大型鑄件鑄造是
重工業(yè)領(lǐng)域的核心工藝,主要針對(duì)單件重量≥5 噸、外形尺寸超數(shù)米的鑄件,廣泛用于能源、冶金、工程機(jī)械等行業(yè)。其生產(chǎn)流程與中小型鑄件一致,但在
設(shè)備、工藝控制、質(zhì)量保障上有更高要求,具體如下:
不管是灰鐵、鑄鋼還是球墨鑄鐵的大型鑄件,基礎(chǔ)流程都遵循以下步驟,區(qū)別僅在于材料對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù):
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工藝與模具設(shè)計(jì)
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重點(diǎn):根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)(如機(jī)床床身、水輪機(jī)蝸殼)設(shè)計(jì)澆冒口系統(tǒng),大型件需采用順序凝固原則,通過(guò)設(shè)置多個(gè)冒口實(shí)現(xiàn)補(bǔ)縮,防止內(nèi)部縮孔縮松;分型面盡量選平面,減少合箱誤差。
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模具:優(yōu)先用木模 / 覆膜砂模(成本低、易修改),超大型件分塊制作模具,拼接后需校驗(yàn)尺寸精度。
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砂型 / 砂芯制作
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造型材料:大型件常用樹(shù)脂砂、水玻璃砂,粘結(jié)強(qiáng)度高,能承受鐵水 / 鋼水的沖擊,不易潰散。
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操作:采用機(jī)械造型 + 人工輔助,砂型需分層緊實(shí),保證密度均勻;砂芯需烘干固化(烘干溫度 120-180℃),防止?jié)沧r(shí)發(fā)氣導(dǎo)致氣孔缺陷。
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合箱:用大型龍門(mén)吊吊裝砂箱,螺栓 + 壓鐵雙重緊固,防止?jié)沧r(shí) “跑火”;分型面涂密封膠,避免鐵水滲漏。
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熔煉與成分控制
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設(shè)備:鑄鋼用電弧爐 / 中頻感應(yīng)爐,鑄鐵用大容量中頻感應(yīng)爐,爐容需匹配鑄件重量(如 50 噸鑄件需≥60 噸熔煉爐)。
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成分:實(shí)時(shí)用直讀光譜儀監(jiān)測(cè)元素含量,鑄鋼需嚴(yán)格控制硫、磷含量(≤0.04%),鑄鐵需精準(zhǔn)調(diào)控碳硅當(dāng)量,避免白口組織。
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孕育 / 精煉:鑄鐵澆注前加孕育劑細(xì)化石墨;鑄鋼需進(jìn)行爐外精煉(如 LF 爐),去除夾雜物、降低氣體含量。
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澆注作業(yè)
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溫度:鑄鋼澆注溫度 1500-1600℃,鑄鐵 1350-1450℃,大型件需高溫慢澆,保證型腔充型飽滿(mǎn)。
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方式:用吊車(chē)吊運(yùn)澆包,采用階梯式澆注或底注式澆注,避免鐵水 / 鋼水直沖砂型,減少?zèng)_砂缺陷。
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冷卻:澆注后保溫冷卻數(shù)天至數(shù)周(鑄件越大冷卻時(shí)間越長(zhǎng)),緩慢降溫可大幅降低殘余應(yīng)力,防止開(kāi)裂。
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后處理與精加工
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開(kāi)箱落砂:冷卻至室溫后開(kāi)箱,用液壓錘、拋丸機(jī)去除澆冒口和表面粘砂。
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熱處理:核心工序,鑄鋼件需正火 + 回火,消除應(yīng)力、細(xì)化晶粒;鑄鐵件需人工時(shí)效(500-600℃保溫);部分高要求鑄件需調(diào)質(zhì)處理。
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精加工:用大型龍門(mén)銑床、鏜床加工關(guān)鍵面,保證尺寸公差和形位精度。
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全流程質(zhì)量檢測(cè)
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尺寸檢測(cè):激光跟蹤儀、大型三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x,測(cè)量超大型尺寸的形位公差。
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內(nèi)部檢測(cè):超聲波檢測(cè)(UT)排查厚大部位縮松,射線(xiàn)檢測(cè)(RT)檢測(cè)薄壁復(fù)雜部位裂紋,磁粉檢測(cè)(MT)排查表面缺陷。
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力學(xué)性能:從鑄件本體取樣,測(cè)試抗拉強(qiáng)度、沖擊韌性、硬度,確保符合牌號(hào)要求。
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缺陷控制難點(diǎn)
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縮孔縮松:采用冒口 + 冷鐵組合,強(qiáng)制順序凝固;優(yōu)化澆注系統(tǒng),提高鐵水 / 鋼水補(bǔ)縮能力。
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殘余應(yīng)力與開(kāi)裂:延長(zhǎng)冷卻時(shí)間,嚴(yán)格執(zhí)行熱處理工藝;鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)避免尖角、壁厚突變。
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尺寸偏差:模具預(yù)留加工余量;合箱時(shí)用定位銷(xiāo)固定;采用數(shù)字化測(cè)量設(shè)備全程監(jiān)控。
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設(shè)備與場(chǎng)地要求
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需配備大型熔煉爐、重型龍門(mén)吊、超大尺寸時(shí)效爐,車(chē)間高度和承重能力需滿(mǎn)足大件吊裝、轉(zhuǎn)運(yùn)需求。
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部分超大型鑄件(如百?lài)嵓?jí)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪)需定制專(zhuān)用生產(chǎn)工裝。
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能源行業(yè):水電(水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、座環(huán))、火電(汽輪機(jī)缸體)、風(fēng)電(風(fēng)機(jī)底座)、核電(反應(yīng)堆壓力容器)
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冶金機(jī)械:軋鋼機(jī)機(jī)架、煉鋼轉(zhuǎn)爐爐殼、高爐料斗
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工程機(jī)械:挖掘機(jī)底盤(pán)、起重機(jī)吊臂基座、裝載機(jī)配重塊
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軌道交通:高鐵轉(zhuǎn)向架構(gòu)架、軌道橋梁支座
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