铸件质量控制与质量保证

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1、、铸件质量控制铸件质量决定于每一道工艺过程的质量。对铸件质量进行控制， 实际上是全过 程质量控制（%&），将过程处于严格控制之中，不出现系统误 差（由异常原因造成的误差）。过程中由随机原因产生的随机误差，其频率分布是有规律 的。这种利用数理统 计方法将铸造过程中系统误差和随机误差区分开来是质量控制 的基本方法。这种方法又称之为统计过程控制（）。 +$*# 第一章铸件质量 铸件质量控制首先在于稳定生产过程，避免系统误差的出现和随 机误差的积累。其次要提高工艺过程精度，缩小误差频率分布范围或分散程度。 过程控制包括技术准备过程、图样和验收条件的制订；铸造工艺、 工装设计的验证；原材料验收；设备检查

2、；工装几何形状、尺寸精度和装配关 系检查等；另外，还包括 熔炼、配砂、造型、制芯等工艺参数的控制。 控制方法是定期记录工艺参数进行统计分析，判断车间参数误差 频率分布及性 质，对每一中间工序的结果进行检查。图! # $ 表示出铸铁车 间的铸造工艺过程 质控站（%&）及整个控制程序。图! # $ 铸铁件生产过程质控站（%&）布置 建立过程质量控制站（简称质控站）或管理站是质量管理中行之 有效的措施。质 控站能为缺陷分析提供生产过程背景材料以及原始记录和统计 资料，凡是对铸件质 量特性有重大影响的工序或环节，一般都应设置质控站。 质控站还应贯彻并使操作者严格执行操作规程。工厂考核铸件质 量，按铸件

3、产 生缺陷的原因，追究个人或生产小组的责任。由于铸件产生缺陷 的原因是多方面的 和复杂的，有些缺陷是由多个因素引起的，故不容易划分各自应 承担责任的百分比。为了解决由于划分不公引起争端，应该加强中间检查，应对每一 道工序的质量（特别是主要工艺参数和执行操作规程的情况）进行严格的控制，从而确定个人或小组的质 ）（第九篇铸造生产质量检验与铸件缺陷分析处理 量责任。例如质控站按规程抽查型砂的性能，如果不符合标准的 规定，就应当根据超 过标准的百分数来衡量配制型砂者的工作质量，并据此来决定奖 惩的程度。影响铸件质量的因素众多，加强质控站的中间检查的另一好处是 将所有影响因素都置于严格控制之下，任何一道

4、不合格操作，都消除在最后形 成铸件之前。过程中出现的问题就是铸件发生缺陷，一般都按!（计划）、（实 行）、#（检查）、$（处理）质量体系活动模式的步骤进行改进。除此外，分析具体 的铸件缺陷时还需要明确问题、分析数据和设计试验等。二、铸件质量保证 质量保证（%$）因生产铸件质量要求而有差别。超级合金铸件 同无牌号铸铁件 相比较，它们的质量要求当然不同，但是它们在不同质量要求或 规格前提下，生产质量均需稳定，因而要在不同水平上建立起保证体系。这种体系主要是由用户对铸件生产者一方提出：要求了解铸件承 制方质量保证体系水平是否与对铸件的要求相适应。如质量保证的水准低于铸 件质量所要求的，则不能保证铸件

5、质量的可靠性。在这种情况下，承制方得不到信 任，应被更换。质量保证体系构成分软件和硬件两部分，在软件上要求承制方： （&）质量管理机构健全。（）质量责任制度明确。 （）质量信息网络全面、灵敏和功能齐全。（）有完善的标准化组织。 （*）计量工作完备。（+）对从业人员的质量教育经常化。 （,）产品的技术档案详细，管理机能好。 技术档案的内容因铸件的要求而不同，对特别重要的铸件，应容 许用户查到从事 造型、合型、熔炼及浇注的人员，甚至可查到热处理、探伤、焊 修者的操作记录，以及焊修人员所用焊条的牌号和批次。 承制方拥有的基本设施和技术，也是保证铸件质量要求的必需手 段。例如满足 出口要求的铸钢件，浇

6、冒口断口痕迹必须用碳弧气刨清除平整， 并把它列入生产过程 作为一道工序，以保证铸件质量。这方面的要求还有： （&）生产设备应围绕铸件质量要求进行调整。铸件精度要求高， 造型设备水平应相应提高。（）工艺装备，企业应具有一定的工装设计水平及制造与维修 的、保养和管理的能力。（）生产过程中的监控是实施质量管理所需数据的来源，要求 质控点足够，布置合理和符合经济生产的原则。 +*（ 第一章铸件质量（!）产品检验手段完备，防止不合格铸件漏检出厂，是完成质 量保证体系中的关键环节。除上述软硬件内容外，一个企业中从业人员的素质往往在质量保 证体系中起决定性作用，应该通过培训和教育，予以保证和提高。 第六节铸

7、件缺陷检查 为确保铸件质量，应根据铸件不同用途和要求，采用不同的检查 方法，及时检出所不允许的缺陷。缺陷检查普遍采用的有以下一些方法。一、外观检查 铸件可见部位的外观检查，常以目视法进行。对表面粗糙度的检 查，应在合适的 光线条件下以目测手触样块，凭感觉进行表面状况的鉴 定，借助测量工具获得铸 件尺寸数据，用统计方法确定铸件精度方面缺陷率。目视方法不 限于对外观检查，也 可对断口进行检查。人类器官不单眼睛广泛用于检验，根据某类 铸件的特性，还可藉 嗅觉和听觉进行质量检查。例如球墨铸铁新折断口臭味和敲击后 滞振度，可辅助检 验员对球化不良缺陷的程度进行判断。二、化学分析 对所有的铸件，化学成分是

8、十分重要的，因而在大多数情况下， 化学成分就是验 收指标。化学成分也间接决定了铸件的力学性能与缺陷发生与 否。例如球墨铸铁中 残留镁量低于#$%，球墨的球化率必然会受到影响，出现球化 不良的缺陷。化学成分因炉次而异，取样化验结果称为炉次分析，其结果也因 分析方法不同而不同。按国际标准“铸钢件交货通用技术条件”（&（!）以湿 法化学分析所得结果 为准，标准也规定应自铸件毛坯表面以下至少*+ 处取屑状样 品。标准规定出铸件 用户为核对分析与炉次分析间允差，如表） , - , . 所列。重要部件 为了了解偏析程 序，从两端取样，往往还要分析气体、夹杂物及微量杂质元素的 含量。表） , - , . 核

9、对分析对炉次分析标准允差 碳钢元素碳硅锰硫和磷 范围（%） !#$ !#/ !-#! 0 #$/ 允差1 #$ 1 #/ 1 #* 1 #/ 2*/! 第九篇铸造生产质量检验与铸件缺陷分析处理 湿法分析缺点是过程慢，如化验铝合金一天都出不来结果。仪器 分析出结果较快，例如! 射线荧光分析仪（!#）和光发射分光仪（$%&），化 验一个元素约 （ ）*+,。前者在（ 0-/浓度范围较准，后者则在-/ （ 1. -/浓度范围较 准。仪器分析要求元素呈固溶态存在于激冷试样中。三、力学性能检测硬度试验是最早用来检验铸件是否发生缺陷的手段，本世纪初美 国曾有人在落 砂工段逐个检验浇出的铸件缸盖，如硬度超过

10、一定值则认为铸件 必然存在裂纹应予报废。这种方法简单易行。拉伸性能和韧性（冲击韧度或伸长率）是常用的检验项目。试样 通常自试块上截 取试棒加工而成。试样的规格应按适用的标准选取，依照检验要 求获得合格数据。这种检验不仅从性能数据可以发现材质存在的问题，而且金属疏 松、夹杂物、裂纹、粗 晶及回火脆性等缺陷往往可在试样断口上得到反映。四、低倍检验（宏观检查） 用目视或低倍放大镜检查铸件表面或截面的宏观组织或缺陷，以 确定它们的性 质和严重程度的方法称为低倍检验。它具有视域大、适用范围广 和试验方法简便等 优点，与微观组织检验配合能较全面地反映铸件的质量问题。 酸蚀、印痕（硫印、磷印）和断口检验是常

11、用的低倍检验项目（表 2 3 ）3 。2 酸蚀 可以显示成分偏析、夹杂物和孔洞类铸件宏观缺陷。印痕可以显 示硫、磷在截面上的分布情况。断口检查可以发现印痕、酸蚀所不能显露的缺陷。例 如沿奥氏体晶界大 量析出氮化物或其他金属间化合物，具有银灰色岩石形貌的石状 断口等（表2 3 3-）。表2 3 3 2 酸蚀、硫印操作规程硫印：）将已曝光的溴化银印相纸浸在/ （ ）/浓度的硫酸水溶液中，静 浸 （ 1*+,，取出晾干1）将试样用氯化碳擦净，使相纸药面与试样净面紧贴，并压紧 用棉花在相纸反面进行拭擦滚压 （ 1.4*+,（不许相纸在磨面上移动）酸蚀： ）配制4/的盐酸水溶液，并加热至5- 6 47

12、1）将试样放入（待观察面要朝上）保留）- （ 8-*+, ）取出试样用热水冲洗或以稀释的碱（4/）水溶液冲洗后，再用 热水冲洗，并迅速干燥8）用肉眼和放大镜观察 1044 第一章铸件质量表! # #$ 铸钢宏观缺陷的断口特征 缺陷断口形貌偏析短杆状，较光滑的条带（高倍呈成串夹杂） 气孔单个或成束，内壁光滑的条形（外露时带有氧化色） 长针形针孔条形孔洞，内壁光滑，不外露的则呈银灰色 缩孔呈管状，表面粗糙，严重氧化，常见发达的树枝晶和夹杂物 堆积缩松内壁粗糙，不外露的则可见树枝晶 热裂纹外露的则氧化严重；表面起伏，圆滑 冷裂纹未氧化的呈灰色纤维状或沿奥氏体晶界开裂呈岩石状 非金属夹杂成堆分布的颗粒

13、群，有的呈黄绿色五、金相检验（金相显微镜检验）用光学显微镜在放大%$ & $倍下观察抛光的金属表面，试样 在未经侵蚀条件 下进行夹杂物检查（利用明、暗场及偏光、干涉和显微硬度等多 种功能参照（）*$%+#,! 评级），经侵蚀后进行组织及晶粒度检查。这种方法广泛用于 检查微观缺陷，也常用于研究宏观缺陷的微观特征。 上述的化学分析、性能试验和金相检验所取得的试样只能代表局 部区域。为了 了解铸件整体的质量情况，须从具有代表性的各个部位选取试 样，数量愈多，范围愈 广，对发生的铸件缺陷了解愈近全貌，有利于下一步分析。六、无损检验（无损探伤） 对缺陷进行非破坏性检查，根据工作原理不同有以下几类：!光

14、学检查法（目测 检查法、渗透探伤检查法-./0 1#+%）；放射线检查法（2 线透 射检查法、断层摄影 （3/）检查法）；#电磁检查法（磁力探伤检查法、涡流探伤检 查法（-./0 14$!）；$ 声波检查法（超声波探伤检查法、-1“声发射”法）；%热传导 检查法（物质表面温度分 布图象显示法）。其中，目测法、渗透探伤法（5.647%）、磁 粉探伤法、涡流探伤法等，只 能用于铸件表面或表层部分缺陷的检查，对铸件深部缺陷的检 查，必须使用2 线透射 法（5.6%8!）、断层摄影法和超声波探伤法。无损检验近年来 发展很快，由于数据处 理好和硬件趋向于便携式，大大提高了检查的可靠性和灵活性。 2 线透

15、射检查法可提供铸件检测部位有无缺陷及缺陷尺寸的照 片。美国材料试 验协会（-./0）发布了一系列适用于铸件检验的射线照相参考标 准，它们按缺陷种类 和数量分类，为使用者对缺陷可否接受提供判断依据。2 射线图 像转换为可见图像显示在荧光屏或电视屏上，录像数值化经计算机处理，可自动判 断出缺陷产生原因。 +%+ 第九篇铸造生产质量检验与铸件缺陷分析处理 渗透探伤或称液体渗透检验法(!)，它不像磁力探伤，仅限于 铁磁体铸件，非磁 化的奥氏体和铝、镁、铜等非铁合金铸件均可使用，用途广泛， 美国无损检测学会 (#$%&)推荐铸造工业采用。清洁后的铸件使溶有颜料或荧光 物乳浊液体(渗透剂)均 匀涂布铸件表面。由于渗透剂的湿润力强渗入裂纹缺陷中(图 ( ) ( *+ )，几分钟后 用水冲洗掉表面渗透剂(图 ( ) ( *,)，保留了裂纹中渗透剂，然 后撒上或涂上显示 剂，它如同吸墨纸将渗透剂从裂纹中吸出，显示剂自行填充裂纹 (图 ( ) ( *-)，且与 渗透剂发生作用，生成物在黑色检验光下发亮(图) ( $.)，即将 裂纹检出，裂纹宽度小 于/0/)11 也能显示清楚。与表面连通的各类孔洞都可采用这种检 验方法检查出缺 陷的大小和类型。图 ( ) ( * 荧光渗透深伤步骤+)渗透剂渗入裂