降低铸造零件表面质量的缺陷率

降低铸造零件表面质量的缺陷率

杜玉泉  马亮  吴昊  赵磊

陕西黄河集团有限公司

摘要：近几个月，公司质量部门统计数据显示，近期铸件表面质量缺陷率达8.7%，未能达到要求。

影响表面质量的主要原因：非加工表面有砂眼、气孔、夹渣、粘砂、掉砂、多肉等；另据顾客反映，尽管生产的铸件其表面的光洁度已经达到了车间的不低于Ra25的要求，但其外观仍不能令人满意。为达到公司要求，降低铸件表面质量缺陷率，将其控制在5%以内；另外，为充分满足客户要求，希望进一步提高铸件表面光洁度，达到Ra12.5。

关键词：铸件表面质量；缺陷率；光洁度

调查2023年4月份到9月份的生产实际情况，统计结果如下：

表1 铸件表面质量情况调查表

表2 表面质量缺陷分类统计表

为了达到要求，降低铸件表面质量缺陷率，从“人、机、料、法、环”五个方面对铸件实际生产的整个过程进行了详细分析。

人：（1）、工人技能水平低、培训不到位；（2）工艺执行不到位

机：（1）混砂机混砂不均匀

料：（1）树脂、固化剂质量不过关；（2）原砂粒度不均匀；（3）砂芯涂料未达到最新要求

法：（1）熔化过程除气、精炼方法不正确

环：（1）环境湿度不符合要求；（2）生产现场较乱，不利于生产

一、原因分析

对9个末端因素进行调查确认。

1.从事铸造工作的人员均持有公司颁发的上岗操作证书和技能资格证书，并定期进行培训考核，成绩合格。

确认结果：非主要原因

2.跟踪工人每日的生产过程，发现在制芯、舂箱、调配树脂和固化剂比例过程中工人未能严格按照工艺文件及图纸要求进行操作。如：制芯填砂时未舂实，未舂实部位修芯时也未修补；舂箱时面砂未过筛，竖直面舂不紧实；起模后修型不仔细、不到位，虚砂未补实、掉砂未补平的情况比较多；涂料配比浓度依靠肉眼观察及经验，随意性较大。

确认结果：主要原因

3.现用的两台树脂砂混砂机和粘土砂混砂机都在使用期限内，且定期检修合格。多次抽查混砂机所配成的树脂砂和粘土砂，成份合格。

确认结果：非主要原因

4.抽查树脂和固化剂的质量，随机抽取五个不同批次的原料，进行试验，结果显示由其配成的砂型强度均合格。

确认结果：非主要原因

5.经测粘土砂粒度在工艺细则要求的100／200范围内，树脂砂粒度在工艺细则要求的70／140范围内，均合格。

确认结果：非主要原因

6.现用铸造树脂砂型芯涂料属于自行配置，其主要成分为硝基稀释剂、滑石粉、聚乙烯泡沫，波美度为45到50，经验丰富的师傅在刷涂后铸件表面光洁度可达到Ra25，但很难达到Ra12.5的要求，且该涂料的使用局限性较大，容易影响铸件表面光洁度。

确认结果：主要原因

7.查看2023年7月份到12月份的熔化记录，发现含气量不合格的炉次均进行回炉重炼，且未浇铸，生产浇铸炉料均在工艺要求范围内，合格。

确认结果：非主要原因

8.检查2023年4月份到9月份湿度记录，发现在湿度超出要求时均未进行生产，符合要求。

确认结果：非主要原因

9.生产现场环境整洁、摆放有序、符合6S现场管理制度的要求。

确认结果：非主要原因

二、要因分析

1. 工艺执行不到位

生产过程中，有不严格按照工艺文件执行的情况发生，如制芯、舂箱等。其主要原因分析如下：

1.1质量追责不合理，导致质量意识差

铸件出现表面质量问题由清理人员进行返修，造成表面质量缺陷的造型人员无需担责，致使造型人员容易忽视表面质量问题。

1.2现场工艺监督不到位

铸件首件生产过程中，工艺人员在现场对工人进行指导、监督，一般不会出现表面质量问题。首件生产后，工艺人员不再进行现场督导，工人不按照工艺文件或图纸要求进行操作的情况时有发生，导致表面质量较差。

2. 砂芯涂料未达到最新要求

车间生产所用涂料属于自行调配，刷涂后铸件表面光洁度可达到Ra25，但其性能不太稳定，且该涂料的使用局限性较大，容易影响铸件外观光洁度。主要分析如下：

2.1悬浮性较差

该涂料易出现分层、沉底或结块，导致刷涂时易产生涂层厚度不均匀，进而影响铸件表面光洁度及质量。

2.2涂层耐温变性差、抗裂延伸率低

该涂料耐温性变较差，复杂型面烘干后涂层易裂、易脱落，导致铸件表面光洁度不合格。

三、制定方案

针对以上主要要因，制定了以下对策、措施。

表3-1   对策实施计划表

四、对策实施

1. 工艺执行不到位

1.1定期培训，建立质量追责制度

加强质量培训，提高质量意识。划分表面质量“A、B、C”制度，对表面质量好的A类铸件，奖金增加50%，并设置展柜展览三天；符合要求的B类铸件不奖不惩；质量较差可挽救的C类铸件，按照50%发放奖金，设置警示柜警示三天，并由造型工自行返工。

1.2完善工艺监督

工艺人员除首件生产过程在现场对工人进行指导、监督外，每天轮流深入生产一线监督、检查；对难度大、易出错的铸件在生产过程由负责该铸件的工艺人员对其生产过程进行全方位的督导。

2. 砂芯涂料未达到最新要求

近年来铸造行业涂料的发展较快，经多次调研、现场考察，多个大型军工企业近年已陆续使用新型圣泉FQ580涂料，主要成分为乙醇、黄色粉末状涂覆材料等，且生产的铸件质量较好。

结合自身生产状况，类比其他大型军工企业所生产的铝合金铸件，其用途及特性与我公司类似，圣泉FQ580涂料应该可以替代车间现用铸造树脂砂芯涂料。进行新旧涂料对比确认。

2.1对比一：是否利于工人操作

新、旧涂料均使用同样的工具采用刷涂三遍的方式进行生产。

旧涂料在使用前按比例称重配制，未使用完的涂料再次使用时需加入适量硝基稀释剂方可使用；新涂料为成品涂料，无需配比即可直接使用，未使用完的涂料再次使用时加适量酒精即可使用。

确认结果：新涂料使用更为便捷，有利于提高生产效率。

2.2对比二：覆着效果

下图为分别为采用新涂料生产时刷涂前、后树脂砂芯的照片：

图4-1 刷涂前                        图4-2 刷涂后

确认结果：刷涂后涂层均匀，表面致密、平整，经检验满足铸造砂芯涂料表面光洁度生产要求。

2.3对比三：铸件质量

选取重力浇注时批量较大、出现问题较多的外侧板，低压浇注生产时批量较大、外观较为复杂、易产生铸造缺陷的活动环等质量要求高、生产难度大的铸件进行实验，并对铸件进行内部进行X光探伤检测。

图4-3                                图4-4

确认结果：表面质量较好，光洁度达到Ra12.5，尺寸精度符合设计要求。经X光探伤检测内部组织致密，无侵入性气孔，符合设计要求。

2.4对比四：安全环保性能

旧涂料溶剂为硝基稀释剂，生产过程中有刺激性气味，对人体有一定的伤害。新涂料溶剂为乙醇溶液，生产过程中，对人体无伤害。

新、旧涂料在刷涂之后，都需要进行烘干，以保证砂芯中较低的水分含量，避免侵入性气孔出现，确保产品合格。烘干过程中，酒精及硝基稀释剂都挥发较快，酒精无毒，对周围环境几乎无任何污染；硝基稀释剂有毒，伤害工人、污染环境。

确认结果：新涂料对工人几乎无任何伤害，无污染，更为安全。

2.5对比五：经济性

新、旧涂料在刷涂时均采用刷三遍的方式进行生产，配比浓度基本相同，涂层厚度相同，单位用量基本相同。原涂料成本为20元/kg，新涂料外购价格为6元/kg。

确认结果：新涂料价格优势明显，经济性更好。

五、效果检验

将以上措施运用到生产后，对2024年1月至2024年3月份生产的铸件质量进行检查统计，提升明显，缺陷产品低于3%，反馈良好。

表5-1 表面质量情况统计表

表5-2 表面质量缺陷分类统计表

六、效益分析

1. 工作效益

本次活动降低了生产成本、提高了铸件表面质量、提高了生产效率，二次返修打磨产品大大减少,仅为3%。

2. 经济效益

公司每年使用的砂芯涂料大约在3t左右，新涂料6元/Kg，旧涂料32元/Kg，每年产生的直接经济效益约78000元。

3. 环保效益

新涂料燃烧或挥发后，产生的二氧化碳、水、乙醇均无害无毒，不会产生一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮等有毒有害气体，有利于职工的身心健康，对环境无污染，贴合绿色发展要求，让祖国的绿水蓝天多了一份保障，其环保效益是无价的。

七、巩固措施及今后打算

    根据此次成果，认真总结经验，将本次所采用的方案认真总结，形成新的铸造工艺文件作为指导生产的工艺标准。同时会加大工艺纪律检查的力度，使工人能严格按工艺要求进行操作。

质量的追求是无止境的，要一直秉承“持续改进”的质量理念，在此信念的引导下，产品的质量得到了稳步的提高，解决了生产、质量、工艺等方面的难题。