質(zhì)量管理中的五大要素為人、機(jī)、料、法、環(huán),其中的“料”是生產(chǎn)出合格產(chǎn)品的基礎(chǔ),壓鑄生產(chǎn)中的材料包含了壓鑄用的主材(鋁合金錠)及一些壓鑄輔材。鋁合金壓鑄原料的質(zhì)量狀況決定了鋁合金壓鑄件的質(zhì)量,沒有合格的原材料是不可能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。
一、主材的管理
1.鋁合金錠的入廠控制
由于對(duì)鋁合金有含氣量和硬質(zhì)點(diǎn)的要求,鋁錠生產(chǎn)廠必須做好精煉、除氣、除渣工作,防止鋁錠中含氣量高、雜質(zhì)多等缺陷遺傳到壓鑄鋁液中。鋁合金錠入廠后首先是對(duì)外觀的檢測(cè),要求鋁錠表面光滑、無粗糙感,不得有油污、霉斑、氧化皮,鋁合金錠斷口組織細(xì)膩致密等,不得有嚴(yán)重偏析、縮孔、熔渣及夾雜物。對(duì)每批次、每爐號(hào)進(jìn)行成分抽驗(yàn),確保使用的合金成分是合格的。在生產(chǎn)有特殊要求的產(chǎn)品時(shí),還需增加其他檢測(cè)項(xiàng)目。例如,生產(chǎn)有力學(xué)性能要求的產(chǎn)品時(shí),在鋁合金錠交付生產(chǎn)的同時(shí),要求每爐都提交拉力試棒;在生產(chǎn)有氣密性要求的產(chǎn)品時(shí),要對(duì)鋁合金錠增加針孔度的檢測(cè)。
實(shí)際生產(chǎn)用鋁合金的種類往往不限于一種牌號(hào),而每種牌號(hào)的鋁合金對(duì)其中的化學(xué)成分要求又相差較大,一種牌號(hào)的合金中的主要元素,在另一種牌號(hào)的合金中可能就會(huì)被認(rèn)為是雜質(zhì)。對(duì)于多種牌號(hào)共存的這一狀態(tài),有必要對(duì)每種牌號(hào)的合金進(jìn)行明顯的可視化區(qū)分,謹(jǐn)防使用過程的中混料情況的發(fā)生。一般措施是不同牌號(hào)、不同廠家的鋁合金外觀涂的顏色進(jìn)行明確統(tǒng)一的規(guī)定,不同材料到廠后進(jìn)行分區(qū)存放。
2.鋁合金熔化過程控制
生產(chǎn)實(shí)踐表明,提高鋁合金熔液質(zhì)量是提高鋁合金壓鑄件質(zhì)量的關(guān)鍵因素,因此應(yīng)嚴(yán)格原材料管理,做到不合格的原材料不進(jìn)車間、不投產(chǎn)使用。嚴(yán)格按合金熔化工藝要求的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作,并加強(qiáng)各種原材料(新料、回爐料、輔料)的管理工作。
鋁合金熔化工藝要對(duì)熔化溫度、熔煉時(shí)間、回爐料的投放比例等有明確的規(guī)定,特別是回爐料應(yīng)嚴(yán)格分類管理,不能混雜。回爐料應(yīng)清潔,不得帶有油污、銹蝕、泥沙、水分及鑲件等。對(duì)回爐料中有油污的可由鋁錠制造廠進(jìn)行重熔處理,不能直接投放到熔化爐中使用;對(duì)于那些散碎的鋁塊要過篩處理,清除里面的塵土、砂石等雜物后才能使用;凡使用回爐料的鋁液,需要的精煉劑、除渣劑的比例要比僅使用鋁合金錠熔化時(shí)加大。在相對(duì)濕度較大的天氣生產(chǎn)時(shí),回爐料比例應(yīng)不超過30%,干燥的天氣回爐料可適當(dāng)增加,但不宜超過40%。
對(duì)熔煉后的鋁液要適時(shí)進(jìn)行除渣、除氣工作,并按要求記錄相應(yīng)的參數(shù)。在集中熔化過程中應(yīng)對(duì)每鍋鋁液進(jìn)行化學(xué)成分檢測(cè),確保產(chǎn)品在熔化過程中化學(xué)成分合格。另外,還應(yīng)避免長(zhǎng)時(shí)間熔煉,否則會(huì)使鋁合金液體中氫含量增加,影響壓鑄產(chǎn)品的強(qiáng)度、氣密性等性能,一般從熔化到壓鑄不超過4h。
二、輔材的管理
1.脫模劑的控制
脫模劑的使用能使液態(tài)金屬充填流暢,有利于成形,防止粘模,使鋁合金壓鑄件獲得光亮、光滑、平整的表面質(zhì)量,且對(duì)生產(chǎn)節(jié)奏、鑄件表面與內(nèi)部質(zhì)量有很大影響。同時(shí)能保護(hù)模具,避免高溫液態(tài)金屬對(duì)模具表面的沖刷,減低模具的導(dǎo)熱率和模溫,延長(zhǎng)模具壽命。開模時(shí),有利于鑄件順利脫出,對(duì)減少對(duì)沖頭、頂桿、活動(dòng)部位的摩擦和磨損也有重要的作用。脫模劑的控制除包含脫模劑本身的選型、配比外,還包括操作人員對(duì)脫模劑的噴涂及吹干的使用方式的管理,一般對(duì)脫模劑的選型有以下要求。
(1)高溫時(shí)具有良好的潤(rùn)滑性,揮發(fā)點(diǎn)低,在100~150℃時(shí)脫模劑中的水分能很快揮發(fā)。
(2)對(duì)壓鑄型及鋁合金壓鑄件沒有腐蝕作用,性能穩(wěn)定,在空氣中脫模劑不應(yīng)揮發(fā)過快而變稠。
(3)高溫時(shí)不會(huì)析出有害氣體,不會(huì)在壓鑄型腔表面產(chǎn)生積垢。
目前,脫模劑的噴涂主要是手動(dòng)作業(yè),合理的噴涂操作是保證鑄件質(zhì)量、壓鑄模具壽命、生產(chǎn)效率的一個(gè)重要因素。脫模劑的噴涂時(shí)間,也是隨著脫模劑的不同品種的脫模性能、稀釋比例、不同壓鑄件形狀、不同模具溫度等的變化而變化。脫模劑從噴槍噴出到模具表面凝聚成保護(hù)膜,需要一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間,當(dāng)這一過程未完成前就進(jìn)行澆鑄操作,往往是造成鑄件疏松缺陷的根源。根據(jù)壓鑄工藝的規(guī)定,針對(duì)一個(gè)不同品種的脫模劑、不同稀釋比例,應(yīng)采取一個(gè)合理噴涂時(shí)間范圍。壓鑄工人要理解工藝參數(shù)上下限代表的意思及調(diào)整影響趨勢(shì),根據(jù)生產(chǎn)出的壓鑄件表面狀況,進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
在使用水基脫模劑時(shí)要嚴(yán)格控制脫模劑的配比。如果脫模劑與水的配比過濃,在模具表面形成一層較厚的薄膜,緩慢地在模具表面形成脫模劑堆積,脫模劑中的水分不能完全排出而產(chǎn)生氣體,使壓鑄件內(nèi)部致密性變差。如果脫模劑與水的配比過稀,則達(dá)不到效果,壓鑄件會(huì)產(chǎn)生拉傷、粘模現(xiàn)象。
因此,在壓鑄車間的質(zhì)量控制當(dāng)中,脫模劑的管理對(duì)壓鑄件的質(zhì)量影響是較大的,有必要加強(qiáng)此方面的管理,如指定專人負(fù)責(zé)脫模劑的配比,明確規(guī)定各類不同的壓鑄產(chǎn)品生產(chǎn)過程中脫模劑和水的配比,定人定量按脫模劑配制工藝進(jìn)行配制。操作工在噴涂時(shí),對(duì)噴涂的動(dòng)作進(jìn)行嚴(yán)的培訓(xùn),必須按照要求規(guī)范動(dòng)作進(jìn)行,不允許多噴、少噴、漏噴。
2.沖頭油的管理
目前,大部分采用油基沖頭潤(rùn)滑油或顆粒潤(rùn)滑,不管什么形式的沖頭潤(rùn)滑,在鋁液進(jìn)入料筒后,都需在短時(shí)間內(nèi)充分燃燒掉,殘留物要分布在合金液的上層,這樣沖頭油對(duì)產(chǎn)品的影響就不會(huì)太大。否則,燃燒產(chǎn)生的氣體和燃燒后的殘留物就會(huì)進(jìn)入產(chǎn)品內(nèi)部,其結(jié)果就可想而知。
驗(yàn)證沖頭油的簡(jiǎn)單方法就是觀察出模件上料柄的顏色,一般料柄厚度為沖頭直徑的1/3~1/4,沖頭油燒變黑的長(zhǎng)度不要超過料柄厚度的3/5;同時(shí),料柄的端部不應(yīng)有很明顯的發(fā)黑(即石墨粉殘留物過多)。否則產(chǎn)品加工后,必然會(huì)導(dǎo)致氣孔等缺陷增多。
在生產(chǎn)過程中,還應(yīng)時(shí)刻關(guān)注沖頭潤(rùn)滑裝置的工作狀況,如果潤(rùn)滑劑噴得太多或太少,則對(duì)壓室和沖頭的壽命以及壓鑄件的質(zhì)量都會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。在調(diào)節(jié)潤(rùn)滑劑使用量時(shí),既要考慮沖頭的潤(rùn)滑性,也要考慮模具的脫模性。特別是采用顆粒潤(rùn)滑時(shí),不管蠟丸在壓鑄模中如何使用,都會(huì)存在有機(jī)物的揮發(fā)問題,大量的揮發(fā)有機(jī)物如果不能很好地排出,對(duì)壓鑄件氣孔的產(chǎn)生將產(chǎn)生很大的影響。
3.沖頭的管理
沖頭與壓室構(gòu)成一個(gè)相互依存的系統(tǒng)。一般情況下壓室的壽命可達(dá)到2~3年,而一個(gè)沖頭的壽命短則一個(gè)班次,長(zhǎng)的可達(dá)到萬(wàn)次以上。這其中的壽命差異會(huì)造成產(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng),以及生產(chǎn)成本的顯著變化。因此,做好沖頭的管理工作,不但能穩(wěn)定壓鑄件的質(zhì)量,還可大幅降低壓鑄生產(chǎn)成本。
(1)沖頭尺寸的設(shè)計(jì)正常情況下,沖頭與壓室間需要有一定的配合間隙。實(shí)踐表明,理想的間隙為0.1mm左右。壓射時(shí),如果間隙過大時(shí),鋁合金液就可能進(jìn)入間隙,并出現(xiàn)鋁液竄漏和煙霧,加劇沖頭的磨損,使沖頭壽命減少;如果間隙過小,則沖頭運(yùn)動(dòng)過程中出現(xiàn)卡滯,沖頭速度達(dá)不到工藝預(yù)定的速度,模具填充時(shí)間延長(zhǎng),壓鑄件質(zhì)量問題增多。因此,沖頭的加工制造必須嚴(yán)格按圖樣執(zhí)行,才能最終控制好臨界間隙,延長(zhǎng)沖頭壽命,保證產(chǎn)品質(zhì)量。
(2)沖頭的冷卻由于壓鑄工藝決定了沖頭的溫度是在不斷的變化之中,隨溫度的變化,沖頭與壓室的間隙也在發(fā)生著變化。這些變化影響的不僅是沖頭的使用壽命,還影響到壓鑄過程中壓射工藝的穩(wěn)定性。要保持理想的間隙,有必要對(duì)沖頭進(jìn)行冷卻。設(shè)計(jì)時(shí)考慮通過壓射桿水芯對(duì)沖頭進(jìn)行充分的冷卻,最大限度帶走沖頭的熱量,就能保持沖頭與壓室間理想間隙的穩(wěn)定。這些措施有利于確保每模壓射工藝的穩(wěn)定,保證壓鑄件產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。實(shí)踐表明,具有良好的沖頭冷卻的壓射系統(tǒng),在保證壓射工藝穩(wěn)定的同時(shí),也大大延長(zhǎng)了沖頭的使用壽命。但是,必須做好沖頭冷卻水路的密封工作,謹(jǐn)防沖頭與壓射桿之間因密封不良造成的冷卻水滲漏,如果對(duì)冷卻水的滲漏未引起足夠的重視,將嚴(yán)重影響到產(chǎn)品的氣密性。
4.坩堝的管理
坩堝的使用對(duì)鋁合金壓鑄來說至關(guān)重要,特別是鑄鐵坩堝的使用,如果不能嚴(yán)格按坩堝使用規(guī)范來進(jìn)行操作,可能會(huì)導(dǎo)致后續(xù)生產(chǎn)過程中的鋁合金成分中的Fe含量超標(biāo)。根據(jù)我們的使用經(jīng)驗(yàn),如果能嚴(yán)格按新鍋使用要求對(duì)鑄鐵坩堝進(jìn)行坩堝涂料的刷涂,且在使用過程中每3天刷一次,基本上在整個(gè)壓鑄生產(chǎn)過程中Fe含量的增加不會(huì)超過0.2%(這是本公司歷年來的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),不同的公司之間可能會(huì)存在一定的差異)。在控制好鋁合金錠的進(jìn)貨檢驗(yàn)的前提下,完全能夠保證生產(chǎn)的壓鑄件合金成分符合標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)石墨坩堝的使用雖然不存在增鐵的擔(dān)憂,但也應(yīng)引起重視,石墨坩堝的首次使用的烘干工藝必須嚴(yán)格執(zhí)行,這些操作影響到以后石墨坩堝的使用壽命,未經(jīng)過很好預(yù)熱的石墨坩堝的壽命會(huì)受到很大的影響,每只石墨坩堝的價(jià)格不菲,都將影響到壓鑄的生產(chǎn)成本。
結(jié)語(yǔ)
在質(zhì)量管理的五大要素中,上面主要論述了“料”和“人”的問題,在管好原材料和輔料的同時(shí),還要做好人員培訓(xùn)、管理工作,需進(jìn)一步提高壓鑄工的技術(shù)水平,才能有效解決壓鑄生產(chǎn)中存在質(zhì)量問題,把全面質(zhì)量管理的思路用于壓鑄車間的質(zhì)量控制中去,用系統(tǒng)的壓鑄生產(chǎn)理論知識(shí)指導(dǎo)生產(chǎn),必能使壓鑄車間的質(zhì)量控制能力提升到新的高度。