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一、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（()’）。·+$*#·第一章铸件质量铸件质量控制首先在于稳定生产过程，避免系统误差的出现和随机误差的积累。其次要提高工艺过程精度，缩小误差频率分布范围或分散程度。过程控制包括技术准备过程、图样和验收条件的制订；铸造工艺、工装设计的验证；原材料验收；设备检查；工装几何形状、尺寸精度和装配关系检查等；另外，还包括熔炼、配砂、造型、制芯等工艺参数的控制。控制方法是定期记录工艺参数进行统计分析，判断车间参数误差频率分布及性质，对每一中间工序的结果进行检查。图!#$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）和断口检验是常用的低倍检验项目（表23’32）。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23’3’-）。表23’32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5-6471）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()*$%+#—,!评级），经侵蚀后进行组织及晶粒度检查。这种方法广泛用于检查微观缺陷，也常用于研究宏观缺陷的微观特征。上述的化学分析、性能试验和金相检验所取得的试样只能代表局部区域。为了了解铸件整体的质量情况，须从具有代表性的各个部位选取试样，数量愈多，范围愈广，对发生的铸件缺陷了解愈近全貌，有利于下一步分析。六、无损检验（无损探伤）对缺陷进行非破坏性检查，根据工作原理不同有以下几类：!光学检查法（目测检查法、渗透探伤检查法-./01#+%）；放射线检查法（2线透射检查法、断层摄影（3/）检查法）；#电磁检查法（磁力探伤检查法、涡流探伤检查法（-./014$!））；$声波检查法（超声波探伤检查法、-1“声发射”法）；%热传导检查法（物质表面温度分布图象显示法）。其中，目测法、渗透探伤法（5.647%’）、磁粉探伤法、涡流探伤法等，只能用于铸件表面或表层部分缺陷的检查，对铸件深部缺陷的检查，必须使用2线透射法（5.6%%8!）、断层摄影法和超声波探伤法。无损检验近年来发展很快，由于数据处理好和硬件趋向于便携式，大大提高了检查的可靠性和灵活性。2线透射检查法可提供铸件检测部位有无缺陷及缺陷尺寸的照片。美国材料试验协会（-./0）发布了一系列适用于铸件检验的射线照相参考标准，它们按缺陷种类和数量分类，为使用者对缺陷可否接受提供判断依据。2射线图像转换为可见图像显示在荧光屏或电视屏上，录像数值化经计算机处理，可自动判断出缺陷产生原因。·’+%+·第九篇铸造生产质量检验与铸件缺陷分析处理渗透探伤或称液体渗透检验法（!），它不像磁力探伤，仅限于铁磁体铸件，非磁化的奥氏体和铝、镁、铜等非铁合金铸件均可使用，用途广泛，美国无损检测学会（#$%&）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)($.），即将裂纹检出，裂纹宽度小于/0/)11也能显示清楚。与表面连通的各类孔洞都可采用这种检验方法检查出缺陷的大小和类型。图’()(*荧光渗透深伤步骤+）渗透剂渗入裂纹,）水冲去多余渗透剂-）显示剂吸走裂纹中渗透剂.）荧光物在暗室中发亮·5432·第一章铸件质量第二章铸件缺陷分析铸件生产要经过十分复杂的工艺过程。只要其中某一道工序或某一个过程失误，均会造成铸造缺陷。同一类缺陷由于场合和零件的不同，往往又有不同的形成原因，这种错综复杂的情况，给铸造缺陷的准确判断和分析带来很大的难度。本章在介绍铸件缺陷种类和特征的基础上，主要讲铸造缺陷的形成机理、缺陷分析、原因查找、方法应用、质量检验和缺陷修补，以增加铸造技师的基础知识，提高分析问题的能力。第一节铸件缺陷分类铸件缺陷种类繁多，形貌各异，在!#$%&’’—’(()《铸造术语》中将铸造缺陷分为八类’**余种，见表(+,+’。表(+,+’铸件缺陷的分类（!#$%&’’+’(()）类别序号名称特征一多肉类缺陷’+’飞翅（飞边）垂直于铸件表面上厚薄不均匀的薄片状金属突起物，常出现在铸件分型面和芯头部位’+,毛刺铸件表面上刺状金属凸起物。常出现在型和芯的裂缝处，形状极不规则。呈网状或脉状分布的毛刺称脉纹’+-外渗物（外渗豆）铸件表面渗出来的金属物。多