铸造质量控制原理及控制技术要点

铸造质量控制原理及控制技术要点

孙书来

中车眉山车辆有限公司 四川 眉山 620032

摘要：在本文的研究活动中，以永久模铸造方式为例，针对其铸造质量控制原理展开分析，讨论了影响铸造质量的因素，研究了铸造质量控制技术应用要点，内容包括加强设计质量控制、合理控制铸造参数、加强生产过程控制、做好铸造现场管理、加强过程质量审核、完善质量管理体系等，其目的在于提高铸造质量控制水平，保证铸造产品的合格率。

关键词：铸造质量；因素；技术；原理

永久模铸造方式是目前经常使用到的高产量铸造方法，该铸造方式在应用中会提前制作好相应的金属模具，利用模具可在单位时间内内完成大量相同铸件的制造，具有生产效率高、生产成本低等应用优势。在该铸造方式的具体应用中，受到模具精度、铸造温度、铸造时间等因素影响，也将影响到产品生产质量，带来资源浪费问题。依托可靠控制方式提高铸造质量，对于提高企业竞争力，减少产品生产成本有着积极意义。

1铸造质量控制原理

对产品进行铸造时，整个过程具有较强的特殊性，即整个产品的形成过程，较难对其进行合格性检查，在铸造活动结束前，无法发现并阻止铸件缺陷的形成。而铸造质量控制原理在于，在铸造活动开始前，对于可能影响铸件质量的因素进行精准识别，随后拟定配套控制措施对问题进行处理，从源头上消除不合格品的产生条件，保证铸件的生产质量。若是铸件缺陷已经形成，那么此时也会利用相关措施消除铸件缺陷，从而减少不合格品带来的相关损失。在具体工作中，铸造质量管理任务重点为“事前预防”，“事中处理”为辅助控制重点。

2影响铸造质量的因素

基于以往铸造经验可以得知，干扰铸造质量的因素如下：（1）变质剂类型和使用量，在产品铸造活动中，需根据铸造工艺、铸造材料类型，合理选择变质剂类型，并通过实验的方式确定变质剂用量，若是所选变质剂适配度较差，或者用量不合理，也将对整个产品的铸造质量产生直接影响。（2）铸造温度，适宜的铸造温度有利于变质反应的进行，以达到良好的变质效果，但变质温度过高或过低都会影响到变质效果。一般情况下，铸造温度或高于预设温度10℃左右，若不满足此要求也将带来铸造质量问题。（3）铸模时间，如果铸模时间较长，那么容易带来变质剂烧损问题，影响铸造质量，若时间过短则会影响铸件成型质量，增加铸造成本支出。（4）排气通畅性，在铸件生产活动开始前，需检查铸模排气孔的通畅性，若出现排气孔堵塞、孔径过小等情况，那么也会增加铸件内部气泡数量，影响铸件生产质量。

3铸造质量控制技术应用要点

3.1加强设计质量控制

在铸件设计阶段可引入产品质量先期策划和控制计划（以下简称APQP），计划将覆盖设计可行性分析、模具开发、设备应用等环节，以保证初期铸件设计质量，减少铸造时不合格品数量。在APQP应用阶段需注意以下几点：（1）拟定详细的过程开发计划，在整个计划当中，会按要求完成各类调研工作，内容涉及人员管理、生产工装、永久模铸造流程、产品物流等，基于调查资料完成相关计划，同时需做好永久模铸造方案的评价与审核，保证所拟定计划内容的合理性与科学性。（2）做好过程策划工作，在计划中需明确样品试制、小批量产品试制、产品批量试制等环节的工作内容，同时也会明确各环节质量控制要点，针对其中存在的质量隐患，也会提前拟定预防性措施进行处理，以保证所拟定计划的可行性。（3）APQP开发过程需做好持续评价工作，具体的评价要点如下：①识别精准度评价，依托控制图和统计技术来确定产品参数合理性，针对存在问题也会及时采取纠正措施进行处理。②顾客满意度，通过审核试样产品，来整理顾客意见，针对存在问题及时提出相应的纠正措施。③交付和服务，工作中，需要将100％按时交付作为重要工作目标，同时做好阶段性工作审核，针对存在问题也会及时采取纠正措施进行处理。

3.2合理控制铸造参数

实践中所需控制的铸造参数如下：（1）铸造温度，该参数是指铸造液注入模具中的温度，具体参数需要根据产品结构类型、形状、厚度、模具尺寸等内容进行调整，使铸造液可以完整充填模具，以此来保证所得产品的成型质量。（2）浇注速度，基于以往铸造经验可以得知，铸造液的浇注速度，需要根据充型情况、排气状态、结晶情况、构件性能等内容进行调整，在保证铸件质量的基础上，适当提高浇注速度。（3）冷却强度，为了保证结构结晶时拥有充足的冷却速度，会使用循环水冷却方式进行降温，以形成良好的温度梯度，保证铸件可以在较短时间内完成冷却。一般情况下，冷却水温度应控制在20～30℃，而冷却时间也会结合实际情况进行调整，确保铸件内应力可以得到完全消解，以得到质量可靠的铸件产品。（4）凝固顺序，对于距离冷却水管较远的结构，会选择在模具处布置冷铁，作用是能够对构件进行强制冷却，及时消除掉铸件当中的疏松、气孔等缺陷。目前经常使用到的冷铁材料包括紫铜、铸铁、钢材、铝合金等，安装方式包括直接安装在模具两侧或上方，可结合实际情况选择对应材料与安装方式，以达到良好的构件冷却效果

[1]。

3.3加强生产过程控制

3.3.1应用防错技术

在铸件生产活动中，应积极引入各类防错技术，如原材料取用防错技术、作业过程防错技术、现场定置管理防错技术等。例如，在铸件生产活动中的铸件种类较多、整体消耗量较大，需要使用到多种尺寸模具，部分铸件材料在外观上较难分辨其性质，在使用时容易出现投料错误的情况，从而影响到铸件生产质量。防错技术的融入，将依托信息技术、大数据技术提供的便利条件，对所采购材料进行质量校核、分类管理，在取用时可以根据所建立的材料取用体系，对整个取用过程进行监督，以减少材料混用问题，保证铸件生产质量。除此之外，在工作中也需要做好现场定置管理，这也是常见的防错技术，在具体的生产活动中，需要对生产过程中的工装、材料、铸件、模具等内容进行定置管理，过程中也会安排专职人员参与管理，以此来减少材料混用、不合格品混入合格品等问题，以保证所生产产品质量。

3.3.2可追溯管理

在整个生产活动中，也需要做好可追溯性管理，作用是能够对整个永久模铸造方式生产过程进行追溯，避免变质材料混入、砂芯错误等问题，保证全过程质量控制效果。例如，在信息技术辅助下可建立模具追溯管理机制，在机制中会对模具信息进行详细记录，以时间为分类依据对各项资料进行整理，每一次材料取用都会进行记录，记录内容包括模具名称、具体尺寸、生产时间、校验时间、责任人名称等，在发生模具毛边、变形等质量问题时，也会根据管理机制追溯问题原因，以加快问题的处理速度。除此之外，在工作中需要安排专职人员进行现场跟踪，工作内容覆盖材料取用管理、设备状态监督、铸件质量校核等环节，按要求做好相关资料的整理工作，如果所得效果较难达到预设要求，也需要及时采取措施进行处理，发挥所整理资料的应用价值[2]。

3.3.3关键工序控制

在关键工序控制阶段应注意以下内容：（1）在永久模铸造工艺文件中，会明确重要的控制参数与相关内容，并且在文件中，也会使用特殊标识对关键工序进行标注，利于后续活动的推进。（2）在所拟定的工艺文件中，需要针对重要过程参数进行论证，基于得到的论证结果对相关内容进行动态管理，减少不确定因素对铸造结果的影响。（3）在整个生产活动中，应做好生产设备、试验设备、校验设备运行工况监督工作，做好设备自检和应用后质检，同时应记录、整理、存储生产原始记录，为后续工作的推进提供可靠依据。（4）控制点负责人应严格遵循相关要求，做好日常检查和经验整理，过程中会使用统计过程控制技术对相关信息进行统计分析，基于分析结果调整后期工作计划，确保产品生产质量。（5）在铸造活动中如果发现异常问题，也需要按要求做好全面分析工作，并以此拟定配套改进方案，进行方案可行性论证后再使用，使关键工序工作质量满足预设要求[3]。（6）使用倾转式浇注方式进行作业，过程中科学控制倾转角度、倾转速度、动作模式等参数，同时根据实际情况，将初期充型速度控制在较低状态，稳定后再加快充型速度，最后重新降低充型速度，以保证模具型腔当中的多余气体可以稳定排出，提高铸造结果的科学性。

3.4做好铸造现场管理

在永久模铸造现场管理活动中，将引入6S管理模式，具体的工作流程如下：（1）整理，即一定周期对于铸造企业不再使用的物品（如铸造废渣、变质材料等）进行整理，并对其进行集中处置，减少无用物所占用的空间。（2）整顿，在产品铸造活动中，所使用到的材料种类和用量较大，因此会借助信息技术建立各类物质的跟踪管理机制，在需要某类原料时，可以通过管理机制快速确定其位置，提高材料取用效率。（3）清扫，明确各个岗位的工作内容和清扫要求，在完成产品生产任务后，需要对自己的工作区域进行清扫，按要求统计用料、生产情况。（4）清洁，在铸造生产活动中，需要明确每日的6S管理时间，使整个管理活动趋向标准化与规范化，以此来保证6S管理效果。（5）素养，日常工作中需做好人员素养培训、企业文化氛围营造等工作，增强各岗位工作人员的团队意识和工作素养，减少人为因素对铸造结果的干扰[4]。（6）安全，建立安全可靠的铸造流程，利用先进技术优化铸造流程中的相关内容，从而保证工作活动的有序性，提高产品铸造质量。

3.5加强过程质量审核

在永久模铸造管理活动中，也需采取可靠措施加强过程质量审核，及时处理存在的异常问题，保证工作结果的科学性。实践中也需注意以下内容：（1）基于实际情况明确审核内容、审核频率、审核时间、人员要求等内容，通常情况下，每年的审核频率不应少于两次，保证铸造系统的运营安全。（2）在运营活动中，需做好各类原材料、半成品和成品的存储、搬运、标识等工作，所有工作内容都需要和文件要求保持一致，以保证运营结果的科学性。（3）对于重点审查工序质量控制要求进行梳理，并以此来明确工序质量控制要求，做好相应的质量记录，对于相关数据进行统计分析，提取价值数据建立数据库，保证所整理数据的应用价值。（4）针对铸造活动中不同部门工作质量进行检查，同时在互联网技术、信息技术辅助下，可建立信息沟通平台，提高部门之间信息交流的连续性与稳定性，为铸造活动的顺利推进提供可靠依据

[5]。（5）依托数理统计技术、PFMEA软件，对整个过程中存在的缺陷进行分析，基于原因拟定针对性措施处理此类问题，以提高过程质量控制能力，保证审核结果的科学性。

3.6完善质量管理体系

除上述提到的相关内容外，具体工作中，也需要建立完善的永久模铸造质量管理体系，为铸造质量管理活动推进给予可靠保障。在管理体系的具体建设中，会对企业整个永久模铸造过程进行梳理，明确不同工作节点的质量管理要求、管理任务、突发问题应急方案等内容，据此建立完善的质量管理体系，使其可以满足企业运营管理要求[6]。同时企业也会每年开展1-2次全面审核工作，了解质量管理体系落实过程中存在的问题，针对问题原因进行深入分析，讨论问题出现原因和应对措施，对于短时间内较难解决的问题，会拟定阶段性改进计划，做好计划落实跟踪工作，保证问题的彻底解决。除此之外，在完成管理体系优化后，也会组织成员进行培训，要求部门积极落实相关工作，发挥所建立管理体系的应用价值，营造良好的铸造质量管理环境。

结束语

综上所述，在工业4.0背景下，铸造企业对于智能化技术、自动化技术、互联网技术等先进手段的引入度也在提高，产品铸造质量也在提高。与此同时，铸造企业所面临的市场竞争压力也在提高，对此需要基于现场的实际情况，做好全过程铸造质量管理体系的建设与应用，以提高企业市场竞争能力，保证铸造产品质量。

参考文献

[1]陈庆,杨军,刘云,等.基于数字化的压铸产品全流程质量管理[J].中国铸造装备与技术,2024,59(02):67-71.

[2]普进文,涂永辉.捣固车轴承箱体铸造工艺优化及现场质量控制[J].轨道交通装备与技术,2023(06):13-15.

[3]苏丹,龙雄辉.铸造质量控制原理及控制技术要点[J].铸造,2023,72(09):1219.

[4]谭涛,孔亚南,李杰,等.V法铸造圆弧形铸件质量控制[J].铸造设备与工艺,2023(03):35-37+45.

[5]刘庆玉,赵庚宁. 铸造企业“三个回归”质量管理体系建设探讨[C].第十九届中国铸造协会年会论文集.[出版者不详],2023:4.

[6]李丽,杨建,饶牧成. 复杂铝铸件的铸造质量控制[C].第十九届中国铸造协会年会论文集.[出版者不详],2023:3.