件 1 铸件表面及近表面缺陷的检测

1 液体渗透检测液体渗透检测用来检查铸件表面上的各种开口缺陷，如表面裂纹、表面针孔等肉眼难以发现的缺陷。常用的渗透检测是着色检测，它是将具有高渗透能力的有色（一般为红色）液体（渗透剂）浸湿或喷洒在铸件表面上，渗透剂渗入到开口缺陷里面，快速擦去表面渗透液层，再将易干的显示剂（也叫显像剂）喷洒到铸件表面上，待将残留在开口缺陷中的渗透剂吸出来后，显示剂就被染色，从而可以反映出缺陷的形状、大小和分布情况。需要指出的是，渗透检测的精确度随被检材料表面粗糙度增加而降低，即表面越光检测效果越好，磨床磨光的表面检测精确度最高，甚至可以检测出晶间裂纹。除着色检测外，荧光渗透检测也是常用的液体渗透检测方法，它需要配置紫外光灯进行照射观察，检测灵敏度比着色检测高。

2 涡流检测涡流检测适用于检查表面以下一般不大于6～7MM深的缺陷。涡流检测分放置式线圈法和穿过式线圈法2种。：当试件被放在通有交变电流的线圈附近时，进入试件的交变磁场可在试件中感生出方向与激励磁场相垂直的、呈涡流状流动的电流（涡流），涡流会产生一与激励磁场方向相反的磁场，使线圈中的原磁场有部分减少，从而引起线圈阻抗的变化。如果铸件表面存在缺陷，则涡流的电特征会发生畸变，从而检测出缺陷的存在，

涡流检测的主要缺点是不能直观显示探测出的缺陷大小和形状，一般只能确定出缺陷所在表面位置和深度，另外它对工件表面上小的开口缺陷的检出灵敏度不如渗透检测。

3 磁粉检测磁粉检测适合于检测表面缺陷及表面以下数毫米深的缺陷，它需要直流（或交流）磁化设备和磁粉（或磁悬浮液）才能进行检测操作。磁化设备用来在铸件内外表面产生磁场，磁粉或磁悬浮液用来显示缺陷。当在铸件一定范围内产生磁场时，磁化区域内的缺陷就会产生漏磁场，当撒上磁粉或悬浮液时，磁粉被吸住，这样就可以显示出缺陷来。这样显示出的缺陷基本上都是横切磁力线的缺陷，对于平行于磁力线的长条型缺陷则显示不出来，为此，操作时需要不断改变磁化方向，以保证能够检查出未知方向的各个缺陷。

2 铸件内部缺陷的检测对于内部缺陷，常用的无损检测方法是射线检测和超声检测。其中射线检测效果最好，它能够得到反映内部缺陷种类、形状、大小和分布情况的直观图像，但对于大厚度的大型铸件，超声检测是很有效的，可以比较精确地测出内部缺陷的位置、当量大小和分布情况。

1 射线检测（微焦点XRAY）射线检测，一般用X射线或γ射线作为射线源，因此需要产生射线的设备和其他附属设施，当工件置于射线场照射时，射线的辐射强度就会受到铸件内部缺陷的影响。穿过铸件射出的辐射强度随着缺陷大小、性质的不同而有局部的变化，形成缺陷的射线图像，通过射线胶片予以显像记录，或者通过荧光屏予以实时检测观察，或者通过辐射计数仪检测。其中通过射线胶片显像记录的方法是最常用的方法，也就是通常所说的射线照相检测，射线照相所反映出来的缺陷图像是直观的，缺陷形状、大小、数量、平面位置和分布范围都能呈现出来，只是缺陷深度一般不能反映出来，需要采取特殊措施和计算才能确定。现在出现应用射线计算机层析照相方法，由于设备比较昂贵，使用成本高，目前还无法普及，但这种新技术代表了高清晰度射线检测技术未来发展的方向。此外，使用近似点源

的微焦点X射线系统实际上也可消除较大焦点设备产生的模糊边缘，使图像轮廓清晰。使用数字图像系统可提高图像的信噪比，进一步提高图像清晰度。

3安全生产技术

按照化学成分铸钢可分为碳素铸钢和合金铸钢两大类。

碳素铸钢

一般的，低碳钢ZG15的熔点较高、铸造性能差，仅用于制造电机零件或渗碳零件；中碳钢ZG25～ZG45，具有高于各类铸铁的综合性能，即强度高、有优良的塑性和韧性，因此适于制造形状复杂、强度和韧性要求高的零件，如火车车轮、锻锤机架和砧座、轧辊和高压阀门等，是碳素铸钢中应用最多的一类；高碳钢ZG55的熔点低，其铸造性能较中碳钢的好，但其塑性和韧性较差，仅用于制造少数的耐磨件。

合金铸钢

根据合金元素总量的多少，合金铸钢可分为两低合金钢和高合金钢大类。