作為船用鑄鋼件中的典型產(chǎn)品艉舳架，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)時(shí)遇到挑戰(zhàn)性的新難題。對(duì)這3種鑄件的鑄造技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)分析如下：
1 形位尺寸控制
重26 t的GW414掛舵臂，鑄造工藝設(shè)計(jì)為平澆，鑄件實(shí)體處于平躺狀態(tài)，從高度方向的對(duì)稱中面把鑄件分為上、下型澆注。使用4 m長(zhǎng)的大曲線的點(diǎn)坐標(biāo)實(shí)在困難。采用如下工藝控制要點(diǎn)：從關(guān)鍵斷面處分芯，使造型操作能比照關(guān)鍵斷面的尺寸進(jìn)行測(cè)量；讓圓滑過(guò)渡曲面借助于水平芯頭定位；設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易測(cè)高儀來(lái)準(zhǔn)確控制砂型上各點(diǎn)的高度尺寸。在長(zhǎng)、寬、高三個(gè)方向取不同的縮尺，GW414圖號(hào)的掛舵臂和H002圖號(hào)的掛舵臂生產(chǎn)中都經(jīng)歷過(guò)縮尺的調(diào)整。艉舳架鑄件的“尾巴”部位，在毛坯凝固過(guò)程中，變形受到機(jī)械阻力和熱應(yīng)力的雙重影響，二者作用方向相反，機(jī)械阻力的影響大，向外張口變形是必然的，工藝設(shè)計(jì)中按預(yù)先向內(nèi)旋轉(zhuǎn)鑄件“尾巴尖”的思路放置反變形量，較好地解決了此問(wèn)題。為了船在使用中無(wú)滲露，鑄件驗(yàn)收時(shí)均要做耐壓試驗(yàn)，且用戶要求在壁上少開(kāi)或不開(kāi)工藝孔，甚至不準(zhǔn)用芯撐。為了減少尺寸偏差，提高毛坯表面品質(zhì)，滿足用戶上述要求，使用大型芯子是可行的。但如何解決大芯子在浮力下的漂浮和出氣，是否用芯撐、用什么樣的芯撐仍是較大的技術(shù)問(wèn)題。目前措施要點(diǎn)是：使用強(qiáng)度、剛度足夠大的鋼管芯骨并壓緊芯頭；用螺旋形式的芯撐。
2 鑄造缺陷預(yù)防
各船級(jí)社船規(guī)都要求在船用鑄鋼件重要部位進(jìn)行超聲波探傷和磁粉探傷，允許驗(yàn)船師有權(quán)在任意部位進(jìn)行UT、MT雙探抽驗(yàn)，實(shí)際上，驗(yàn)船師或用戶往往進(jìn)行的是100 的雙探檢查。對(duì)于縮孔縮松缺陷的預(yù)防。工藝措施是：按順序凝固原則配置澆、冒口與冷鐵，冒口要放在最大熱節(jié)部位并保證補(bǔ)縮通道暢通，保證鑄件組織的致密。生產(chǎn)實(shí)際說(shuō)明，解決掛舵臂舵軸孔處的縮松是最困難的問(wèn)題。我們采用在上部外側(cè)增加凸肩補(bǔ)貼以增大凝固前沿通向冒口的補(bǔ)縮擴(kuò)張角，有比較好的效果。艉舳架、艉球類鑄件裝配軸部位的孔是必須探傷的，對(duì)于不同型號(hào)的鑄件應(yīng)通過(guò)反復(fù)推敲工藝、改善冒口位置以進(jìn)步加大保險(xiǎn)系數(shù)。裂紋問(wèn)題。船件肋板處有時(shí)出現(xiàn)裂紋，艉舳架的水平肋部位更應(yīng)予以充分關(guān)注。主要措施是在肋的交接圓角處用冷鐵。而且水平肋上部要直接設(shè)置小冒口，補(bǔ)縮、通氣。外冷鐵設(shè)計(jì)出合理形狀或以間接外冷鐵代替直接外冷鐵都可減少裂紋。砂眼、氣孔缺陷，在船件表面極易發(fā)生。這是船體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、表面積特別大、型腔在澆注過(guò)程中受到鋼液烘烤容易掉砂形成的。目前主要是通過(guò)穩(wěn)定型砂品質(zhì)、提高舂砂緊實(shí)度、砂型表面使用鉻礦砂且刷優(yōu)質(zhì)涂料、保證型腔在澆注前的{占凈度等措施來(lái)保證。采用跨度坭芯，用減少分芯來(lái)減少外部輪廓尺寸誤差。對(duì)重81 t的H002掛舵臂，采用立澆工藝，即把鑄件實(shí)體從平躺狀態(tài)翻轉(zhuǎn)9O。，成為側(cè)立狀態(tài)澆注。用長(zhǎng)8 m、
高3m、寬2 m的大型實(shí)樣消除拼芯誤差，把外部輪廓尺寸誤差減少到最小。美國(guó)某船廠的艉舳架，在7 407 mm×5 385 mm×3 O51 mm 尺寸的輪廓中，絕大部分表面是扭曲的魚(yú)體形圓滑過(guò)渡曲面，規(guī)定若干關(guān)鍵斷面，斷面用1：1樣板圖，數(shù)據(jù)用平面坐標(biāo)系表達(dá)，技術(shù)要求對(duì)三維尺寸上任一維的毛坯尺寸偏差都有嚴(yán)格指定。如按傳統(tǒng)的作法，把鑄型上下分成五六層，而鑄件高度方向無(wú)平面，如何控制、測(cè)量鑄件斷面階梯式澆注系統(tǒng)，芯撐使用耐火磚塊作撐墊，避免用鐵塊作撐墊，否則將形成帶砂的鋼液凝結(jié)此處產(chǎn)生砂眼、氣孔缺陷。
3 清理、打磨與檢測(cè)
大型船用鑄鋼件的清理工藝目前采用：在保溫后期利用余熱割除大冒口—— 清砂—— 正火—— 熱割澆冒口—— 回火—— 打磨、修邊、測(cè)力學(xué)性能— —劃線、缺陷標(biāo)記— — 矯正變形、熱清缺陷— — 打磨、復(fù)劃線— —MT、UT— — 清除缺陷并記錄—— 預(yù)熱焊補(bǔ)—— 焊后回火—— 品質(zhì)復(fù)檢—— 船檢—— 交貨。清理船用鑄鋼件表面，達(dá)到滿足船規(guī)要求是船用鑄鋼件工藝技術(shù)的又一瓶頸。任何一條修毛剌形成的幾毫米深的溝槽都可能造成驗(yàn)船師或外商監(jiān)理的反復(fù)質(zhì)疑和調(diào)查。打磨品質(zhì)與打磨工具有關(guān)，用砂輪打磨，表面品質(zhì)可達(dá)到Ral00～Ra50，要適應(yīng)國(guó)際船件市場(chǎng)Ra50～Ra25的表面品質(zhì)要求，需要用高速砂輪。試棒性能控制首先與冶煉過(guò)程的成分控制有關(guān)，當(dāng)然合理確定熱處理工藝參數(shù)至關(guān)重要，若正火前增加高溫?cái)U(kuò)散退火，對(duì)提高綜合性能十分有利。大型船用鑄鋼件還要在鑄件曲面上按圖紙上所定的位置打出多條水線樣沖標(biāo)記及加工樣沖標(biāo)記。打樣沖是項(xiàng)困難的工作，我們的尺寸確定經(jīng)驗(yàn)就是把鑄件圖的坐標(biāo)系原心定于高空，從上到下測(cè)量鑄件表面上各點(diǎn)的相對(duì)高度尺寸，然后換算出各個(gè)圖紙尺寸。清理過(guò)程的工藝和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，應(yīng)及時(shí)整理報(bào)告給船級(jí)社，以便在驗(yàn)船師的積極配合下順利交貨。近年來(lái)我廠通過(guò)不斷研究、積累經(jīng)驗(yàn)，在提高技術(shù)方面取得了很大的成功，美國(guó)用戶對(duì)我們?cè)隰呼都鼙砻嫠驑記_尺寸進(jìn)行復(fù)查時(shí)，驚嘆我們用簡(jiǎn)單巧妙的人工定位法竟然和他們用價(jià)值數(shù)萬(wàn)美元的紅外線測(cè)量?jī)x結(jié)果一致。他們拿走了我們的一個(gè)吊線錘，作為證明，向美國(guó)人介紹中國(guó)人的巧妙做法。在與外商接觸、進(jìn)行技術(shù)交流的過(guò)程中也促進(jìn)了我們技術(shù)水平的提高。生產(chǎn)船用鑄鋼件必須在生產(chǎn)前具備相關(guān)船級(jí)社承認(rèn)的生產(chǎn)資格。現(xiàn)在我們已通過(guò)了美國(guó)ABS、英國(guó)I R、法國(guó)BV、德國(guó)LR、日本NK、挪威DNV、中國(guó)CCS等7個(gè)國(guó)家船級(jí)社的工廠認(rèn)證，已具備較大的船用鑄鋼件生產(chǎn)能力，每年都生產(chǎn)船用鑄鋼件數(shù)百噸，對(duì)于上述3種鑄件，目前已交付H002掛舵臂貨2件、GW414掛舵臂4件、艉舳架4件，且生產(chǎn)還在繼續(xù)中。由此也取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。