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    擇優用材,減少壓射熔杯的質量隱患

    來源:連云港江南精工機械有限公司  閱讀次數: 1654


           摘要:針對壓鑄廠極易損壞的壓射熔杯,迫切需要延長其使用壽命,提高生產效率的狀況。通過對損壞的壓射熔杯的分析,在材料、工藝、管理等方面系統的提出解決方案,大幅提升了熔杯的品質及使用壽命。

           1  問題概述

           壓射熔杯(也稱料筒、壓射室、料缸,以下簡稱“熔杯”)是壓鑄行業中常用的易損工件,其機械性能的好壞,不但決定著自身的使用壽命,也影響著壓鑄生產的正常進行。在通常情況下,生產使用中的熔杯最易出現的問題主要有:(1)縱向開裂;(2)橫向斷裂;(3)定位臺階脫落;(4)內孔拉傷;(5)內孔表面掉肉麻點;(6)澆料口下方腐蝕成坑,(見附圖所示);其中(1)、(2)、(3)三種情況對正常的壓鑄生產造成的影響最嚴重,工件不但徹底報廢,常使按計劃組織的壓鑄生產進度突然中斷,造成停工停產,生產計劃不能按期完成。

           為確保產品品質,減少上述情況的發生,延長熔杯的使用壽命,結合生產實際和設備狀況,借助高科技金相顯微技術,應用ISO9001—2000質量管理體系的方法,對各種規格各類形式損壞的熔杯,進行研究總結和金相觀察分析,找出了延長熔杯使用壽命的關鍵原因。采取改進措施后,基本上消除了壓鑄機熔杯在正常使用情況下發生的開裂、斷裂、臺階脫落等狀況,為客戶爭取到更高的生產效率,并為客戶帶來了顯著的經濟效益。

           2  問題的解決

           2.1  引起熔杯開裂、斷裂、臺階脫落的主要因素

           應用便攜式現場金相顯微鏡,對損壞的各類大小不同的熔杯進行觀察發現:原材料中合金元素、碳化物的帶狀、網狀分布、局部區域內的不均勻分布以及內部原始裂紋是引起工件縱向開、斷裂及臺階脫落的主要因素。且帶狀分布狀態越明顯,碳化物網越大,工件的機械性能越差,抗熱裂性能越低,工件在使用當中越容易出現開裂、斷裂、臺階脫落等質量問題,造成工件過早損壞失效。如下圖所示:

           圖a是開裂工件的外徑金相圖片,可以看出材料中的合金元素成明顯的帶狀分布,造成工件徑向機械性能大大下降,工件使用不到100(萬)模次就出縱向開裂,裂紋走向與成分帶狀流向基本相同。

           圖b工件的材質中,存在不明顯的斷續的鏈狀碳化物,如箭頭所指,工件沿碳化物鏈縱向開裂,由于碳化物鏈狀分布不是很明顯,所以該工件在使用近1000(萬)模次后開裂而失效。

           圖c、d分別為熔杯原材料截面和外圓上的金相圖片,從圓截面上看 ,在材料內部碳化物呈網狀分布;從外圓上看碳化物沿軸向呈帶狀分布。

           圖e工件局部中明顯存在碳化物的不均勻分布,機加工端面凹凸不平且色澤差異很大;圖f工件心部存在裂紋。

           用帶有固有缺陷的原材料加工成的工件是極易發生開裂、斷裂、臺階脫落等質量問題。通常,材料中成分偏析和碳化物的帶狀、網狀分布,可以采用鍛造和熱處理等工藝措施加以消除和改善,但是由于熔杯結構特點所限,工件鍛造的高徑比H/D值,往往超過鍛造生產中要求的數值范圍而不可能很好的進行改鍛加以消除;單靠熱處理是無法完全消除這種材質缺陷,以至遺留下來,使工件熱處理后的機械性能達不到設計要求,影響使用壽命。    

           2.2 按材料類別和生產廠家查找根源:

           生產中每批次生產的產品大小不一,材質不同,并不是同批生產的所有產品都出現類似的質量問題,因此在排除熱處理因素的基礎上,有必要搞清楚影響產品質量的材料類別及材質內在質量問題。由于使用環境所決定,通常采用5CrNiMo、5CrMnMo、3Cr2W8V(H21)、4Cr5MoVSi、4Cr5MoSiV1(H13)等熱作模具鋼制作壓鑄機熔杯。材料化學成分的不同,其機械性能也有很大的差異。就競哪種材料易出現質量問題,哪種材料的綜合機械性能較好?是首要解決的問題。近年來,我國模具鋼的生產取得了很大的進步,但是,由于各特殊鋼廠技術裝備和水平不平衡,質量水平差異較大,在成分控制、退火硬度、純凈度、碳化物分布等方面波動較大,其性能也有很大的差距。因此,在對使用的各類原材料按材質類別,冶金質量,綜合性能優劣進行分類研究的同時;對使用的同一類材質的材料按生產廠家進行分類觀察研究,對各個廠家的材料從原始原度、機械加工時所出現的材質內部問題、熱處理后的硬度均勻性、同種工藝制度和使用條件下的耐用性能及使用壽命等方面,進行分析對比和研究,按材料品質的優劣,對生產廠家進行排列優選,也是要解決的主要問題。

           按照ISO9001—2000質量管理體系中的模式,設計了《熱處理操作記錄表》、《失效工件統計表》、《產品加工隨件流動卡》、《原材料進貨驗證記錄》等。生產中,從備料開始,在《產品加工隨件流動卡》上,除標注備料的規格尺寸處,各類機械加工方式處,還要注明所用材料的材質類別、生產廠家、材質冶煉類別、預備和最終熱處理方式與處理后的結果。借助角磨機、臺式和里氏硬度計、超聲波探傷儀,對購入的材料進行材質、原始硬度、內部缺陷驗證和檢測并記錄建檔。對客戶損壞后的熔杯從材料類別、生產廠家、熱處理淬回火硬度、表面化學處理后的硬度、出現的問題形式、制作的日期等方面,進行追蹤統計歸類。

           經過對近一年時間內統計結果的分析研究,找出了易于出現開裂、斷裂、臺階脫落等質量問題的材料類別和材料生產廠家,做出總結報告,取消或減少易發生質量問題的材料的使用和購進。并終止了材料質量波動較大廠家的采購合同。

           按報告的要求實施后,產品的質量有了明顯的提高,基本上杜絕了開裂、斷裂、和臺階脫落等質量問題的發生,大幅度延長了熔杯的使用壽命;并為國內最大壓鑄機及布勒3200T和意得拉3800T壓鑄機配套制作熔杯,產品出口到美國及新加坡。

           三:總結

           1)壓鑄機用熔杯產生開裂、斷裂、臺階脫落等質量問題的主要原因是由材料中的化學成分、碳化物呈帶狀、網狀分布及局部不均勻分布等缺陷引起的。缺陷越嚴重越易出現質量問題。

           2)材料類別不同,內在組織狀態不同,綜合機械性能差異較大,應按使用環境要求不同,恰當選用。

           3)在不能采用鍛造和熱處理等手段很好的消除或改善這種缺陷時,應從材質類別、冶金質量和生產廠家等方面分析解決。

           4)生產中應制定和實施有效的質量控制和管理模式,如ISO9001—2000等。對產品質量做到能追本溯源。

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