铸钢件裂纹焊补和引进注意

铸钢件在铸造生产过中由于各种原因，往往会出现裂纹，严重时会给铸件造成至命的破坏而报废。特别是一些大型铸钢件，由于零件尺寸大，重量重，运输很不方便，在现场安装时发现裂纹，通过制定合理的焊补措施使之，达到使用性能要求，是很有意义的。

1、工件缺陷情况分析

以焊补处理锤式破碎机关键件一横梁环卷为例，该件重22吨，材质ZG270-500，基本结构如图1所示，呈带轴孔横梁的环形体。锤式破碎机是某水泥厂   道工序的主要工艺设备，全年CaC03材料全部经由锤式破碎机横梁环卷喉口，破碎成30×50mm小块，破碎时震动大，工作条件   恶劣。

配件安装时发现横梁与环卷连接处(a、b、c、d)，均有长度150～250mm不等的裂纹，用角向砂轮机磨开裂纹处，发现断面深处组织呈海棉状疏松，工具会被粘住，开深至150mm处裂纹痕迹仍无法干净，由于工件超重、超宽，造成运输困难等等原因，因此，工件只能在现场处理，但现场没有加热、保温以及焊缝和结构应力的大型热处理炉，又由于工件∮1000mm×900mm轴承位和∮3900mm×50mm定位基准处均已经精加工过，故处理过程稍有变形和翘曲，将会造成无法挽回的损失，风险相当大，工件本身价值28万元左右，   为严重的是水泥厂大量订货合同将无法完成。

2、焊补处理

针对上述情况，与水泥厂设备部门反复研究决定采用下列处理上艺方案，并付诸实施：

1>焊补操作

考虑焊缝本身有横向收缩量，轻者咬边，重者出现纵向裂纹，因此，为避免焊缝本身收缩引起的裂纹倾向，尽可能促使基体平衡吸收，采用多层多道焊接。先在坡口二侧各焊一道纵焊缝，再横向来回焊接，如所示，每层焊缝焊后清渣，并检查有否裂纹，若有应磨掉，焊缝表面应圆滑过渡，每处焊缝应不间断连续焊接，直至填满整条焊缝。

为防止工件变形和尽可能减少焊接过程应力产生，工件垫平垫稳，先同时在a、d二处进行操作，包括开坡口和焊补，完工后立即运用远红外电加热装置，对焊缝进行500℃～570℃焊后回火处理。然后，对b、c二处裂纹以及工件翻身后对遗漏缺陷进行处理。

2>全焊缝应力

缺陷综合处理完后，按图5，用相同加热装置进行全焊缝应力处理。

设备经过一年多的连续运行，没有出现异常现象。节省了大件来回运输费用，及时将配件，恢复生产。大型铸钢件裂纹的焊补处理，采用上述方法处理效果不错，实践证明，上述工艺措施是合理的。

大型铸钢件的常见缺陷有气孔、缩孔及缩松、渣孔、针孔、裂纹、冷隔等。产生这些缺陷的原因大体上包括金属型预热温度太低、排气设计不良、涂料本身排气性不佳、金属液处理不符合要求、金属型设计存在结构或工艺方面的问题、开模时间或者浇注温度掌握不准确等。一般来说，控制好以下几个方面，可以降低废品的产生。

1、利用金属型凝固特点

与砂型相比较，金属型的导热性能要高得多，能获得很大的温度梯度，使铸件冷却。因此，在金属型铸造中，不仅共晶合金，甚至结晶温度间隔较宽的合金，也能密实的铸件。同时，金属型冷却，可使铸件晶粒细化，减轻或有色合金铸件的针孔。用金属型成形较小的薄壁铸件时，金属液凝固很快，许多情况下，几乎在浇注完毕时，铸件的凝固也同时完成。对大而壁薄的铸件，为了充满型腔，获得轮廓清晰的铸件，要有较高的金属型温度和浇注温度。同时，还   在型腔表面喷刷隔热涂料。此外，提高浇注温度能铸件的补缩条件，因为这样能使金属液容易进入已被型壁冷却的下层金属中。采用底注式时，要求金属液有   高的温度，以提高充型能力；但浇注温度也不能太高，因为温度太高时，会增大铸件的收缩量，降低力学性能。金属型铸造中，铸件产生裂纹的可能性比砂型要大得多，因为金属型和金属芯没有退让性，阻碍铸件收缩。另外，铸件凝固不均匀也是产生裂纹的重要原因。

2、控制金属型工作温度

金属型在喷涂料及浇注之前，要均匀地加热到工作温度或接近工作温度，并且在工作过程中要保持选定的温度范围，这样才能内部质量和外形尺寸稳定的铸件。确定金属型的工作温度时，选择过高或过低的温度都会带来一些不良后果。

1）金属型温度过低时，浇入型腔的液态金属会降低流动性，使铸件容易产生冷隔、浇不足、裂纹、气孔和轮廓不清晰等缺陷；型腔表面受到液态金属的强烈加热，型壁内外温差大，金属型容易开裂损坏；冷的金属型上往往凝结有水汽，浇入液态金属时会引起喷溅或爆炸；有些会破坏顺序凝固的条件，这时单靠涂料调整是不行的。

2）金属型温度过高时，强度和刚度低，容易产生扭曲变形，导致过早损坏；金属型温度过高时，延长了铸件冷却时间，不仅降低生产率，而且铸件结晶组织变粗，对于有色合金，还容易产生针孔和缩松缺陷；。同时，也容易和浇注合金发生熔焊现象。

金属型工作温度取决于浇注合金的种类、牌号、铸件的结构形状、尺寸大小和壁厚，同时也和合金的浇注温度有关。具体的金属型工作温度可参照相关铸造手册。

3、选择合适的浇注温度

采用金属型铸造时，合金的种类和牌号不同，浇注温度也不同。合金的浇注温度受下列因素影响：

1）铸件结构：形状复杂、壁薄的大铸件，浇注温度应高些；形状简单的厚壁铸件或有较大砂芯的铸件，浇注温度应低些。

2）铸型温度：金属型工作温度愈低，则浇注温度应愈高。为了完好地充填铸件的薄断面，提高合金浇注温度比提高铸型温度有   好的效果。

3）浇注速度：浇注时，液态金属在铸型内流动过程中热量损失少，流动性的降低也就少，因而浇注温度可低些。若由于铸件结构的要求，需缓慢浇注时，则应将浇注温度提高。

4）浇注系统：采用顶注式浇注系统时，应该用较低的浇注温度；采用底注式浇注系统时，应该用较高的浇注温度，以便合金在温度相当高时到达顶部和冒口中。

4、平衡浇注过程中金属型的热平稳性

金属型铸造时，生产量一般都很大，为此，要求金属型的工艺规范要保持稳定。由于合金的浇注温度可以由保温炉控制，因此，金属型的工作温度就成了影响工艺规范稳定性的主要因素。

在一个浇注周期中，要想让金属型温度始终保持不变是不可能的，但要求在每次浇注时，金属型温度能稳定在所选择的温度范围内。在生产过程中，从升温到降温保持金属型的热平衡规律不变，才能铸造出来的铸件内、外部质量稳定。