汽車鑄件生產(chǎn)過程質(zhì)量控制

汽車鑄件生產(chǎn)過程質(zhì)量控制

1汽車鑄件企業(yè)21世紀(jì)，汽車工業(yè)也隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展而迅速發(fā)展。近幾年來,隨著國民可支配收入的大幅增長,給汽車行業(yè)特別是乘用車(轎車)的發(fā)展帶來了強(qiáng)勁的推動(dòng)力。據(jù)行業(yè)統(tǒng)計(jì),2010年我國汽車銷量1800萬輛;2011年銷量1850.51萬輛,比2010年增長2.45%。汽車工業(yè)是鑄件的最大用戶,也是鑄造業(yè)最主要的服務(wù)對象,是推動(dòng)鑄造業(yè)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?。汽車鑄件約占汽車自身質(zhì)量的20%,其主要特點(diǎn)是壁厚薄、形狀復(fù)雜、尺寸精度高、質(zhì)量輕、可靠性好、生產(chǎn)批量大等。汽車工業(yè)的高速發(fā)展對汽車鑄件質(zhì)量提出了更高的要求。無論是鑄鐵件、非鐵合金鑄件、還是復(fù)合材料鑄件,都要求汽車鑄件制造廠家有較高的生產(chǎn)控制流程和質(zhì)量保證能力,以確保所生產(chǎn)的大批量鑄件質(zhì)量穩(wěn)定,并滿足鑄件質(zhì)量均一性的要求。因而,汽車鑄件供應(yīng)商必需具有非常健全的質(zhì)量控制體系[1～2]。2生產(chǎn)鑄件及鑄件筆者公司采用粘土砂濕型鑄造、進(jìn)口造型線、覆膜砂制芯、感應(yīng)電爐熔煉、自動(dòng)澆注;生產(chǎn)鑄件包括中間連接體、渦輪殼、排氣管、底盤類件、缸體缸蓋等汽車鑄件,部分液壓鑄件、柴油機(jī)(壓縮機(jī))鑄件、工程機(jī)械類、鐵路產(chǎn)品等鑄件。鑄件材料包括灰鐵、普通球鐵、高鎳球鐵、硅鉬球鐵、不銹鋼等。2.1砂處理設(shè)備:河道干草片砂砂箱,條筆者公司共有4條進(jìn)口造型線,其中一條DISA造型線、兩條東久造型線、一條KW造型線,以及配套的砂處理生產(chǎn)線。鑄造生產(chǎn)分為無箱鑄造車間和有箱鑄造車間。無箱鑄造車間:一條DISA造型線,生產(chǎn)批量大的小件,型板尺寸750mm×535mm,生產(chǎn)節(jié)拍為504型/h,自動(dòng)澆注,年產(chǎn)量約2萬t;兩條東久造型線,生產(chǎn)批量大的中小件,型板尺寸700mm×600mm,生產(chǎn)節(jié)拍為180型/h,自動(dòng)澆注,年產(chǎn)量約2.4萬t。有箱鑄造車間:一條KW造型線,生產(chǎn)批量適中的中大件,砂箱尺寸1300mm×900mm,生產(chǎn)節(jié)拍為102型/h,自動(dòng)澆注,年產(chǎn)量約3.6萬t。連續(xù)混砂的砂處理設(shè)備:與DISA造型線配套的砂處理能力為90t/h;與東久造型線配套的砂處理能力為120t/h;與KW造型線配套的砂處理能力為120t/h。2.2設(shè)備連接有箱鑄造車間:6臺(tái)6t中頻電爐;無箱鑄造車間:4臺(tái)3t和6臺(tái)4t中頻電爐;總?cè)刍芰?每8h熔煉500t鐵液。2.3砂芯機(jī)制芯芯砂芯內(nèi)裝DISA線和東久線用砂芯:30臺(tái)覆膜砂殼芯機(jī)制芯、砂芯浸涂及紅外烘干設(shè)備。KW線用砂芯:2臺(tái)40L冷芯機(jī)和2臺(tái)110L冷芯機(jī),砂芯浸涂及鏈板式熱風(fēng)射流烘干設(shè)備。2.4拋丸器架拋丸設(shè)備:擺床式拋丸器,掛拋式拋丸器,通過式懸掛拋丸器。澆冒口分離方式:采用澆冒口分離器(俗稱液壓漲鉗),將鑄件與澆冒口分離,避免敲打、損傷鑄件。2.5檢測儀器和檢測方法直讀光譜分析儀、碳硫分析儀、碳當(dāng)量測定儀、型砂/芯砂檢測儀、電子萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)、數(shù)顯布氏硬度計(jì)、金相顯微鏡、X射線探傷機(jī)、三坐標(biāo)測量儀、超聲波聲速測定儀等。3質(zhì)量控制方法從鑄造原輔材料、鑄造過程、鑄件實(shí)物等三個(gè)方面嚴(yán)格控制,確保了鑄件質(zhì)量。3.1輔助材料及回爐料的采購鑄造原輔材料質(zhì)量是鑄件質(zhì)量的最初保障,把好原輔材料的進(jìn)貨檢驗(yàn)關(guān),才能有效地控制原輔材料質(zhì)量。筆者單位綜合考慮原輔材料的質(zhì)量與價(jià)格,采取了集中、比價(jià)采購。根據(jù)生產(chǎn)的汽車鑄件質(zhì)量要求,結(jié)合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),制定了包括生鐵、廢鋼、硅鐵、錳鐵、鉬鐵、硫鐵、鉻鐵、銅、鎳、球化劑、孕育劑、碳化硅、增碳劑等原材料和硅砂、膨潤土、煤粉、淀粉、覆膜砂等輔助材料在內(nèi)的《鑄造用原輔材料技術(shù)規(guī)范》;每批采購的原輔材料,都按《鑄造原輔材料進(jìn)貨檢驗(yàn)規(guī)范》的要求及時(shí)取樣、檢測,符合質(zhì)量要求的,才辦理入庫、掛合格證、允許使用;公司產(chǎn)生、使用的回爐料(澆冒口和廢鑄件),分類存放、做好標(biāo)識(shí),拋丸清除表面粘砂、銹蝕,并用破碎機(jī)將回爐料壓剪至合適的塊度。生鐵、廢鋼、硅鐵、錳鐵、球化劑等鑄造材料的主要質(zhì)量指標(biāo)和控制范圍如下:3.1.1wtimn0.20%,wp0.20%,wp0.20%,wv0.0.0.0.0.0.0.0.5%,wp0.20%,wp0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.20%,wp0.20%,wp0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.5%,wz0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.5%,wz0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.鑄造生鐵牌號(hào)Q10,要求化學(xué)成分:w(C)≥4.00%,w(Si)≤1.0%,w(Ti)≤0.05%,w(Mn)≤0.20%,w(P)≤0.05%,w(S)≤0.03%,w(V)≤0.04%。每批生鐵的w(C)量波動(dòng)范圍≤0.5%,w(Si)量波動(dòng)范圍≤0.5%。3.1.2混有雜質(zhì)廢鋼的化學(xué)成分要求見表1。廢鋼塊度控制在50～250mm,不得混有鐵合金、合金廢鋼等,不允許有嚴(yán)重銹蝕、油污、水漬等雜質(zhì),禁止混有炸彈、炮彈及其它易燃易爆物品或兩端封閉的管狀物、封閉器皿等。3.1.3鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵鐵2鐵,鐵2鐵,鐵2鐵采用牌號(hào)為FeSi75Al1.5-B的硅鐵,化學(xué)成分要求:w(Si)72%～80%,w(Ca)≤1.5%,w(Al)≤1.5%。粒度為10～50mm。錳鐵為高碳錳鐵,牌號(hào)為FeMn68C7.0,w(Mn)65.0%～72.0%,w(C)≤7.0%,w(Si)≤4.5%,w(P)≤0.40%,w(S)≤0.03%。粒度為0.5～50mm。球化劑的化學(xué)成分要求如表2所示,粒度為5～25mm。3.2研磨過程的質(zhì)量控制3.2.1型砂檢測要求根據(jù)DISA線、東久線、KW線的生產(chǎn)特點(diǎn)和不同類型產(chǎn)品,分別編制《型砂混制工藝規(guī)范》、《型砂檢測標(biāo)準(zhǔn)》。在型砂混制過程中,由混砂設(shè)備的在線檢測儀檢測型砂緊實(shí)率,合格的型砂用于造型。型砂實(shí)驗(yàn)室的檢測人員對用于造型的型砂,按《型砂檢測標(biāo)準(zhǔn)》的檢測頻次要求取樣,對檢測項(xiàng)目及時(shí)檢測、報(bào)告,以便監(jiān)督型砂質(zhì)量。表3為DISA線、東久線、KW線型砂檢測標(biāo)準(zhǔn)。3.2.2造型、制芯人員的培訓(xùn)根據(jù)不同造型線、不同產(chǎn)品,編寫、下發(fā)了產(chǎn)品《造型工藝規(guī)程/作業(yè)指導(dǎo)書》、《制芯工藝規(guī)程/作業(yè)指導(dǎo)書》,并培訓(xùn)造型、制芯人員,熟練掌握造型、制芯技術(shù),嚴(yán)格按照要求操作;過程審核人員、過程檢驗(yàn)員現(xiàn)場檢查、監(jiān)督造型、制芯人員工藝紀(jì)律的執(zhí)行情況。在造型、制芯(包括砂芯的檢驗(yàn)、轉(zhuǎn)運(yùn)、存放等)環(huán)節(jié),牢固樹立“質(zhì)量第一”意識(shí),確保造型、制芯質(zhì)量。表4為2010年、2011年、2012年1至7月的型廢率和芯廢率。3.2.3澆注溫度及控制電爐熔煉嚴(yán)格按照《熔煉工藝參數(shù)表》和《灰鐵、球鐵熔煉配比表》的規(guī)定,按照3t、4t或6t電爐的熔化量,對每個(gè)電爐的爐料逐個(gè)秤量(定量)、加料;爐料完全熔化后,進(jìn)行光譜分析儀、碳硫分析儀、碳當(dāng)量測定儀等對爐內(nèi)鐵液的化學(xué)成分檢測,中頻電爐爐臺(tái)前的大屏幕LED顯示屏實(shí)時(shí)顯示化學(xué)成分的檢測數(shù)據(jù);熔煉人員根據(jù)光譜分析儀、碳硫分析儀、碳當(dāng)量測定儀的化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù),調(diào)整電爐內(nèi)鐵液的化學(xué)成分,直到化學(xué)成分合格,才測量爐內(nèi)鐵液溫度;爐內(nèi)鐵液達(dá)到規(guī)定的溫度時(shí),才能出鐵液、澆注。按照不同的產(chǎn)品,規(guī)定了每包鐵液的不同澆注質(zhì)量;澆包放在電爐出鐵口下部的電子秤上,出鐵液至規(guī)定的質(zhì)量;每包鐵液所需加入的球化劑、孕育劑、覆蓋劑、鐵合金等,按配料要求,準(zhǔn)確秤量、單獨(dú)包裝,出鐵液前放入包內(nèi)。鐵液澆注溫度因產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、質(zhì)量要求而異,控制在1340～1470℃;《澆注參數(shù)表》規(guī)定了每個(gè)鑄件的澆注溫度范圍和末箱澆注溫度,并使用熱電偶測溫槍測量并記錄每包鐵液的首箱、末箱澆注溫度。對于球鐵件,采取球化包內(nèi)孕育、倒包(球化包鐵液倒入澆注包)孕育、澆注過程中隨流孕育的“三次孕育”方法,確保了球化和孕育處理的效果;用倒計(jì)時(shí)器控制澆注時(shí)間在8～10min,超出10min,不再澆注;并取每包末箱鐵液澆注試樣,進(jìn)行球化率(球化等級(jí))快速檢查,球化合格的鑄件進(jìn)入下道工序;球化不合格的鑄件,做好標(biāo)識(shí)、隔離存放、報(bào)廢處理。3.3鑄造材料的質(zhì)量控制采取“四輪驅(qū)動(dòng)”(即檢驗(yàn)鑄件的外觀、尺寸、材質(zhì)、內(nèi)部等四個(gè)方面質(zhì)量)的控制方法,確保了鑄件的實(shí)物質(zhì)量。3.3.1材質(zhì)檢測與控制材質(zhì)是汽車鑄件質(zhì)量的首位,是保證汽車行車安全的關(guān)鍵。筆者公司嚴(yán)格執(zhí)行客戶要求,并結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T9439-2010灰鑄鐵件》、《GB/T7216-2009灰鑄鐵金相檢驗(yàn)》、《GB/T1348-2009球墨鑄鐵件》、《GB/T9441-2009球墨鑄鐵金相檢驗(yàn)》、ASTM標(biāo)準(zhǔn),針對每個(gè)(或類別)鑄件,編制、下發(fā)受控的《鑄件材質(zhì)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》?！惰T件材質(zhì)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》包括了鑄件的化學(xué)成分(濕法化學(xué)分析)、力學(xué)性能(抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長率、硬度等)、金相檢查(石墨形態(tài)、石墨大小、球化率、基體組織、碳化物、惡化層等)等,并規(guī)定了材質(zhì)檢測取樣頻率、取樣部位,取末包末箱的樣件進(jìn)行材質(zhì)檢測;取樣時(shí)按規(guī)定做好樣件的標(biāo)識(shí),便于材質(zhì)追溯;同時(shí),在材質(zhì)檢測時(shí),以“多”和“嚴(yán)”控制,即檢測項(xiàng)目要“多”、控制力度要“嚴(yán)”。檢測項(xiàng)目“多”:以化學(xué)成分為例,一般客戶不要求或只要求控制C、Si、Mn、P、S等五大元素,增加并控制了Ni、Cu、Mg、Al、Mo、Cr、Zn等元素?？刂屏Χ取皣?yán)”:以硬度為例,客戶要求為160～230HB,筆者公司將鑄件硬度值控制在180～200HB;對QT500-7鑄件,客戶要求抗拉強(qiáng)度≥500MPa、伸長率≥7%,筆者公司將其控制為:抗拉強(qiáng)度≥550MPa,伸長率≥8%。每天澆注的鑄件,裝入鑄件周轉(zhuǎn)箱,并在鑄件周轉(zhuǎn)箱上做好流轉(zhuǎn)標(biāo)識(shí)卡(標(biāo)識(shí)卡上正確填寫澆注日期、鑄件名稱、零件號(hào)、批次號(hào)、數(shù)量等信息);材質(zhì)檢測合格后、在標(biāo)識(shí)卡上加蓋“材質(zhì)合格”章,鑄件才允許進(jìn)入后道的清理、檢驗(yàn)等工序;如出現(xiàn)材質(zhì)檢測不合格,及時(shí)在鑄件周轉(zhuǎn)箱上掛黃色(隔離)標(biāo)識(shí)卡,并將這些材質(zhì)不合格鑄件轉(zhuǎn)運(yùn)至指定的隔離區(qū)域,避免不合格鑄件流入后道工序。3.3.2每樣的尺寸檢查有些客戶對鑄件尺寸給定了公差范圍,有些客戶指定按標(biāo)準(zhǔn)《GB/T6414-1999鑄件尺寸公差與機(jī)械加工余量》的CT8～9公差等級(jí)執(zhí)行。對首件和PPAP樣件,對一型幾個(gè)模樣的每個(gè)鑄件都必須進(jìn)行全尺寸檢查。對量產(chǎn)產(chǎn)品,則按客戶規(guī)定的關(guān)鍵尺寸和重要尺寸,按每個(gè)生產(chǎn)批次抽查一至兩型的每個(gè)模樣鑄件尺寸。當(dāng)模具的造型數(shù)量達(dá)到其壽命的70%時(shí),對每個(gè)模號(hào)的鑄件進(jìn)行全尺寸檢查,鑄件全尺寸合格時(shí),模具繼續(xù)使用,鑄件尺寸不合格時(shí)對模具評(píng)審、報(bào)廢;對于壽命在70%以上、繼續(xù)使用的模具,使用次數(shù)每增加10%,都必須進(jìn)行鑄件全尺寸檢查,鑄件全尺寸合格的,其模具才允許繼續(xù)使用。3.3.3檢驗(yàn)人員對鑄件外觀質(zhì)量實(shí)行全數(shù)檢驗(yàn)(鑄件100%檢驗(yàn))。對每種(或類別)鑄件,根據(jù)客戶要求,編寫、下發(fā)受控的《鑄件外觀檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》;并針對每種鑄件外觀檢驗(yàn)要求培訓(xùn)檢驗(yàn)人員,將《鑄件外觀檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》懸掛在檢驗(yàn)工作臺(tái)前,要求檢驗(yàn)人員嚴(yán)格執(zhí)行《鑄件外觀檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》;配置可視內(nèi)窺鏡、冷光源、滾鋼珠、檢具等,以提高檢驗(yàn)效率和正確性。通過對檢驗(yàn)人員進(jìn)行理論知識(shí)考試、“崗位技能競賽”、評(píng)選“星級(jí)檢驗(yàn)員”等活動(dòng),提高檢驗(yàn)人員的業(yè)務(wù)能力。對不合格品實(shí)行由工藝技術(shù)人員、質(zhì)量管理人員、生產(chǎn)組織人員參加的“三堂會(huì)審”制度,每天評(píng)審不合格品、分析不合格品產(chǎn)生的原因、制定有效的改進(jìn)措施,不斷提高鑄件質(zhì)量。3.3.4u2004.2質(zhì)量檢測對鑄件內(nèi)部缺陷的檢測,實(shí)行“無損檢驗(yàn)”和“實(shí)物解剖”相結(jié)合,確保鑄件質(zhì)量“表里如一”。無損檢驗(yàn):采用工業(yè)射線CT檢查和X射線探傷,檢查鑄件內(nèi)部是否存在縮孔、微小氣孔、裂紋、夾渣等缺陷;