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壓鑄件質量控制方法的應用_新聞中心

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作者︰ 來源︰ 日期︰2015-11-9 8:49:57 人氣︰1613
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1.概述
  在ISO9001︰2008標準中,是這樣定義特殊過程的︰當生產和服務提供過程的輸出不能由後續的監事或測量加以驗證,使問題在產品使用後或服務交付後才顯現時,組織應對任何這樣的過程實時確認。
  由上述定義可知︰壓鑄過程就是一個特殊過程,壓鑄件的質量形成在壓鑄過程中不能得以實際控制,所有的工藝參數只是外部控制的間接測量而已,壓鑄件的真實質量只能由事後檢驗來驗證;而此時,壓鑄件的質量已經形成,檢驗結果對壓鑄件的質量不能得到任何改變。因此,為使壓鑄出來的產品質量得到保障,就必須對壓鑄過程采取必要的控制措施,例如嚴格控制壓鑄過程中工藝參數的穩定性和人員操作的一致性等。但是,能否及時發現不合格的壓鑄件,盡可能地減少廢品損失,在生產過程中顯得尤為重要。
  我公司生產的部分零部件,是有氣密性和安全性要求的產品,其內部氣孔、縮孔及漏氣缺陷成為產品報廢的主要原因。因此,為保證和提高產品的品質,滿足批量生產的要求,必須從生產準備階段就采取一些質量控制措施,對壓鑄件的質量施加一些良性的影響,來確保大批量生產出的壓鑄件質量的可靠性和穩定性。本文擬從壓鑄準備、壓鑄過程、樣件檢測(事前、事中、事後)這三個階段簡要論述壓鑄件質量控制措施。
  2.壓鑄準備階段
  (1)鋁合金成分及熔煉控制生產實踐表明,提高鋁合金熔液質量是提高壓鑄件質量的關鍵因素,鋁合金熔化工藝要對熔化溫度、熔煉時間、回爐料的投放比例等有明確的規定。在鋁合金熔煉過程中,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加大,其加大比例與回爐料的比例要有一個對應關系。對熔煉後的金屬液要適時進行除渣、除氣工作,在集中熔化過程中應對每鍋金屬液進行化學成分的檢測,確保產品在熔化過程中各種化學成分合格。另外,還應避免長時間熔煉,否則會使合金液中氫含量增加,影響壓鑄產品的強度、氣密性等性能。
  對于生產那些有氣密性要求的鑄件,還需要對除氣效果進行監測,確保合金液中的含氣量能夠滿足使用要求,必要時采用測氫儀對鋁液進行氣體含量的定性測量,以及采用密度測量法來對鋁液質量進行監控,如圖1所示。


  (2)慢壓射速度的驗證慢壓射的作用是利用沖頭慢速運動,將金屬熔體堆積在沖頭前端而不產生跳躍波,隨沖頭前進,熔體液面逐漸升高達到壓室頂部,將壓室中的氣體從模具排氣槽排除。為此,在慢壓射預熱模具階段,有必要對工藝設定的慢壓射速度進行驗證。
  一般可以采用簡易的方法來進行慢壓射工藝參數的確認,壓射活塞慢壓射開始到達快壓射起動位置時,壓射桿自動停止前進(在一些壓鑄機上可定制該功能)。待合金液冷卻後頂出,進行切割、車削觀察判斷。
  正確的慢壓射速度下,在金屬液到達內澆道時,壓室中的金屬液已經完全成為完整的圓柱體,當發現其內部組織比較致密,不存在肉眼可見的氣孔時,此時的慢壓射速度一般是合適的。不適當的慢壓射速度,將會產生嚴重的卷氣。從圖2可以看出,慢壓射速度為0.17m/s時,料柄內部存在嚴重的孔洞。此時會對鑄件質量產生不利的影響。


  3.壓鑄過程控制
  (1)生產過程操作的一致性由于壓鑄生產的自動化程度普遍較低,基本上還都處于半手工操作的狀態,壓鑄件的質量與操作工的操作技能、工作環境、精神狀態有極大的關系。為使這些因素盡量趨于穩定,我公司在這方面采取的主要措施是︰定人、定機、定產品的“三定原則”,即安排特定的人在特定的設備上生產特定的產品。一旦這三者之中任何因素發生了變化,都必須得到確認和監控。
  (2)工藝參數的多次調整的一致性確認一般情況下,每種產品的生產都是按批次進行的,每一次重新更換模具後的工藝調整的一致性必須得到明確的確認。目前的壓鑄設備上比較常見的速度調節方式比較簡單,慢壓射速度基本上沒有檢測和控制,快壓射速度常采用手輪進行調整(見圖3),根據廠家提供的手輪刻度與兩快速度對照表來查對本次的工藝參數。這種控制方式本身存在著極大的質量風險,主要表現如下︰


  第一,不同廠家的設備的手輪開度與兩快速度對比曲線是不一致的。
  第二,同一個廠家的同型號設備的實際速度與手輪開度也存在不一致的情況。
  第三,同一台設備不同階段的實際速度與手輪開度存在不一致現象。
  上述這些不一致,會使工藝人員無所適從,在生產現場表現為︰原有工藝生產的壓鑄件是合格的,但按同樣的生產工藝,就生產不出合格的產品,這種表現的實質原因還是兩次生產的工藝參數不一致。
  解決這個問題的簡單方法就是︰生產過程中采用直線測速儀對實際生產時的慢壓射速度、快壓射速度進行測量,每次生產時按確定的數值進行核對即可。當然,對于帶有壓射曲線的設備,在設備上就能很方便地檢測壓射速度了,保持每次調整得以執行即可。
  4.樣件產出後檢測
  (1)試加工壓鑄件的內部質量通過X射線檢驗是最方便、快捷的檢測方式,但存在投入大、結果不直觀等缺點,一般常用的、最直接的檢驗方式就是試加工。試加工後可以更直觀地來觀察機加工表面的質量,對產品質量做出一個合理的判斷。
  對于同時生產毛坯又進行後續機加工的企業來講,將生產出的毛坯件直接送達生產線進行試加工來判斷毛坯件的內部質量的方案是切實可行的。但對僅生產毛坯的工廠來說,對產品試加工檢驗的方式,雖然檢驗了毛坯件的產品質量,但試加工的產品件會直接報廢掉,產品件的試加過程中如果不能得到很好的控制,也將是一筆不小的損失。試加工主要是針對內部質量要求較高,存在氣密性要求的那些產品。
  圖4是我公司生產的汽車空調壓縮機殼體的產品,這類產品在機加工後要進行100%的氣密性試驗,同時待裝配成整機後還需要進行更為嚴格的氦檢。氦檢若發現漏氣,整機將做報廢處理,為此造成的損失將由責任方承擔。針對此類產品,必須采取嚴格、高效、切實可行的實時檢測手段來保證產品件的品質。
  對這類壓縮機殼體產品,我公司一般只提供毛坯件由主機廠進行機加工,單件產品的機加工費用遠高于毛坯件的價值,主機廠對每批產品的廢品率都有嚴格的控制。為控制壓鑄件的內部質量,我們有必要對產品件進行試漏抽驗。由于試漏工序是在毛坯件機加工後才能進行的,因此必須對毛坯件進行相應部位的加工處理後才能進行試漏。為加快檢驗速度,在機加工時我們采取了簡化處理,主要方式如下︰


  第一,全部螺紋采用等直徑的圓孔處理。
  第二,內孔按要求的尺寸進行加工。
  第三,機加工余量以不小于設計余量為準。
  通過采用機加工後進行試漏的方式,我們能夠及時發現產品件存在的問題,對壓鑄工藝進行相應的調整,確保了壓鑄毛坯件的產品質量。
  (2)破壞性檢驗所謂破壞性檢驗,不言而喻就是將產品件進行破壞後對其一些尺寸、性能等進行檢驗的一種方法,這種檢驗方法的直接後果就是產品件被報廢掉,不能再次投入使用。但是,它可以使檢驗人員更直觀地觀察、測量壓鑄件的一些內部特征。例如,我公司生產的某型號的轉向器殼體,如圖5所示。


  從圖5b可以看出,中間是一個較長的不通孔(長約140mm,直徑≦25mm),由于產品結構所限,模具上面的芯子必須處于懸臂狀態。眾所周知,壓鑄過程是一個高溫、高壓、高速的金屬液填充過程,勢必會對此處懸臂的芯子造成很大的液流沖擊,長期的金屬液沖擊、模具分型面黏附物的清除不及時等因素,都會導致芯子彎曲、定位不準等。而一旦芯子發生彎曲或定位不準,該產品就會報廢。由于芯子在模具上拆裝不便,為及時發現可能存在的質量隱患,我們采取了對轉向器殼體進行破壞性檢驗的方法,將生產出的壓鑄件從芯子最小端所在部位進行鋸切,鋸切後的形狀如圖5c所示,可通過測量內孔圓周的壁厚來判斷芯子是否彎曲變形即可。
  5.結語
  壓鑄生產中,通過采取本文所述輔助檢測手段,可以及時發現產品件內在的質量問題,並據此對壓鑄工藝、模具、設備及原材料進行調整,從而避免大批量的不良品產生,以確保產品件供貨質量。
  作者簡介︰崔愛軍洛陽高新欣華福利加工有限公司,副總工程師。

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