铸件质量的标准考量问题

    ■文/丁  锋

    影响铸件品质有几点关键因素——

    一、古老工艺增重性和现代工艺减重性的差异性影响因素

   说起铸件的品质，笔者还是希望通过现实生活中的经典实例，证明品质的重要性以及品质对用户产生的深刻影响。在我国，随着人民生活水平的日益提高，尽管被国人俗称私家车的四轮燃油车或四轮电动车已相当普及，可是含铸造工艺成分的两轮人力脚踏车依然作为一样主要交通工具。

   恰恰是这种类型的人力脚踏车，所呈现出的产品质量在不同的时代给人的感觉差异是十分明显的，但凡是上世纪50年代至70年代出生的人们如果分期购买和陆续使用自行车后明显可以感觉到，最早的上海国产老“永久”牌28式加重型（车前杠上印漆有英文forever标志，后座带衣包架）的该款型车的载重性能特别好、车身金属材料的质地相当牢固，一个人在骑车前行的时候，同时在车座前杠上坐一至两个人，后面的衣包架上再坐一个人，完全可以骑很远的路程，车的两轮及钢丝在不停地前行转动过程中也体现出极佳的承重性能，很稳当。或者，用绳子在后座衣包架上捆上电视机之类的大件物品，从骑车出发直至到达目的地，完全可以实现非常安全的载重效果。这种非常安全的载重效果在很大程度上取决于组装车子的各部分铸件的良好品质因素，其次是整车造型设计的力学构造因素。再以此对比体验一下时下生产的各类款型的自行车，可能是基于促进经济消费和生产设计理念的时代变化，现代版的该类车注重的是车的造型美感和轻量化（便于携带）；早期版的该类车注重的是多元利用化和载重性能化，而载重性能化的质量档次，从制造技术和生产工艺上说，着力点就聚焦在做工的严谨标准流程化和材质的取料标准化（金属选材的性能高档次），具体点说，就是在车身制造的铸造工艺阶段竭力体现优质化。早期版的该类车给消费者铸就的是铸造品质上的“钢筋铁骨”感，而现代版的该类车给消费者侧重的是便携性能上的“轻盈轻便”感，从这种今昔对比的审视角度去考量自行车铸件的品质，可以说铸件的工艺和技术在很大程度上是赋有历史追溯性和历史厚重性的。按照常理，一门行业的技术和工艺是随着时代的推进而不断更新和先进化的，然而在实际中，也会有某些特殊性，这种特殊性绝不是认为现如今的技艺不如古老的技艺，而是我们必须得发现诸如铸造这类的行业技艺的确存在一种古今技艺的增重性和减重性的对比差异性影响因素，这种具有对比性的差异的有效识别是指导人们正确考量铸件品质的平衡杠杆，即大众应当以一种古今铸造技艺不同侧重点的审视眼光去正确地考量铸件的品质。至于铸件的金属性能(物理性能、化学性能、力学性能)需取样用扫描电子显微镜和直读光谱仪等高精尖仪器上机检测得出测试数据后，再依据具体的数值对照标准参考值得出结论。

    二、合理选用砂型铸造和特种铸造两类方法的择优性影响因素

   铸造的方法有很多种，一个铸件到底选择什么铸造方法来制造，必须根据这个铸件的合金种类、重量、尺寸精度、表面粗糙度、批量、铸件成本、生产周期、设备条件等方面的要求综合考虑才能决定。也就是说，具体选择什么样的铸造方法，需要酌情而定。再具体点，就是要依据不同的产品需求来选定利大于弊的方法。

   铸造按其工艺方法的不同，在广义上一般分为砂型铸造和特种铸造两大类。砂型铸造是在砂型中生产铸件的铸造方法，在铸造业生产中占据80%的比例，是目前应用最广泛的铸造方法。它的优点有：一是不受铸件尺寸形状、规格大小、合金类别、复杂程度因素的制约；二是造型材料来源广泛；三是工艺适应性强；四是生产准备周期短；五是生产成本低廉；六是仪器设备投资少。另一方面，其也存在一定的缺点：一是铸件的质量取决于成型工艺、铸型材料、合金的熔炼与浇注等诸多因素，易出现气孔、缩孔、砂眼、浇不到、错型、冷隔、粘砂、裂纹等缺陷；二是劳动环境较为艰苦，劳动者常会受到高温、粉尘、烟雾等污染物的近距离困扰；三是铸件外观质量欠佳；四是铸型仅能使用一次；五是生产效率低下，仅适合于零散件或小批量产品的生产模式需求。

   特种铸造是与砂型铸造不同的其它铸造方法，如熔模铸造、金属型铸造、离心铸造、压力铸造等。因在现代化工厂企业里使用最为广泛的方法是压力铸造，实用性强而广，笔者仅以压力铸造为例，归结其优缺点。与此同时，需指出：提炼出优缺点，最核心的意义在于找到其差异性，继而想方设法以择优劣汰的方式去最大程度化地消除差异，而消除差异，力争铸件在产品生产过程中尽力达到方法与技术上的统一、简化、协调、选优，是实现铸件产品制造标准化及质量标准考量的核心所在，找准这个核心、厘清两类铸造方法的各自优劣所在，以期在铸件质量的标准考量方面有现实性较强的参考价值。压力铸造，简称压铸，其实质是在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸模型腔，并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。高压力和高速度是压铸时熔融合金充填成型过程的两大特点，也是压铸与其它铸造方法最根本的区别所在。其优点体现在：一是压铸件的尺寸精度高，表面粗糙度值低，产品互换性好、质量高；二是生产率高，压铸模使用次数多，材料利用率高，由于压铸件具有尺寸精确、表面粗糙度值低等优点，一般不再进行机械加工而直接装配使用，或加工量很小，只需要经过少量机械加工即可装配使用，所以既提高了金属利用率，又减少了大量的加工设备和工时；三是可以制造形状复杂、轮廓清晰、薄壁深腔的金属零件；四是在压铸件上可以直接嵌铸其它材料的零件；五是压铸件具有较高的强度和硬度；六是压铸件的加工余量小，节省大量原材料、加工设备及工时，生产效率大为提高。其缺点表现在：一是压铸件一般不能进行热处理，压铸机也不适宜在高温下工作；二是压铸机和压铸模价格高昂，因生产率高所以不适宜小批量生产，否则会很浪费能源及资源；三是压铸合金的种类受限制，由于压铸模具受到使用温度的限制，高熔点合金的压铸模寿命较底，很难用在实际生产中；四是压铸件在大多数时候会伴有气孔和氧化夹杂物的存在；五是高温条件下，气孔中的气体膨胀会导致压铸件表面鼓泡。

    三、如何基于综合标准化视角从感官和形态角度去考量铸件质量

   实际的铸件生产中，由于受到铸造方法选择的不同、铸造工艺的水平高低不一、铸造设备的参差有别、合金熔炼技术的掌控程度等多因素的制约影响，批量生产的铸件中难免会呈现铸造缺陷的存在，也就是说生产出的铸件未必能达到合格率是100%，即未必能实现质量零缺陷。存有质量缺陷的铸件必定在感官和形态方面存有这样或那样的不等程度的感官和形态考量上的瑕疵。但是，如果说一个铸件其质量是合格的，那么它一定会呈现100%完美的感官和形态效果。这样一来，就自然而然地涉及到如何从感官和形态角度去考量铸件质量的问题了。现将感官和形态角度看成是一个二维视角，如何从这个二维角度去考量铸件的质量？若以标准化的眼光去审视这个问题，这里就需引入综合标准化的理念。综合标准化，也就是全面标准化、整体标准化的通常学术定语，就是针对不同的标准化对象，以考虑整体最佳效果为主要目标，把所涉及到的全部因素综合起来进行系统处理的标准化管理方法。聚焦到铸件本身，人们可以凭借对专业知识以及技术实践的不断积累去良好地掌控技巧：合格铸件的感官一定是从铸件的光泽、色泽以及轻轻叩击铸件后所发出的金属音的纯粹与否来考量，再者就是形态的考量问题，铸件的形态归根结底即总是要首先呈现尺寸精确、轮廓清晰、形状完整这三大基本的标准定性要求，并且更进一步地细致化达到符合现实需求的标准量值，即定量要求。

    （作者单位：安徽省合肥工业大学）

    《中国质量技术监督》2015年7月刊