关于对全硅溶胶工艺精密铸造企业质量管理的看法

廖 光 明

原文地址：http://www.sigma9000.com/guandian/foudry06.html 　　

 摘要：针对全硅溶胶工艺精密铸造企业的特点，指出：精密铸造企业须建立以ISO9001为核心的全面质量管理体系，并详细阐述了对产品的设计和开发、模具管理、原材料控制、工序控制、成品检验、数据分析、培训和教育、贯彻ISO9004标准及体系维护等质量管理的观点。 　　关键词：精密铸造；质量管理； 　　全硅溶胶工艺精密铸造是一种以硅溶胶为粘结剂的精密铸造方法，其产品具有精密、复杂的特点，是一种近净成形的先进工艺。 　

　精密铸造工艺复杂，质量控制比较困难。其工序主要包括工艺设计、压型设计及制造、浇注系统设计、压制蜡模、修补蜡模、蜡模组合、模组清洗脱脂、粘浆、撒砂、干燥、脱蜡、模料回用、型壳焙烧、合金熔化及浇注、脱壳、抛丸、去除浇冒口、清理、初检、补焊、热处理、清砂、酸洗钝化、抛光、电解抛光、二次检验等。 　　

由于精密铸造工艺的特殊性及复杂性的原因，迫切需要其企业建立以ISO9001为核心的全面管理体系（由于企业业主的认识差距及利益考虑，在目前国内一些小型精密铸造企业建立ISO14000及OHSAS18000尚有差距）。现分述如下： 　　

 一、严格控制产品的设计和开发 　　在ISO9001：2000第1.2条款”应用”规定：”当本标准的任何要求因组织及其产品的特点而不适用时，可以考虑对其进行删减”，所以，很多通过ISO9001：2000质量管理体系认证的企业均将第7.3条款删除。我认为，这实际上是认证企业的投机行为及认证机构的不负责行为。虽然，这些企业主要是按顾客图纸要求进行生产的，但是，其铸件的形状、结构和性能，均由顾客决定，产品的设计和开发影响着顾客的需求和期望。而且，产品的设计和开发决定了压型的设计与制造、浇注系统的设计以及蜡模压制、制壳、型壳焙烧、合金熔炼及浇注、热处理等工序技术参数，这些技术参数均影响了铸件的出品率及一次交验合格率。而在ISO9001：2000第1.2条款同样规定：”除非删减仅限于本标准第7章中那些不影响组织提供满足顾客和适用法律法规要求的产品的能力和责任的要求，否则不能声称符合本标?quot;。所以，我认为，精密铸造企业不能盲目删减第7.3条款，而应当加强对产品设计和开发的控制，把设计和开发的技术经验做为企业的宝贵财富。 　　

 二、模具（压型）的管理 　　模具的材料、精度、寿命及交货期，对铸件质量的影响十分重要。精密铸造企业一般都属于批量小、规格品种多、来单加工型企业，模具的管理占十分重要的地位。由于模具的失控导致企业生产计划拖延、铸件质量下降的现象在精密铸造企业屡见不鲜。对模具的管理主要有： 　　1、技术部负责对模具的设计和模具生产厂方的一切联络工作。加强对模具厂的选择、评价和确认。尽可能选择技术和设备先进的专业模具生产厂家，同时加强对试模工作的管理。 　　2、质管部负责对新模检验及蜡模、铸件的检验，计算其收缩率以及判断模具是否合格。 　　3、生产部负责对模具的日常管理，如：模具登记、日常维护保养、贮存、防护、评价及进出库手续的办理。 　　

三、严格加强对原材料的质量控制 　　原材料的质量在很大程度上决定着铸件质量，选择优质的材料不一定会提高铸件的生产成本。 　　1、金属材料 　　精密铸造企业金属材料主要来源于外购材料、本企业的废铸件、浇冒口。而外购金属材料往往是散装的，很少有压成筒状的，不同材质的材料很容易混淆在一起，如316材料混有304或430材料。所以，精密铸造企业要尽可能选择采购压制成筒状的材料。对每批采购材料的化学成分用光谱分析仪进行分析。可能的话，应对供方进行实地考察，评价其材料是否进行标识、防护及隔离贮存等。 对本企业的废钢（废铸件、浇冒口）要进行除锈蚀，去油污，清砂及清洁干燥处理，控制S、P成份。并且，对不同材质的废钢要进行标识、防护、分隔贮存，不能混淆。 　　2、模料 　　模料的性能指标主要有：熔化温度和凝固温度区间、耐热性、热膨胀率和收缩率、强度、硬度、粘度、流动性、涂挂性和灰分等。一般精密铸造企业很难对这些性能指标进行逐一检验。所以，在选择供方时，要尽可能选择一些质量管理制度比较完善的正规企业，严格对供方的评价和确认。但是，作为模料最重要的性能指标之一–收缩率，则可以进行检测，收缩率直接影响着铸件的尺寸精度和型壳的质量。目前，国内的圆饼状试样线收缩率测定方法没有考虑蜡模结构对收缩率的影响，最好参照国外采用阶梯形试样方法比较接近实际情况。 　　3、硅溶胶 　　硅溶胶物化参数主要有：SiO2的含量、密度、Na2O含量、PH值、运动粘度、胶体粒子直径等，这些物化参数主要影响着型壳强度、涂料的稳定性及涂料的粉液比。由于一般精密铸造企业很难对这些物化参数进行检测，所以，一方面要加强对供方的选择、评价和确认，另一方面，面层和背层应选择使用不同规格的硅溶胶，如面层选择S-830硅溶胶，背层选择S-1430硅溶胶。 　　4、面层涂料 　　精密铸造企业一般选择锆英粉作为面层涂料。当锆英粉含有氧化物杂质时，分解温度会下降，析出无定形SiO2，与金属中某些元素发生化学反应，使铸件表面产生”麻点”等缺陷，恶化铸件表面质量。而且，锆英粉的粒度及分布对涂料粉液比也有着直接影响。因此，对供方的选择应严格控制，经使用表明，澳大利亚锆英粉质量比较好。 　　

四、各生产过程工序的质量控制 　　精密铸造工艺的复杂性决定了各生产过程中每一道工序必须设置专职检验员进行首检、巡检、完工检的”三检”制度。首先控制不合格品产生的原因，其次控制不合格品在本道工序流动，最后控制不合格品转入下一道工序。 　　

• 1、蜡模压制质量控制 　　　环境温度：22-26℃； 　　　压制温度：56-60℃； 　　　压制时间：根据蜡模结构及大小而定，一般为几秒到几分钟； 　　　压制压力：根据蜡模结构及大小而定，一般为0.3-0.6MPa； 　　
• 2、蜡模修补及冷却质量控制 　　蜡模修补质量在很大程度上取决于操作者的熟练程度及经验，应加强对操作者的培训与教育。经修补的蜡模要进行全数检验。 　　由于蜡模压制后在空气中完全冷却时间较长，所以要设置专门的工装夹具，防止蜡模搁置变形，减少后工序工作量。这一点，日本精密铸造企业做得比较好。 　　
• 3、蜡模组合及模组蚀刻和清洗的质量控制 　　精密铸造企业在蜡模组合过程中，经常出现如下现象：操作者将模头选错、蜡模焊距不对、蜡模排列错误、滴蜡、有焊缝等等。这在很大程度上影响了铸件的出品率及一次交验合格率。 　　模组蚀刻和清洗主要是去脂，提高模组湿润性，便于涂挂，所以，一方面要对蚀刻液的配制、使用次数进行记录控制，另一方面要对模组按批次进行检验，观察其硅溶胶（加容量的0.5%湿润剂）是否完全湿润模组。 　　精密铸造企业应加强以上两点的质量控制。 　　
• 4、制壳工艺的控制 　　层数参数 面层一 面层二 二层 三、四层 半层 　　涂料种类 300/325目锆英粉 200目锆英粉 　　涂料粘度 37-39S 31-33S 19-21S 13-15S 11-13S 　　撒砂 100-120目锆砂 30-60目莫来砂 16-30目莫来砂 　　环境湿度 50-70% 30-50% 　　环境温度 22-26℃ 　　干燥时间 10h 12h 24h 　　风速 6-8m/s 　　
• 5、脱蜡质量控制 　　国内精密铸造企业很多采用高压蒸汽脱蜡方法。工艺要求脱蜡蒸汽压力在0.6-0.75Mpa之间，并且达到0.6Mpa的压力时间应小于14S，整个型壳脱蜡时间在6-10min内完成。因为模料的热膨胀系数远大于型壳的热膨胀系数，脱蜡时间过长将造成模料型壳胀裂，所以，脱蜡后需要检验员对型壳质量进行检验，检测型壳中蜡液是否脱净，型壳有无裂纹或胀壳。但是，国内有很多精密铸造企业没有设置检验员，而且，据我考察的几家精密铸造企业，其脱蜡压力在达到0.6Mpa的时间远远大于14S，有的企业甚至超过90S。 　　
• 6、型壳焙烧、金属熔炼及浇注质量控制 　　型壳焙烧主要是消除型壳内水分及杂质，增强型壳强度及透气性，其温度不能偏高或偏低，一般企业均采用950-1050℃范围之内。其中需要注意一点的是：操作人员在装壳及叉壳时应小心，防止其碰撞、挤压、掉壳、破碎等。 金属熔炼主要是控制其化学成分的配制及操作过程。配料要严格按配料计算单进行配制，尤其要注意所使用的台称是否准确，严格按照ISO9001：2000标准第7.6条款”监视和测量装置的控制”规定执行。这一点，很容易在实际工作中忽视。（当然，其它工序的监视和测量装置同样要按标准进行控制） 　　操作人员应严格按装料、熔化、调整成分、脱氧等工序进行操作，尤其是调整成分及脱氧，既需要操作者有一定的技术和经验，又要检验人员按要求进行监控。这是熔炼非常关键的工序。 　　检验人员应在每炉浇注前对化学成分进行光谱分析，合格后方能浇注，并作记录和标识。 　　浇注主要控制其浇注温度及浇注速度。浇注前应测量钢液温度，不同材质，不同结构铸件有不同的浇注温度。一般316、304不锈钢浇注温度在1580-1620℃范围。浇注速度的快慢直接影响着铸件的质量，夹渣、气孔、冷隔在一定程度上都受到浇注速度的影响。浇注质量的很大程度上取决于操作者的技术与经验。 　　金属的熔炼及浇注成为影响着铸件质量的最关键因素之一，也为精密铸造企业最薄弱环节之一，成为精密铸件质量提升和成本下降的瓶颈。据我对广东几家精密铸造企业12个月的不合格品数据分析，由于熔炼及浇注原因造成铸件缺陷占各工序总数的56%以上，当然，这些不合格品的产生可能包含有浇注系统设计及其它原因。 　　
• 7、后工序质量控制 　　后工序主要包括脱壳、抛丸、去除浇冒口（切割、打磨）、补焊、精磨、整形、热处理、清砂、机械抛光、酸洗钝化、电解抛光、喷塑等工序。 　　后工序质量控制比较繁琐，更应加强对各工序的控制。在国内一些小型精密铸造企业，后工序普遍存在灰尘、噪声、发生安全事故的现象。精密铸造企业迫切呼唤ISO14000和OHSAS18000的建立。还有一点值得注意的是：这些企业普遍存在车间内光线不足的现象，严重影响员工的视力、工作效率及产品质量的判定效果。 　　

五、成品检验 　　为了保证铸件质量符合交货验收技术条件，必须依据铸件图、熔模铸件技术标准及供需双方交验合同进行全数检验。检验主要有外观质量检验、内部质量检验及其它质量检验： 　　

• 1、外观质量检验 　　主要包括铸件尺寸、几何形状、铸件重量、表面粗糙度、表面和近表面铸件缺陷等检验。 　　
•  2、内在质量检验 　　主要包括材质化学成分、力学性能、宏观缺陷、微观缺陷等检验 　　
•  3、其它质量检验 　　主要包括物理化学性能和特殊性检验 　　各生产过程的工序检验主要对企业负责，以降低企业的成本；而成品检验主要对顾客负责，以满足顾客的需求和期望。所以，决不允许不合格的铸件流入顾客的仓库，虽然表面上看似会提高企业的成本，但是，作为一个企业，始终应以企业的信誉为第一。将不合格品转入顾客的仓库，既影响公司信誉，又不可能改变已成事实的废品，只是?quot;内废”转为”外废”而已。 　　

六、应用统计技术进行数据分析 　　一些精密铸造企业均采用了直方图、排列法、分类法、因果图分析法、柏拉图等统计方法。但是，这些数据的真实性、完整性、准确性和及时性均没有得到有效的控制，而且没有对这些数据进行分析，采取措施进行有效的持续改进，为数据而数据。这样的数据实质上没有任何作用。 　　

七、通过培训和教育，导入全面质量管理 　　员工的素质在很大程度上影响了全面质量管理的实施的效果。只有提高全体员工的素质，才能为全面质量管理的有效实施奠定基础。很多员工甚至一些管理人员不明白ISO9001、5S现场管理及QC小组为何物，更不用说6西格玛管理了，这迫切需要对管理人员和员工进行培训和教育。培训既要注重对理论知识的灌输，更要根据生产过程中实际质量问题进行深入细致的分析，寻求解决的办法，结合管理知识针对性地进行培训，方能取得较好的效果。同时，在企业的内部建立质量责任制，规定各个职能部门和每个岗位员工在质量工作中的职责和权限，并与考核奖罚相结合。 　　

八、贯彻ISO9004：2000标准，并加强日常体系运行的维护 　　在目前，很多通过ISO9001：2000质量管理体系认证的企业，仅仅是局限于对ISO9001标准的应用与贯彻，而对ISO9004标准却被束之高阁，应当说，这很不正常。其实ISO9004：2000在ISO9000族质量管理体系标准中占有十分重要的地位，其宗旨在于通过组织总体业绩和能力的改进，以实现有效和高效的质量管理，并获得经营业务的开拓和市场竞争能力的提高，创造成本降低和利润增长的新目标。 　　很多企业的管理者不把通过ISO9001标准认证作为质量改进的阶梯，而是作为质量管理的栖身之地。他们认为，通过ISO9001质量管理体系的认证表明其企业的质量管理水平已达到了要求，以后的工作只是在审核前统一补充填写一些繁琐、附加的记录而已，加之审核机构的不负责，导致质量管理体系的运行很混乱，很多企业并没有踏踏实实地用这些标准来指导工作。所以，精密铸造企业必须设立专职的具有审核资格及通晓精密铸造工艺技术的体系维护人员对企业的体系运行进行监督、检查、评价和改进。同时，迫切需要对ISO9001进行简化，从而提高企业管理者积极性和企业利润。

 　　总之，与国外同行业相比，国内精密铸造企业的质量管理尚任重道远。建立以ISO9001为核心的全面管理体系是国内精密铸造企业改善管理的有效途径。

以上为本人近几年在广东全硅溶胶工艺精密铸造行业质量管理岗位一孔之见，其中必有许多不妥之处，敬请各位专家学者及同仁予以严厉批评指正，本人将涕感不已！ 注：本文所提及的精密铸造均指全硅溶胶工艺的精密铸造。