铸件质量标准与铸件缺陷分类.pdf
第一章铸件质量标准与铸件缺陷分类第一节铸件质量标准为了提高铸件的可靠性、适用性；提高产品在市场上的竞争能力，对铸件质量的要求不断提高。铸件质量的概念也发生了相应的变化，“质量”的含义至少包含两个方面的内容：一是产品质量，即铸件满足用户要求的程度；或按其用途在使用中应取得的功效，这功效是反映铸件结构特征、材质的工作特性和物理力学特性的总和，是评价铸件质量水平和技术水平的基本指标。二是工程质量，指的是铸制毛坯和铸制零件的生产过程对产品质量的保证程度，即铸件在具体使用条件下的可靠性。这一指标在相当大的程度上决定于前述的功效指标，还与稳定性、耐用性和工艺性等指标有关。一、铸件质量标准标准是由国家承认的标准制订单位批准的对各种产品（铸件）规格、材料规格、试验方法、术语定义或推荐的工艺方法的规定。我国的国家标准（!）是由国家技术监督局批准并颁行的，有关铸件质量的各种标准一经接纳、贯彻与实施，可取得明显的效果和效益。国际标准是由国际标准化组织批准并颁行的。我国是国际标准化组织（#$%）的主要成员国之一，按国家现行的政策，国际标准可以等效地视为国家标准。我国还有各工业部门标准化组织颁行的各种行业标准，在暂时没有适用的国家标准&()第一章铸件质量标准与铸件缺陷分类的情况下，也可采用各种有关的行业标准。按照国家技术监督局的规定，一些公认的外国先进标准也可以作为标准采用。各企业还可以制订内控标准，这种“标准”可能在具体项目上较国家标准规定严格。如为了提高铸钢件的焊接性能，把碳的实际控制量比标准降低!#$，生产成本增高有限，但铸件的适用性和机械产品的功能大增，可更好地适应国际市场需要，增加机电产品的出口竞争能力。铸件质量标准定量地表示铸件满足一定要求的适用程度，例如抗磨白口铸铁标准%&()*+中硬度是保证抗磨的必备条件，成分、金相组织和力学性能是供协议的保证条件，而热处理工艺、熔炼和铸造方法都是参考条件。铸件质量标准不仅包含交货验收技术条件标准、铸件质量分等通则（,&-,.(!/0!），还有材质、检验方法、工艺和材料规格等一般性规范。（一）铸件精度标准铸件几何形状精度决定于机械加工余量、铸件尺寸和重量同额定量的偏差，在其他条件相同场合下，几何形状精度从机械加工工作量和金属用量两方面来说，反映了工艺过程的先进程度。尺寸及重量的容许偏差和铸件的机械加工余量，分别按%&)1/1)、%&-2/*#/0、%&-2/*#!0 标准和订货的技术条件决定，而实际偏差按技术检查部门的数据判定。所谓铸件尺寸控制是在实测平均值与铸件名义尺寸符合前提下，控制实测值的离散程度。这种离散原因通常是由于生产技术条件和原材料特性等随机变化或系统误差所引起。应该根据误差性质作出判断和相应对策，提高尺寸精度满足标准的要求。有时，整个铸件上只有一两个尺寸要求较严格的毛坯尺寸公差，这时就没有必要将全部尺寸都按同一等级规定公差。为提高铸件精度等级，一般可以改用金属模具，需要显著提高时则必须变换造型方法，比如采用壳型铸造或其他精密铸造工艺，但必然会导致模具费用增高，生产准备周期延长，铸件成本会成倍地增加。评定铸件几何形状精度时，除了加工面余量、铸件重量偏差需加规定外，最有代表性的壁厚和筋厚的公差范围或偏差范围也应给定。结构必需的壁厚由铸件设计者决定，最小容许壁厚由铸造工艺师确定。在大多数情况下，设计者的决定形成图样上标出的壁厚。这一设计壁厚与实际壁厚之间的容许偏差是表征铸件几何形状精度的重要指标。（二）铸件表面质量标准铸件非加工表面和外观质量对铸件商品性颇有影响，它们包括：（/）表面凹凸度（涨箱、缩陷和夹砂）。!*!/第十二篇铸件质量检验与缺陷处理实用技术（!）表面或内腔清洁度（粘砂、粘“涂料层”）。（）平面度偏差（非加工面起伏不平）。（#）表面粗糙度。（$）轮廓清晰度（凸台、脐子等结构单元的轮廓清晰度，用肉眼评定）。上述%、!属表面缺陷，在本书相应章节详细讨论。表面平面度偏差与铸件重量及长度有关，机床行业标准如表%!&%&%（(!)*)*）。表%!&%&%不同重量（!）及长度（）非加工面评定等级类别表面平面度偏差+,$-+!%-.!+!%-./!0#+!%-.1#+!1%-.优等品!%2$0!2$!2-0 2-!2$0 2$!2$0$3-一等品!2-0!2$!2-0 2-!2$0 2$!#2$0$2-合格品!2-0 2-!2-0 2$!2$0#2-!#2$0 42-铸件加工表面粗糙度可用均方根值或微观不平度%-点高度（#5）来描述。铸件非加工表面则是反映铸型表面的凸凹的状况，无规律可循，因此用均方根值方法测定铸件非加工表面粗糙度存在困难。目前，各国都采用标准对比样块来评定铸件非加工表面的粗糙度。我国*$年颁布铸造表面粗糙度比较样块标准 6(4-4%2%*$，用表面轮廓算术平均偏差#7及#5（!+）参数表示不同造型方法和合金铸件可能获得的粗糙度。（三）铸件功能质量标准铸件材料特性决定其功能和使用条件。所谓功能质量是指在特定环境条件（高温、受压且以力学指标为考核依据）下工作可满足技术标准要求的特性总和，或满足一般强度要求适用程度的质量指标。前者如不锈耐酸钢铸件标准（6(!%-*-）规定出化学成分、热处理和验收条件。后者如球墨铸铁件标准（6(%#*）规定出按强度分等的方法和检验规则。灰铸铁同样以应力强度为验收依据和功能指标。近年来出现一些综合指标评定铸件金属材料的质量水平。例如以品质系数（68）作为灰铸铁件质量的综合指标68/相对强度（#$）相对硬度（#%）/!9:($-&#&%-!&*!3$&式中!9 抗拉强度（=7）；:(布氏硬度；%-%第一章铸件质量标准与铸件缺陷分类!共晶度或碳饱和度（#$%&()%*（+,-.），为总含碳量。或/0 1相对强度（#）相对硬度（$）1!2实测34实测5*6(*55!7)(6)8!2实测 灰铸铁实测抗拉强度，试样毛坯直径*)99（:.;）；34实测 灰铸铁实测硬度，34.总 总含碳量（?）；+,含硅量（?）；.含磷量（?）。/0 值在)%7%$范围内，其值越大，表明灰铸铁质量越好，生产技术水平亦越高。适合一般工程用铸造碳钢件标准（/4 77*5&68）是通过规定力学性能（屈服强度!)%&、抗拉强度!2）间接地限定化学成分。工厂应通过多元线性回归，找到以!2，!)=&和延伸率!为目的变数；碳、锰、硅及硫、磷为独立变数的回归方程，使硫、磷成分一定（)%)$?），便可找到对应于!2与!)=&的最佳碳、锰与硅元素搭配。或者在这些主要元素上限规定的条件下，获得要求强度下成分的变动范围。化学成分与性能之间关系通过重回归分析，有利于进行过程控制。高合金钢铸件，由于其特殊性能主要决定于化学成分，它成为决定铸件功能特性和使用条件主因，在标准中规定了核对分析和产品分析对炉次分析的允许偏差。二、铸件缺陷在 A4#AB6&)78)中，将铸件分为“合格品”，“一等品”，“优等品”三个等级。对合格品要求“质量达到标准规定，铸件生产过程质量稳定，用户评价铸件能满足使用性能”。有一项不达标则为不合格。广义的铸件缺陷是指铸件质量特性没有达到分等标准，铸件生产厂质量管理差，产品质量得不到有效保证。铸件上存在的缺陷是多方面的，是铸件质量差的根本原因。狭义的铸件缺陷是铸件上可检测出的、包括在/4 57765 铸造名词术语标准中的全部名目：有尺寸与重量超差，外观质量低，内部质量不健全，材质不符合验收技术条件及其他疵病等。狭义的铸件缺陷是通常意义的缺陷，人们还可细分为显著和微观缺陷，后者在商品铸件上规定出允许出现缺陷的尺寸、深度、数量及分布情况。有时还附有极限状况的样块（临界缺陷）或照片，以便于比较评定。&*)7第十二篇铸件质量检验与缺陷处理实用技术分析广义的铸件缺陷实际上是全面评定铸件质量，除对铸件实物质量进行检测外，还要评定其技术管理（表!#!#）和售后服务（表!#!#$）。表!#!#!技术管理检查项目!序号分 类内 容序号分 类内 容!工艺图、铸件图、工艺卡完整!执行国家、行业标准工艺规程完备!$!执行企业（内控）标准或指标$工艺文件更改管理!%!执行标准化、计量管理制度%进厂原辅材料检验报告!&!标准化、计量机构完善&工艺文件 型、芯砂检验合格率!工艺文件 化学分析仪器齐全管理标准及 砂型硬度检测记录!(!管理标准及 力学性能试验设备齐全(计量管理涂料检测记录!)!计量管理检测设备管理完善、人员持证上岗)工装、模样检测维修记录!*!检测试验报告*熔炼过程控制及记录+!试样保管及备查制度!+清理、补焊过程控制及记录!质量保证体系实施记录!工序间信息传递、统计及反馈表!#!#$售后服务评定项目分 类检查项目检查方法产品质量用户评价意见抽检用户意见售后服务定期访问用户抽查走访记录信息反馈质量信息处理反馈制度执行情况铸件实物质量主要分为外部质量和内部质量，其内容相同于狭义的铸件缺陷。缺陷还可按其可消除程度分为可消除缺陷和不可消除缺陷。铸件致密度不及锻件，原因在于铸件内存在不可消除的疏松。铸件内的残余应力是属于难以进行控制的另一类型不可消除缺陷。这种缺陷影响精密机床的尺寸稳定性和导致铸件冷裂、变形。随着新的铸造方法的使用和人们对铸件质量要求提高，新的检测手段引进，缺陷名目不断增加。可消除缺陷是具体的，是可以检测出来的，应及时地找出根由有效地予以纠正。（一）铸件缺陷生成原因分析铸件缺陷，寻找缺陷生成原因，不仅要依靠分析，还要合理地选取反映客观事实的数据，用统计的方法对数据加以适当地归纳整理，进行比较，找出铸件缺陷的生成原因。$+!第一章铸件质量标准与铸件缺陷分类数据来源是多方面的，有与缺陷结果有关的特征值或参数值，有反映产生这种结果的状态或条件的数据。在整理和分析（处理）数据时，常用标准离差!来衡量数据波动，这种波动用!平方即方差!表示!#!$#!#（#%$#）#!式中#表示从#加到#&的样本均值（算术平均值），!表示样本数。从已有的大量实测数据计算出标准离差!值和样本均值#，至少出现下述的两种典型情况：（#）如图#!$#$#所示，两个样本的均值#都等于工艺过程期望（即要控制）的特征值或参数值，但各样本（例如每个样本有!个实测数据，从#、#!#!）的标准离差!却不同，图(的!小于图)。图#!$#$#表示实测数据频率分布的正态分布曲线，!的大小就表示了正态分布曲线的胖瘦程度。图(，!小，曲线瘦，表示这个样本的各个实测数据#、#!#!，对于#而言，波动小，集中于#的周围，也就是都比较靠拢期望的特征值。图#!$#$#标准离差!不同的两种正态分布曲线图)，!大，曲线胖，表示这个样本的各个实测数据#、#!#!，对于#而言，波动大，离散于#，也就是弥散性地分布于期望的特征值的周围。工艺过程中时有时无，难以控制或控制后意义又不大的因素称之为偶然因素或随机原因。偶然因素对工艺过程影响小，!就小，正态分布曲线就瘦，反映了工艺过程控制比较严谨，即把可控的因素都加以约束，减小了偶然因素的影响而使!小，如图(所示。反之，工艺过程控制不严、偶然因素影响大，!就大，正态分布曲线就胖，如图)所示。（!）如图#!$#$!所示，两个样本的均值#和#!都不等于期望的特征值或参数值*+#第十二篇铸件质量检验与缺陷处理实用技术!，尽管两个样本的标准离差是相等的。这表明两个样本皆出格，工艺过程系统失控。工艺过程中起关键性的或系统性的、必须加以控制的因素，称之为系统因素或异常原因。这类因素失控，在实测数据的统计分析上会出现如图#$#的情况。图#$#正态分布曲线的均值!和!#都偏离了期望值!如图#$#%所示，由于偶然因素的影响大，正态分布曲线胖，大，造成工艺过程控制的精度差，这是属于工艺过程精度失控。精度失控往往亦反映了本该控制的系统因素，却不加控制，让它们作为“偶然因素”起着不良的影响而导致工艺过程的精度失控。在质量控制上，精度失控起了警报作用。由以上所述可知，偶然因素和系统因素之间没有绝对的界限。但对于实际的工艺过程而言，应该根据工艺过程理论和实践经验，努力掌握好这两类因素的实际界限，以免过分扩大必控的系统因素数目，即过分地提高工艺过程控制的精度而显著地增大技术管理成本。由系统因素造成的铸件缺陷属于可消除的缺陷。由偶然因素形成的铸件质量波动，视波动范围的大小确定是否调整工艺参数，属于质量提高技措内容。研究铸件缺陷生成原因，从有波动的数据中找出其规律性，是分析缺陷的基本方法。这种方法注重取样，因为从样本中可研究解决总体的或系统中的问题。这种方法将在第三章诊断方法中详细讨论。系统因素按其出现频数可区分为偶发性的与长期性的。所谓偶发性系统因素是事出突然的事件，通常由过失原因所引起，这类原因导致缺陷无规律可寻。例如铸件突然出现大量分型面气孔，这种偶发事件原来是某造型工请假用生手顶替起模刷水过多所造成。需加强管理解决。长期性系统因素形成的缺陷，它所造成的经济损失大，必须认真对待，拟定对策将缺陷消除。由于系统因素导致工艺过程失控而产生铸件缺陷的原因也可按外来和内生系统进&!第一章铸件质量标准与铸件缺陷分类行分类。外界或环境影响如温度、压力、温度和电磁场等外来系统因素导致产生雨季气孔和粘砂等缺陷。内生系统因素有工装与设备不完善或调整不当；工艺设计失误和工艺过程失控等都会产生铸件缺陷。例如型砂多次使用，砂粒破碎，粘土因丧失结构水或丧失重新获得层间水能力而成了死粘土，会使型砂性能恶化，这种渐变过程来自工艺过程内部属内生性质，应对型砂进行处理加以防范。工艺设计包括分型面和浇注位置的选择、浇注系统设计、冒口设计等内容。设计上的草率和差错往往会产生铸件缺陷，后患无穷。例如图!#!#$套筒铸件浇注系统设计得不好，铸件试压时，渗漏率高，气孔缺陷多，即设计错误使这个铸件渗漏率达%&，气孔率高达(&。其错误主要是在图中)处设置浇注系统，其内浇道直冲砂芯，影响铁液充型速率。同时内浇道部位砂芯过热，发气量大，铁液浇入时搅动剧烈，卷气和氧化现象严重，为气孔和疏松缺陷生成创造了条件。如果使横浇道越过芯头、内浇道在*处设置，渗漏率可降到+、气孔率降到$。内浇道改变后，上述缺陷经生产证明是稳定的。图!#!#$套筒工艺设计对铸件缺陷的发生是否敏感，在铸件结构设计中表现得更为明显。合理的铸件结构设计应符合铸造工艺特点，使零件具有良好工艺性。（二）生产条件与铸件缺陷生产条件发展趋向决定了对铸件质量的要求，首先是对性能均匀性、表面粗糙度和尺寸精度的要求。以一次性粘土砂型为例，紧实力逐渐提高代表这种生产方法的改善，(&年代末震实造型机采用补压紧实的压力为&,!-.&,-/01，2&年代为&,$2.&,(/01，%&年代为&,%&.!,(&/01。紧实压力提高保证铸铁件内部致密，同时达到尺寸稳定性和铸件表面光洁的严格要求。+$&!第十二篇铸件质量检验与缺陷处理实用技术铸铁件中缺陷的!#直接与造型有关，造型的条件改善，对质量管理提出新的要求，型砂控制要求更为严格。完善的质量管理同样是生产高质量铸件重要条件，否则，先进的工艺方法也难以发挥应有的作用。生产条件发展趋向也决定了工艺过程控制的难易，自硬树脂砂生产控制比粘土砂易，应用这种混合料生产机床铸件，劳动强度可降低$#，缺陷率由$%&#降低到(#，车间生产能力提高了)#。钛及其合金具有强度与重量比值高、耐腐蚀的特点，因而在航空和化工机械中越来越多地代替不锈钢和超级合金使用。但是，因为在铸造过程中很难克服其液态时化学活性强及其与铸型和其他物质作用强烈的弱点，所以钛铸件的应用大大低于其技术上的潜力。类似这种情况是由于对铸件缺陷形成机理的尚认识不足。原材料管理是基本生产条件。按照质量管理要求，这方面管理首先按质量标准进行采购订货。如发现原材料规格不符合标准时，应予退货并报废。我国原材料标准和产品（铸件）标准（国家标准）是协调的。例如铸造生铁中有低硫（!()#）、低磷（!($#）、低锰（!()#）。球墨铸铁用生铁（*+&),$），从原材料看生产出高韧性球墨铸铁-$)（./0,-）应无问题，但考虑到国内生产过程控制水平，*+-&,最高档次仅提至 12&3,4。延伸率放低一个档次是由于国内现阶段球墨铸铁件生产存在着韧性普遍较低的缘故。生产条件的重要内容之一是过程控制，包括工艺管理和生产管理。工艺是铸件生产的依据，只有完善的工艺才能得到高质量的铸件。这反映在工装的设计、制造、管理、工艺卡片编制等应完美无缺。生产管理强调生产中的工艺纪律检查和生产过程检测。当前大部分工厂的铸造生产，相当一部分工序依赖手工操作，因此必须加强对操作人员的教育，并辅以适当的经济和行政措施，严格按工艺守则操作，避免随意性，防止偶发性铸件缺陷的出现。工序间检验在铸造生产中还是一个薄弱环节，必须给予高度重视。如型砂性能检测、炉前检测及各种熔炼、加热设备的参数测控和各种材料试样的性能检测等。工序间检验及时发现过程偏差，防止铸件产生缺陷。对铸造工人要求掌握上岗技术，自觉保养设备和管理好工器具，并具有一定质量意识。此外，应该考核其文明生产习惯、工作态度是否认真和随时注意工作环境及维护生产秩序。从业人员还应懂得铸件缺陷生成与其操作之间的关系。因为缺陷不一定是一种原因形成的，要消除或减少缺陷必须综合治理才会收到良好的效果。从业人员应努力提高其本位工作质量、协调相邻工序工作，避免缺陷发生。5-第一章铸件质量标准与铸件缺陷分类三、废品率在铸件质量分等通则（!#!$%&()）中，质量等级以外的铸件称为不合格品，铸件作为商品如不满足订货合同规定的要求也是不合格品。不合格品也称不良品。不良品可分为废品、次品、返修品和回用品（回炉料）。废品是指不符合规定要求而不能正常使用的产品，或是铸件缺陷无法修补或修补费用太高，经济上不合算的不合格品。在铸造生产中废品还分为外废（件）与内废（件）。外废是指铸造车间以外的场所（例如机械加工车间等）检验出来的废品。内废则是指在铸造车间内，由铸造工作者自己检查出来的废品。内废在本手册中与回用品的意义相同。次品是指存在缺陷但不影响产品主要性能，如外观有少量砂眼等。造成次品也不一定是由于有了铸件缺陷，机械损伤或加工差错也可能导致次品。返修品是指在技术上可以修复，并在经济上值得修复的不合格产品，铸钢件的焊补是一个例子。汽缸盖等需要承压的铸件发生渗漏时，在真空处理后，用浸渗剂加压填充缺陷可减少内废率。回用品，实质上即废品。废品一般作为工业废料回收其残值，而回用品一般由本企业作为熔化炉料回收，再次投入本企业的生产。在规定期内，铸件废品量（!(）（内废量）占合格铸件量（!）、废品量（!(）及铸造车间自用件量（!&）（例如砂箱、芯骨等）之和的百分比，称为废品率或内废率（(），即(（铸件废品率）（*）+!(!,!(,!&-(*(对铸件质量无意义，因为铸件质量只能以铸件使用特性来评判，而内废件没有出车间大门，是不具有任何使用特性的。但是出厂废品（外废件）却颇为接近铸件质量概念。设外废量为!外，则（!.!外）#!反映无缺陷铸件比例的高低或者称为铸件无缺陷水平。近年来铸造车间倾向对出厂铸件进行预加工（粗加工），其目的在于提高铸件无缺陷水平。（一）废品与铸件质量废品在经济上造成的净损失容易计算。所谓净损失是指在废品的实际成本中扣除了回收材料或废料价值后的损失。对内废而言，这部分废品上投入的原材料、能源、人工和设备使用费用都将化为乌有（最多能回收一部分原材料，其它费用是无法回收的）。对外废而言，这部分废品上的加工费用和运输费用更为高昂。废品损失是我国不良品损失中最主要部分。内废量高时，外废量亦大。产生废品的工序越靠近成品工序，造成的经%/(第十二篇铸件质量检验与缺陷处理实用技术济损失就越大。外废铸件甚至打乱全厂生产计划，延缓生产任务的完成。尽管降低废品损失和铸件质量成本管理，都是直接向质量要效益的重要内容，但不能把消灭废品，降低损失，同产品质量管理所需费用混为一谈。质量成本在国家标准!#$%&(%#中的定义是：将产品质量保持在规定水平上所需的费用。而产品质量也包括铸件质量，如前所述是使用特性的总和，它与内废（件）没有任何联系。铸件在铸造厂内报废只对厂的经济指标（价格、成本）产生影响，虽是产品管理系统的一项综合指标，但不是铸件质量指标。因此企业中降低废品率的措施，是一个过程，其目的是降低生产费用，而不是提高产品质量。同样一种铸件，甲厂铸件废品率（内废率）低于乙厂，但不能说甲厂产品质量比乙厂高，因为评判标准（铸件使用特性）是相同的。只能说甲厂的铸件废品率低，它的生产费用比乙厂低。乙厂废品率高，可能有以下三方面原因：!技术水平低，生产技术管理差；对于铸件要求过于苛刻；#由于对遵守要求进行了严格的监督。（二）修补与缺陷防止铸件缺陷通过修补后可以使内废率降低。在正规生产车间，修补是铸件最终检查站的后续工序。铸件修补后再经热处理、打磨清理、表面涂漆、入库。返回修补必须追加一定数量的原材料、人工、能源和设备使用费用，才能使这些返修品得以修复，成为合格产品。需要指出，由于铸件缺陷的特点，即使某些不合格品在技术上可以修复，但在经济上却是不值得修复的。因为有可能投入修复的人力、物力和财力获得的利润小于投入新产品生产的利润，在经济上是不值得的。铸铁件孔洞类缺陷可以进行焊补修复，但焊补费用超过回炉重熔、浇注造型费用，故在经济上不可取。在铸钢件孔洞类和裂纹缺陷焊补返修工作上，也存在类似的经济分析问题，可焊补的范围是有限制的。根据铸钢国际标准)*+,-.“铸钢件交货通用技术条件”对需要重大焊补的铸钢件，工厂生产方应取得买方的事先同意。所谓重大焊补是指为焊补而准备的凹坑深度超过壁厚的/.00 或/$00（二者之中以较小为准）或凹坑面积超过#$10/时，以及需经液压试验的压力容器铸件。但也不一定有缺陷就得返修，例如一般用途铸钢件，均匀壁厚（无模数梯度）或热节中心部位危害性不严重的中心缩松或缩孔，如不明确规定必须消除时，通常不进行返修。这样可使铸件的工艺出品率高，并避免使用冷铁，从而降低铸件生产成本。通常返修损失是返修材料、人工和能源动力损失之和除以返修合格率。按铸件名目汇总可得到铸造车间全部返修损失。通过大量统计分析可知，从返修所得经济收入来挽回损失是有限的，返修目的是争取提前交货期限，或完成车间一定期限内生产率指标。-&.(第一章铸件质量标准与铸件缺陷分类为保证均衡生产，同时减少返修损失，最经济的作法是提高铸件产品合格率。铸钢件表面缺陷返修难。如采用高品位铸型材料虽然提高生产成本，但比返修损失要小得多。选择最佳原、辅材料进行生产，是预防质量事故、防止缺陷发生的首要措施，最能体现用最经济的手段生产出用户满意的铸件。铸件焊补涉及到铸件的寿命和工作可靠性，而可靠性是产品的重要质量特性。修补件的可靠性是否能与非修补件一致是人们担心的问题，故对修补工艺、焊补质量给予了高度重视。经验证明，如果焊补质量无保证，哪怕在焊补区存在!的“缺陷”，也会在产品使用中发生问题，造成物质上及工厂信誉上的重大损失，因此，修补质量必须进行严格检验：检验焊补前缺陷处是否清理干净、待焊表面是否清洁、焊接倒角是否合理。焊补后的焊缝是否平整、焊补处及周围有无裂纹、夹渣等缺陷。焊补前后应辅以无损探伤（磁粉探伤等），保证焊补质量的可靠性。四、缺陷率有缺陷的铸件数量与生产总量之比称缺陷率。缺陷率通常大于不合格品率，是铸造厂进行质量管理时评估铸件质量是否稳定的指标。缺陷有两类：一类是度量的，另一类是计数的。可计数的缺陷又分为计件和计点两种。可以用仪表尺度来测量的缺陷属度量类缺陷。不是所有缺陷都能用仪表尺度来衡量的，例如气孔缺陷一般用计数的办法来得出数据。计数数据的特点在于它们是不连续的，非负的整数。针对气孔这类缺陷计数来衡量这批产品的质量，这类计数数据称为计件数据。计件数据有两种表示法：一种是直接把计件数据写出来（在质量管理中称作!数据），另一种是把它们折算成百分率数据写出来（简称 数据），如缺陷率。对于某些缺陷如夹砂，在计件的同时，还要求在一个铸件上计数，看有几处夹砂。假设以#个铸件作为检查单位，汇总夹砂处数或面积大小就可比较缺陷的为害程度，这是又一类计数数据，称为计点数据。由于计点数据在数学上具有类似于计件数据的性质，因此也简称为!数据。综上所述，缺陷的数量有三种方法进行衡量，即计数获得的!数据和 数据，以及代表度量法。工厂检查铸件可能百分之百的检查，或者从整批铸件中抽样检查，即抽取一个或几个样组来检查。经验告诉我们，即使作百分之百的检查，也不一定能把缺陷铸件全部检$%$!第十二篇铸件质量检验与缺陷处理实用技术查出来。抽样检查能省工且效果不差，但必须采取正确措施使样组的检查结果能反映出整批铸件的缺陷情况。计数缺陷率分布图使得参差不齐的样组检查结果统一起来，是公认的有科学根据的定量方法。!缺陷分布图（!图）例如某铸件每班取一个样组，每个样组是从这班产品中随机抽来的!#个这种铸件，检查出每个样组的缺陷铸件数!数据。共取了!$个样组得$%个缺陷件（表!&!(），可知平均每个样组的缺陷铸件数是!)总缺陷件数样组数)$%!$)(*$+件表!&!(!数据样组号码缺陷件数!样组号码缺陷件数 !,&$+!#(,-%#$,.+!#-!%!&$!+-!(+!,&!-!%&!$(缺陷件总数$%由于缺陷在样组中出现的概率很低，可以认为围绕!组诸样组!数据呈普哇松分布，且在上控制界限!#和下控制界限#!#之间的界限内波动（图!&!(），可以采用近似公式计算!#和#!#!#)!/+*#.#!)(*$+/-*%.)!*-&#!#)!+#.#!)!.-，单个!值不可能为负，也就是说!)#即#!#为零。数据都落在界限线以内，虽然参差不齐，但造成总体分布的参量不变，说明是偶然性参差，生产稳定。&缺陷率控制图（$图）当样组内计数的缺陷件数所占的比率较多时，只要这些样组是从一个生产稳定的总体随机抽来的话，它们的计数数据一般都大致与二项分布相符合。也象!数据那样可画出一张可以从!$算出上下控制界限来的$图。所不同之处是对于不同样组含量%应有不同的控制界限值，因此要对不同的!$和不同的%一一列出对应的控制界限值。!(#!第一章铸件质量标准与铸件缺陷分类图!#!#$!控制图实际中是对略有参差的样组含量，用平均样组含量!代替。当#已求得时，计算$!%和%!%的近似公式为$!%#&()*#（!#）+!%!%#()*#（!#）+!式中!（平均样组含量）%受检总件数样组的数目现举例设某铸件每天取一个样组，含量在)个左右，在连续!天中，为随机抽得的!个样组进行缺陷检查，结果如表!#!#,，!%-,$!#!。#%!.(*/，!#%)(.!，#（!#）+!%（)(!.*）（)(.!）!%)()-代入上面近似公式，得出：表!#!#,#数据样组编号 样组含量（个）!缺陷件数（个）#缺陷率（/）!$!0!,1$),!)1$!.)!0$)$!)1*,$)-!,1$0$)!1-!.)*!01!$)!第十二篇铸件质量检验与缺陷处理实用技术样组编号!样组含量（个）缺陷件数（个）#缺陷率（!）#$%$#&()*+$+$#&(#$)*#(#,#*+$+&#)*#*+$+*$#%*#*#$*+#总计*(,+,*#*+&($%-$#).（%$)）（$*(）-$#).$%-$*(*%-$#)/$%-$#$&有了这些数值，就可以作出#图，如图#*/#/,。从#%天缺陷率发展趋势看，有逐渐增加的势头，最后出现超过$%的#值，表明有系统因素（异常原因）在起作用，有了明显的差异，起到警报作用。因此，必须找出异常原因加以改正，使#在$%和%范围内波动。图#*/#/,缺陷率分布图（#图）缺陷率分布图#（!）%平均值与极差控制图对于温度、尺寸、成分和强度等计量数据整理需要算出两个数值：一个是各个样组数据平均数&，另一个是代表它们的参差程度!（标准离差）。例如冲天炉铁液含碳量是一项控制指标。为了估计平均含碳量和数据的参差程度，每天取一个含量为!-,件的样组进行化验检查，连续一周得&个样组，见表#*/#/&数据和%+$#第一章铸件质量标准与铸件缺陷分类算得各组!及极差。与!的意义相同。的定义是：一批实测数据的极差为数据中最大值与最小值之差。从表中计算出来的!个!和，算出!和 本身的平均数平均数!的平均数!#!$%!&表#$#!含碳量平均值和极差计算样组号码#$()&!$*!)$*!&$*&+$*&#$*)+$*)+组内数据$*&$*+$*,#$*&+$*&#$*&#（#&）$*,&$*,&$*,+$*!&$*!+$*!#$*)+$*!+$*!&$*,#$*,#$*,$*+&$*-#$*)-$*,&$*,$*+)!$*!&$*,!$*!)$*!)$*!$*!(.*(,.*$!.*$-.*$).*$).*(!极差 的平均数#!.%$-查表#$#,，按下列计算式要求计算控制界限。表#$#,度量数据分布界限系数#$()&!,+-#.$#%+.#*.$(.*,$-.*&,.*)+(.*)#-.*(,(.*(,.*(.+%(.*.,!.*#(!.*#+).*$(%)(*$!,$*&,&$*$+$*#&$*.)#*-$)#*+!)#%+#!#*,!图：中心线&：!$*!&上控制界限(&：!/$*!&/.*&,（.*$-）$*+#下控制界限&：!$*)+。式中$系数查表#$#,，在#&行中$.*&,。图：中心线&：.*$-上控制界限(&：%)$*#&0.*$-.*!下控制界限&：%(.（%(从表#$#,查出，#&，%(.）。).#第十二篇铸件质量检验与缺陷处理实用技术根据各控制界限和中心线就可作出如图!#!#$所示的平均数和极差分布图。从图中看出没有平均值越出控制线，无异常原因导致含碳量产生明显差异。但!图的中心线!值较大，铁液成分极差!的变动范围大，是偶然因素造成的，这可能是由冲天炉结构或加料性质所决定。图!#!#$!（含碳量）控制图以上讨论的控制图作为一种工具，需要人们具有观察点子在控制界限内的排列移动方式和具备防止其越出界限的能力。发现异常状态，尽快查明原因，采取有效措施，让生产过程迅速恢复统计的控制状态。五、铸造质量管理铸造工厂的全面质量管理包括对铸件进行质量控制和铸件质量保证方法两部分。它是在铸件技术要求规范全面合理的前提下，在工厂推行的质量体系。对铸造行业而言，其特点是工序多，联贯性强，每道工序变量多，这些变量检测难、不易控制，最终可能都反映到缺陷的成因上。因此铸造质量管理对缺陷控制而言，应把预防其发生放在第一位，不断地研究、解决各项质量问题。还要通过积极的市场调查，不断地掌握消费者或用户对质量的要求，进行认真的售后服务，以保证市场质量。质量管理是全面的、集研制开发、生产检验和销售服务于一体的活动的总和。（一）铸件质量控制铸件质量决定于每一道工艺过程的质量。对铸件质量进行控制，实际上是全过程质量控制（%&），将过程处于严格控制之中，不出现系统误差（由异常原因造成的误差）。过程中由随机原因产生的随机误差，其频率分布是有规律的。这种利用数理统计方法将铸造过程中系统误差和随机误差区分开来是质量控制的基本方法。这种方法又称之为()*!第一章铸件质量标准与铸件缺陷分类统计过程控制（!#）。铸件质量控制首先在于稳定生产过程，避免系统误差的出现和随机误差的积累。其次要提高工艺过程精度，缩小误差频率分布范围或分散程度。过程控制包括技术准备过程、图样和验收条件的制订；铸造工艺、工装设计的验证；原材料验收；设备检查；工装几何形状、尺寸精度和装配关系检查等；另外，还包括熔炼、配砂、造型、制芯等工艺参数的控制。控制方法是定期记录工艺参数进行统计分析，判断车间参数误差频率分布及性质，对每一中间工序的结果进行检查。图$%&$&表示出铸铁车间的铸造工艺过程质控站（(#）及整个控制程序。图$%&$&铸铁件生产过程质控站（(#）布置建立过程质量控制站（简称质控站）或管理站是质量管理中行之有效的措施。质控站能为缺陷分析提供生产过程背景材料以及原始记录和统计资料，凡是对铸件质量特性有重大影响的工序或环节，一般都应设置质控站。质控站还应贯彻并使操作者严格执行操作规程。工厂考核铸件质量，按铸件产生缺陷的原因，追究个人或生产小组的责任。由于铸件产生缺陷的原因是多方面的和复杂)*+$第十二篇铸件质量检验与缺陷处理实用技术的，有些缺陷是由多个因素引起的，故不容易划分各自应承担责任的百分比。为了解决由于划分不公引起争端，应该加强中间检查，应对每一道工序的质量（特别是主要工艺参数和执行操作规程的情况）进行严格的控制，从而确定个人或小组的质量责任。例如质控站按规程抽查型砂的性能，如果不符合标准的规定，就应当根据超过标准的百分数来衡量配制型砂者的工作质量，并据此来决定奖惩的程度。影响铸件质量的因素众多，加强质控站的中间检查的另一好处是将所有影响因素都置于严格控制之下，任何一道不合格操作，都消除在最后形成铸件之前。过程中出现的问题就是铸件发生缺陷，一般都按!（计划）、（实行）、#（检查）、$（处理）质量体系活动模式的步骤进行改进。除此外，分析具体的铸件缺陷时还需要明确问题、分析数据和设计试验等。（二）铸件质量保证质量保证（%$）因生产铸件质量要求而有差别。超级合金铸件同无牌号铸铁件相比较，它们的质量要求当然不同，但是它们在不同质量要求或规格前提下，生产质量均需稳定，因而要在不同水平上建立起保证体系。这种体系主要是由用户对铸件生产者一方提出：要求了解铸件承制方质量保证体系水平是否与对铸件的要求相适应。如质量保证的水准低于铸件质量所要求的，则不能保证铸件质量的可靠性。在这种情况下，承制方得不到信任，应被更换。质量保证体系构成分软件和硬件两部分，在软件上要求承制方：（&）质量管理机构健全。（）质量责任制度明确。（(）质量信息网络全面、灵敏和功能齐全。（)）有完善的标准化组织。（*）计量工作完备。（+）对从业人员的质量教育经常化。（,）产品的技术档案详细，管理机能好。技术档案的内容因铸件的要求而不同，对特别重要的铸件，应容许用户查到从事造型、合型、熔炼及浇注的人员，甚至可查到热处理、探伤、焊修者的操作记录，以及焊修人员所用焊条的牌号和批次。承制方拥有的基本设施和技术，也是保证铸件质量要求的必需手段。例如满足出口要求的铸钢件，浇冒口断口痕迹必须用碳弧气刨清除平整，并把它列入生产过程作为一道工序，以保证铸件质量。这方面的要求还有：,)-&第一章铸件质量标准与铸件缺陷分类（!）生产设备应围绕铸件质量要求进行调整。铸件精度要求高，造型设备水平应相应提高。（）工艺装备，企业应具有一定的工装设计水平及制造与维修的、保养和管理的能力。（#）生产过程中的监控是实施质量管理所需数据的来源，要求质控点足够，布置合理和符合经济生产的原则。（$）产品检验手段完备，防止不合格铸件漏检出厂，是完成质量保证体系中的关键环节。除上述软硬件内容外，一个企业中从业人员的素质往往在质量保证体系中起决定性作用，应该通过培训和教育，予以保证和提高。第二节铸件缺陷分类一、分类方法分类或聚类分析是认识和分析客观实际的手段，也是系统论方法的基本内容之一。铸造生产可理解为系统，该系统的基本功能为输出铸件和具有反馈特性。根据输出铸件缺陷情况，具有从内部机制或外部因素改变控制过程，以改善系统品质的特性。分类的依据，取决于被分类项目的性状表现。性状，就是一个分类项目区分于其它分类项目的性质、特性或属性。分类就是将被分类群体中所有的分类项目，依据它们的性状表现作出划分或聚合，获得分类项目集合，即分类群。这种方法即为分类学。从形式上区分，分类的类型有：重叠与非重叠的分类；一元与多元（多性状）的分类；系统与非系统的分类。通常指非重叠的、多元的、系统的分类。夹杂物可以按其属性分类的金属夹杂（铸铁中铬或钨金属质点）和非金属夹杂。按其来源分为外来夹杂和内生夹杂。外来夹杂是由于系统差异造成，缺陷外表有显著特征（尺寸大、孤立分布、外形不规则和结构复杂），极易与内生夹杂区别。内生的非金属夹杂物又可按其力学性质分塑性夹杂、脆性夹杂。塑性夹杂是指硫化物和铁、锰、硅酸盐夹杂。脆性夹杂主要是氧化铝或其他氧化物、氮化物和铝钙硅酸盐等。%$&!第十二篇铸件质量检验与缺陷处理实用技术分类要注意性状的稳定性，要选择那些受外界影响较小，变化较少的性状作为分类项目。以上讨论中对非金属夹杂物曾按其来源分类，它作为分类项目来说是不够稳定的。因为
