解决厚大截面铸钢件内部缺陷的工艺措施
马崇峰，武占学，李保峰，刘宝明
（宝鸡石油机械有限责任公司，陕西宝鸡 721002）
Technology Measures to Solve Internal Defects in ThickCross-section Steel Castings
MA Chongfeng,WU Zhanxue,LI Baofeng.LIU Baoming
(Technology & Materials Research Institute of Baoji OilfieldMachinery Co.,Ltd.,
中图分类号：TG245 文献标识码：B 文章编号：1000-8365（2012）09-1125-01
我公司生产的大钩吊环、钻井泵轴承座等厚大截面铸钢件，要求按照API Spec 8C规范进行超声波探伤，质量达到PSL1级要求。铸件经超声波探伤后，常发现内部存在细小裂纹、组织疏松等缺陷。因为缺陷存在于铸件内部，修复困难。一度时期由此造成铸件报废率高达50%以上，而且铸件工艺出品率很低。
1 吊环铸件原工艺及存在问题
图1是大钩吊环原铸造工艺图，铸件重480kg，材质为公司自制研发的合金钢，呋喃树脂砂造型，铸件厚度154mm，截面比约为1.3，近似于方形截面。设置3个腰圆形保温冒口补缩，铸件工艺出品率49%。铸件生产后，超声波探伤发现，在图1的A位置中部区域存在缺陷。
图1 吊环原工艺简图
2 工艺试验
2.1 五冒口工艺
经分析，认为缺陷部位处于两冒口之间，可能是由于补缩距离不够造成内部组织疏松。因此，在原工艺的基础上增加两个圆形保温冒口，位于缺陷部位的上面。这样生产后，超声波探伤缺陷仍然存在。
2.2 三冒口加外冷铁工艺
冒口数量增加后，铸件内部的缺陷仍然难以消除。于是去掉中部增加的2个冒口，改为在底面设置2块外冷铁（如图2），以增加冷却速度，消除疏松缺陷。这样生产后，经机加工、探伤后，铸件质量仍然不合格，内部缺陷没有消除。
图2 设置外冷铁工艺简图
我们对探伤不合格的部位进行切片分析，试样经处理后，发现有细小的裂纹缺陷。
2.3 单冒口倾斜浇注工艺
通过对以前生产过的铸件分析，钻井泵轴承座也属于截面近似于方形的厚大截面（截面比<1.4），如图3是钻井泵轴承座原铸造工艺简图，铸件重330kg，材质为ZG230-450。按此工艺生产，经超声波探伤发现铸件内部存在缺陷，废品率高。增加冒口数量、加放外冷铁都无法满足超声波探伤要求。改为如图4所示的立浇后，铸件质量得到了保证，探伤合格率大幅提高，并且质量一直很稳定。但吊环立浇造型困难，只有上、下平面加工，冒口设置也不很合理。因此采用倾斜浇注工艺（如图5），冒口端垫高200mm，并在上表面增加冒口补贴，与吊环座相连接的2个孔铸出。这样生产后，经加工、超声波探伤，铸件质量合格，缺陷消除。并且由于冒口数量减少，铸件工艺出品率提高了5%左右。
图3 轴承座原平浇工艺
图4 轴承座立浇工艺
图5 吊环单冒口倾斜浇注工艺
3 结语
生产实践证明，对于近似于方形截面（截面比≤1.4）的厚大截面铸钢件，采用立浇或倾斜浇注工艺，能够有效解决铸钢件内部裂纹、疏松等铸造缺陷，提高超声波探伤合格率。
作者简介：马崇峰（1959- ），陕西宝鸡人，学士，高工。主要从事铸造工艺工作。
