谈谈工艺控制：欧美铸造厂主要特点总结
2016-12-31 铸造装备
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发达国家铸造管理的最主要的特点是：工艺控制项目多，工艺管理规范细致，控制范围严格量化；执行工艺不折不扣；注重开发性和创造性，持续不断地开发具有更高无形价值的高科技铸件。
1 工艺管理控制项目多，工艺管理规范细致，范围严格量化
铸造生产的目标是用最高的效率、最低的成本，生产出质量合格，品质一致的铸件。质量合格是指铸件尺寸合格，没有表面和内部缺陷，材料性能满足要求。品质一致是指每一批的铸件以及不同批次的铸件性能、质量一样，一致性好。
1．1工艺管理控制
为了实现这一目标，就需要一整套工艺和一整套设备。所有的设备都是为工艺服务的，生产的任何一道工序所需工艺都要控制。发达国家铸造厂对于凡是科学技术上已经证明生产上需要控制的项目，凡是能控制的地方都制定严格的控制范围。原材料有严格的检验和控制，包括各种金属材料、非金属材料的成分和规格。对工艺过程中的各参数同样是严加控制，例如对湿型砂检查和控制紧实率、湿强度、干强度、水分、破碎指数、透气率、有效粘土含量、挥发分、烧灼减量、死粘土含量、温度、砂型硬度等。国内不少铸造厂家不检测有效粘土含量，型砂中死粘土含量高，因而水分含量高。再比如，对球墨铸铁原铁液化学成分，发达国家的铸造厂一般控制范围(质量分数，下同)：±0．05％C，±0．1％Si。
笔者考察过欧洲其他有色金属和高温合金的铸造厂，其控制过程和参数要求范围同样严格。未经主管部门同意，不许随意更改检测和控制参数。另外每道工序的执行都有原始文件记录，原始文件记录不许随意更改。
1．2仪器设备的选用和配套
为了实现控制的目标就必须有相应的设备、仪器。采用电炉熔炼或双联熔炼，并用定碳仪检测含碳量，光谱仪检测其余十几种成分。如果没有电炉熔炼和光谱仪快速分析，外国客户一般不会购买你的产品。球化率检验采用金刚石抛光膏制样，样品质量接近拍照水平；白口深度用样板检查；力学性能则用微机配置的设备，抗拉强度、屈服强度可以精确测出；铸件样件采用三坐标检验台检验；清理后的铸件采用专用量具、专用夹具检验。每道工序都有原始文件记录。采用超声检验球化率、内部缺陷，x射线检测表面裂纹。检验用的偶合剂是专门为检验铸件用的偶合剂。
总之，凡是为保证工艺所需的设备，则必修购置。
为了实现高效率、低能耗的生产，生产班次的安排上尽量使生产能连续进行，减少材料和能源消耗。例如，采用冲天炉．电炉双联的企业，安排每班12小时，每周4天工作。工艺还要考虑工人操作方便、安全、高效。例如，生产高温合金精铸件的蜡模是淡绿色，保护视力，又有利于生产；清理工部的工作台选择最合适的高度等。
1．3质量管理
由于生产过程的复杂性，再先进的质量认证，再好的管理，再严格的执行，也难免出现废品。问题是对待废品的态度。好的质量体系讲的是，人人都是质量员，决不让一个废品从自己手下漏网，决不让一个废品出厂，更不会出现以次充好的现象。国际质量认证(IS09000)及各种特殊认证，都非常严格，不允许弄虚作假。质量认证的检查，不在于是否有问题，而在于是否有信誉。有问题可以经过努力和改进，达到认证的要求。如果弄虚作假，则失去信誉，不会被认证。发达国家很少见到铸造厂家对认证单位和人员有任何特殊对待，也很少有弄虚作假现象。即使如此，有的客户还规定必需有第三方在场目睹力学性能检验，并共同填写力学性能检验报告，可见其要求之严格。
凡是可以用仪器、工具控制的地方都用仪器、工具加以控制。所有的仪器仪表都定期检验、校准、记录。
为了实现高的生产率，设备的配置和管理就要讲究系统化、配套性。笔者走访过欧美许多企业，发现企业的设备并非每台都先进，但配套性好，可靠性高。这样就减少了因某台设备故障使整条线停产造成损失的时间，也使整个设备系统能满足生产高质量铸件的要求。国内有不少厂家，许多设备非常先进，世界一流，但有些设备又很差，不可靠，设备配套性不好。比如，许多国内很著名的铸造厂没有三坐标检验台和其他先进的检测设备，造成即使生产出好的铸件也没有足够的检测设备和数据来支持其产品质量。欧美企业还具有很强的维修队伍。
有些国内铸造企业技术和管理部门的同行担心，如此严格的工艺规程及其不折不扣的执行是否会因为某一环节出了问题从而造成生产停顿，影响生产节拍，影响生产率。在发达国家，并未发生因为严格的工艺规程及其不折不扣的执行造成生产停顿，影响生产率。
实际上，宽松的工艺规程，不够严格的工艺规程执行并不能提高生产率，反而有害于生产率和产品质量的提高。相反，正是由于如此严格、细致的工艺规程及其不折不扣的执行，发达国家的铸件能耗远小于中国，而劳动生产率和全员产值则远高于中国的铸造厂。
中国制造业生产普遍存在的问题是工艺管理规程规定的本身就比较宽松，工艺管理规程规定执行的情况更是差强人意。例如，英国一家公司从中国进口的增碳剂，包装要求每袋重25kg但是每批都有相当数量袋重不准的现象，少者十六七公斤，多者三十一二公斤。许多铸造厂的情况也差不多。按理说，只要通过了任何一种国际质量认证，就不应当出现工艺管理规定不合理，工艺未能得到执行的问题。难怪缪良先生指出，国际质量认证在国际商品市场上的份量很快就被我国的厂长经理们所认识，现在国内铸造厂取得这一认证的，已经为数不少，遗憾的是，只要去这些厂走一趟，就会发现，半数以上的企业不论是铸件品质，或是生产秩序，或是管理水平，都不像是经过认证的。也难怪需要铸件的外国厂商要来中国铸造厂多次实地考察才能开始小批量订货，甚至要派人监督生产。可以说，合理和优化的工艺管理规程以及工艺规程的严格执行，是当前中国工业生产亟待解决的问题。
这样，每一工序的严格执行也必然促使上一道工序要严格控制。例如，浇注温度的严格控制，促使熔炼工对金属液温度的严格控制；造型工对型砂的严格要求，促使混砂工对型砂严格控制，也促使维修部门对设备的细心保养和监控。
因此，如果出了产品质量问题，不存在工艺执行的问题，一定是工艺规程有问题。所要做的就是改进工艺，直至工艺能保证高质量的铸件。一旦这样经过优化的工艺规程制定出来，一旦有了能严格执行工艺的人，无论谁来执行都能生产出优质产品，而且人员流动不会对生产造成影响。
德国一家铸造厂通过严格的工艺管理制度，生产铸态低温高冲击韧性球铁，无需热处理。附铸的试棒和铸件本体就达到低温高韧性球铁的全部力学性能要求。可以毫不夸张地说，优化的工艺规程及其严格的执行实际上就是发达国家整个工业体系能够持续不断地生产高质量产品的根本原因，或者说是诀窍。
1．4人员培养和岗位设置
培养人员注重实效，需要什么培养什么。主要方法有培训班(行业培训班、大学的培训班)，老职工与新职工之间的传帮带。培训非常有针对性，非常实际。培训不为文凭，不为证书，只为工作需要。
如果可以用机械完成的工序，决不会用人；一个岗位需要一个人，绝不会用两个人。例如：一家铸造厂一个工人负责2条湿型砂生产线的砂处理系统，负责所有上料、煤粉、新砂、水等，检查控制型砂性能、记录数据，此外还负责试样整理；清理车间一个专人负责检验，包括划线检验样件、铸件尺寸检验、超声检验球化率、内部缺陷、x射线检测表面裂纹、管理检验工具库等。
2 严格执行工艺
工艺被视为企业的生产法律。一旦制定了工艺，从工人到管理、技术人员，人人有责任执行工艺。工人虽然文化程度不高，但执行工艺的素质不低，执行工艺规定绝对不折不扣。如果不符合工艺条件，工人决不进行操作。例如，金属液温度、成分不合格，炉工绝不出炉；包内金属液温度超过规定的浇注温度范围，浇注工绝对不进行浇注；宁肯浇成铸锭；型砂温度超过规定温度，造型工不会进行造型；硬度、尺寸、表面质量不合格的产品不会被放行。
设备、原材料等都是为工艺服务的。为了使工艺得以不折不扣执行，不惜成本。例如，球铁的球化率检验，采用金刚石抛光膏抛光，样品质量接近拍照水平；铸件样件的尺寸检验采用三坐标检验台，检验内部缺陷的其它先进的检测设备，x射线、超声探伤等样样必备。
3 注重开发性和创造性，开发具有更高无形价值的高科技铸件
发达国家的铸造厂近年来努力改进客户服务，积极参与和开发、设计和生产高科技铸件，及含有更高附加值的高利润铸件。近年来，由于铸造金属材料性能的不断提高和铸造方法的改进以及新的铸造方法的出现，为新铸件和铸件设计提供新的发展天地。有些金属铸件甚至取代了塑料壳件。
美国在俄勒岗州波特兰的生产汽车铸件的著名的 Intemational—Waukesha铸造厂从竞争对手中将4件铸钢件组成的组装件重新设计，生产成ADI铸件一件，自1991年开始生产ADI至2003年，已经生产了超过4万吨ADI铸件。2003年将卡车后弹簧座改设计为ADI铸件，重量从34磅减为27磅。
美国在Minneapolis的Smith铸造厂将原设计的由84件钢零件装配成的履带驱动轮改为整体一件ADI驱动轮铸件，重量减轻15％，成本降低55％。用户每年节约成本19万美元。较之原组装件省去了30 min的装配时间，耐磨性提高，外型也更美观。由此可见：铸件设计潜力巨大，铸件的设计、创新和改进是无止境的。
据笔者了解：欧美有许多铸造厂正在与用户合作，进行着铸件的设计、创新和改进工作，有的公司每年有十多个这样的项目。正如以上几个例子说明的，目前利用新工艺、新合金材料开发新铸件的主要工作是由铸造厂和用户相结合的方法来实现的，但是发达国家已经出现了以铸件设计为业务的公司，这些新兴公司采用计算机凝固模拟技术，计算机铸件设计技术，与铸件用户和铸件生产厂家结合，以最快的速度开发新铸件。可以说，未来的铸件将会是功能更多、性能更好、价格更便宜。中国铸造业应该了解国际铸造业的发展情况，把握机会，进一步发展和提高我国的铸造工业水平。
（来源：全球铸造联盟。作者：英国铸造工程师学会刘金城。）
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