初次參與鑄造工藝的心路歷程（一）

angel1399793 · 發表于 2014-8-18 20:32:14

本帖最后由 angel1399793 于 2014-8-19 07:16 編輯

   由于家庭的一些原因，年初我離開了臺州的那家機械設備小作坊，回到了曾多年求學的武漢，在一汽車零部件企業謀得了一個畫圖工的工作。面試我的是企業經理D總（非boss），很謙和，科班出生（華科大畢業，40多歲），非常注重細節，甚至會關注到你在面試中的情緒，與他交流沒有一點壓力，讓我一時間都有了找到伯樂的感覺。
   他給我交代的工作任務就是編制TS16949的體系文件，什么APQP PPAP之類的，工作職能畫圖工兼技術文員，工作起初很順利，我畢竟在臺州的汽車零部件企業干過多年，也算是輕車熟路，而且該企業的產線很單一，都是一個系列的產品，大同小異，很多程序文件部分改動一下就是，沒有什么技術上的難點，輕松且清閑。不過相關鑄造工藝就有很多我不懂的地方，于是我有徹底拿下鑄造工藝的想法。做鑄造模具的Z工嚴肅的對我說：鑄造水很深，做2-3年最多了解點皮毛，5年以上才有討論的資格。我小心的問，您做了多少年了，Z工得意一笑，伸出兩指，二十年了！
   那怎么才能徹底拿下鑄造工藝呢？998大爺教育我們，多看書。于是我在網上下載了《材料科學基礎》和《鑄造工藝學》，又把被Z工丟在角落里的《鑄造手冊》翻了出來，就從看書開始學起吧。我閱讀有個習慣，先不求甚解，但是知識結構一定要縷清，所以我看書很快，《材料科學基礎》我去年也在網上看過一部分公開課，所以一個多月之后，我就將《材料科學基礎》和《鑄造工藝學》翻完了。
   學習分兩個字，“學”和“習”，只“學”不“習”也沒有什么意義。但我作為一個菜鳥，也確實沒有“習”的資格，不過意外的是，沒有等多久，上帝就玩味地將一個機會放在我面前了。
   時間來到5月中旬，武漢開始下起了連綿大雨，D總略有些小惆悵，因為對鑄造而言，陰冷潮濕的天氣會影響型砂的透氣性，不利于工藝固化，該企業產品的合格率一直在85%~90%，下起大雨，就意味著合格率要接近85%的底線了。
   然而5月14日，精加工車間突然傳來噩耗，廢品率高達87.5%？！
   我作為“體系控制與數據分析”人員，自然要去現場記錄下這蛋疼的一幕。


   產品材質為HT250，在精加工后才發現風道下198內孔與其圓角處出現了許多小細孔，直徑最大不到3mm，孔彌散分布，不密集，孔洞的數量少者一兩個，多則十幾個。但對于汽車零部件企業而言，這種鑄造缺陷必須“零容忍”！
   D總立即召開質量研討會，會上，D總判斷此為縮孔，他認為這是澆注工藝出現了波動，要求嚴格控制澆注溫度（壓低范圍至1430~1390）

但是，第二天該鑄造缺陷依然出現了，報廢率接近2/3，而且集中出現在內孔圓角處，D總再次召集相關人員開會，重新回顧了一下工藝狀態。熔煉組長表示從最初發生大范圍鑄造缺陷的那一批產品里，爐料使用了鐵屑，該鐵屑是廠里機加工后留下的，長期堆積，潮濕且充滿鐵銹。D總頷首表示贊成，這些廢舊的鐵屑可能就是此次鑄造缺陷的主要元兇。
當然，作為文員的我自然要記錄下來。

   我司為節省能源，白天造型，晚上9點后才開始澆注。
   15日晚，D總親臨現場把關，要求嚴格控制配料比例與澆注溫度，保證所有原材料的干燥無銹，不加鐵屑。
   第二天，壞消息還是傳來。相同的鑄造缺陷依然存在。
   D總嘆了嘆氣，“怎么每年都要來一次重感冒？”                                                                                                                         不過問題出了總是要解決的。D總還是召集相關人員開會。會上，D總詳細的講解了他的思路。
   首先先請各位看一下本公司產品鑄造工藝圖
   這是3D

   本司產品為三箱濕砂造型，風道處采用覆模砂熱盒造型。澆注系統安排在風道上大端面。
   D總的意思是風道下圓角處明顯為熱節，因為內澆道連著冒口在風道上大端面內孔處相接，所以此處補縮困難，容易出現縮孔，所以此次鑄造缺陷發生的根本原因肯定是縮孔。
   另外，該鑄造工藝并非是新品開發工藝，而是沿用3年多的老工藝，一直以來，該工藝能保證合格率穩定在85%-90%，所以澆注工藝本身的合理性是沒有爭議的。故此處集中產生縮孔，定是工藝中發生了未知的波動。但這個波動是什么，需要做工藝驗證才能判斷。
而Z工此刻表達了他的觀點，他認為這里是“渣孔”，對于何為“渣孔”，他并沒有做出明確解釋，只是說造型要注意，不能有大多的沙子隨著鐵水流入鑄型里了，另外他反復強調，他翻看了去年的澆注記錄，去年有一段時間的澆注溫度是在1480~1430。因此，要拔高澆注溫度。
   D總不置可否，他認為此處為縮孔，應該保持澆注溫度在較低的范圍內才對。
   接著，就是D總給各路人馬布置工作任務。他要求以爐為單位，記錄每一爐的鑄造工藝，如澆注溫度，爐料配比，掛牌詳細區分，互做對比。比如說，某一爐不加鉻鐵，其他爐加鉻鐵；某一爐加增碳劑，其他爐不加增碳劑，等等。
   第二天，得到結果，不加鉻鐵的那一爐只有1件產品出現該鑄造缺陷（一爐可生產13件產品），其余爐該鑄造缺陷的發生率均在50%以上！
   似乎找到問題原因了，大家都很振奮，覺得可能是這一批的鉻鐵的材質發生了不利于我們產品鑄造的波動。
   于是D總決定暫時不加鉻鐵生產，等采購再去再去訂購一批新的鉻鐵后再加入。
   第二天，還是該鑄造缺陷導致大批量的報廢！
   D總決定，減產一半，再試。
   然而一次一次的試驗，一次一次的失望。
   很快，六月份到了。
   端午節后，精加工車間的統計報出生產數據，整個5月份，僅因該鑄造缺陷報廢的產品的數量就高達1/3！這個消息不脛而走，尤其是鑄造車間，一線的工人們面如死灰。他們的工資全部以計件計算，這個結果就意味著他們5月份的工資有一半都打了水漂。他們大都是40左右的人了，現在也都是家里的頂梁柱，5月份這點工資如何能向家里交代！
   D總上午去拜訪客戶，作為配套廠，最近一段時間的供貨已經跟不上主機廠的生產節拍了，主機廠對此意見很大。中午匆忙趕回工廠安排生產，不過此時由造型班組牽頭，鑄造車間的一票人已經在辦公室里等他等得不耐煩了。
   D總受過高等教育，自然是心平氣和的與他們解釋，表示公司正在想辦法，希望他們能耐心得做好本職工作，再等一等。
   “那五月份的工資怎么辦？！”
   “工資我跟老板協商一下，少扣點，但不管結果如何，星期四肯定給你們答復”
   “工藝什么時候才能試好”
   “公司正在想辦法”
   “你做不好，就去找能做好的人來做！”
   D總面露難色，沒有說話，只是顫顫抖抖的去飲水機接水。
   工人們依舊不依不饒，爭相數落公司“如何如何”
   D總讓人事部的同事拿來一冊離職協議書，表示現在公平買方賣方市場，人往高出走，有更好去處的同事，他自己真心的祝福，所以愿意走的都來他這里簽字。
   在公司鑄造車間工作工人的大多是本地人，閑時耕耘自家一畝三分地，來工廠上班，算是“補貼家用”。他們月均收入近4000RMB，雖然工作辛苦，環境惡劣，但也沒有更好的“家用“選擇了。
   PS:工作環境真的很惡劣，全重體力勞動，大家看看就知道了。

   當即走了一個員工，其余人勉強回車間干了起來。
   過了約一個小時，公司正主登場，boss來也！
   boss本身也是制造業出身，不過近年武漢大興土木，他果斷抓住機會，進軍房地產，結果發了大財。這個工廠反而成為”雞肋“，食之無味棄之可惜，他對工廠的要求也不高，就是”守成“。本來8個月的賬期已經夠他頭痛了，可萬萬沒想到，開年沒多久，就來這一出。
   ”D總哪去了“
   ”在車間“
   BOSS轉而問Z工是什么情況，Z工吞吞吐吐，只是小聲嘟囔：“我說是渣孔，D總說是縮孔”
   BOSS又看了看辦公室的新老員工們，突然笑著說：“四月份合格率還有85%，5月份就70%了，6月份豈不是只有50%了，七月份工廠干脆關門了。”
   大家噤若寒蟬，皆沉默了。
   BOSS轉而又對人事部的大嫂子說：“你們自己在家里亂摸也摸不出什么名堂，你打電話給N工，讓他來廠里呆個1個星期，臨走時塞個紅包給他”
   N工是公司以前的技術部經理，原本在S省某國企軍工廠工作，后來國企變動，他就找到這個公司來了，現在公司產品的鑄造工藝就是出自他的手筆。不過在這里做了2年，國企改制，他欣然接受返聘，回S省老家了。N工走后，因為產線成熟，且處于人力成本考慮，所以鑄造工藝就一直由D總代管，沒有另請鑄造工程師。D總雖然沒有系統學習過鑄造工藝，但畢竟工作多年，經驗豐富，所以弄一個成熟的工藝還是游刃有余的。
   boss來也匆匆去也匆匆，畢竟是玩房地產的，與我們這等小民不是一個等級的。
   臨下班的時候D總突然召集所有管理人員開會。
   會上，D總緩緩的說自己在這里也做了快3年了，這段時間，BOSS對他的表現也不滿意，只是一時沒有找到合適的人選。來了一個新領導，可能能處理好所有的問題，可能保持現狀，可能比現在問題更多。但是不管如何，他在這里一天，就希望各位同事們都能支持他的工作。說著，他眼瞼微紅，仿佛不是與我們討論工作問題，而是在回憶一個“love story"。
   聽著D總的“love story"，我心中感慨萬千，思緒仿佛回到了與某人共渡的大學時光，一樣的令人扼腕嘆息。
   最后D總表示，他也與交好的鑄造同行專家們商議過這個問題，專家們表示，實在不行，改澆注系統，將內澆道安置在風道下大內孔處，補縮。如果該工藝成功，不僅解決問題，還能節省材料，和能源，提高生產效率。。。

   這個澆注系統不僅省掉了冒口，還因為內孔太小的原因，沒辦法布置橫澆道。
   D總安排Z工手動造型，表示要試一爐看看。
   3天后，將澆注系統改頭換面的工藝宣告失敗，風道下圓弧處的縮孔依然出現了。
   鑄造車間的同事們驚呼“這TMD癌癥啊！”
   癌癥嗎？
   D總請了個專家來現場診脈。
   該專家為浸淫鑄造行業多年的工程師，現在為自由職業，做著技術咨詢類的工作，靠出場費生活。
   專家非常professional，D總帶著他，走完工廠所有的鑄造工藝環節。
   專家提出他的看法：
   1.本公司生產設備過于老舊，不利于固化工藝。
   2.問題可能還是出在熔煉環節，即原材料上。
   D總略失望，客客氣氣的送走了專家。
   那問題出在哪里？
   送走專家的那晚，我看起關于此次所有質量事件所有的記錄，沒有任何頭緒。我又百無聊奈得翻起《鑄造工藝學》，努力回憶著書中的內容，不知不覺中，我翻閱到這一章

      我突然想到，我們產品的孔不就是很小（1~3mm）很深（針孔）嗎？
      我仿佛抓到一個線頭，假如我司產品的鑄造缺陷就是書上所說的反應氣孔，那么這個孔成形機理是什么？如何解決呢？
      想要回答這些疑問，先看書吧，書中也許能找到答案。于是我認真將這一節研究了一遍。
      合上書，我又翻了翻質量缺陷記錄，此刻我覺得D總這些天的努力并沒有白費，他一次次失敗的工藝認證變為一根根骨架，而這些骨架正在我腦中構筑起解決此次鑄造缺陷的平臺。
      我先花5分鐘思考了下措辭問題，然后用QQ將我找到的相關資料發給了D總。
      D總晚上9點后會跟蹤鑄件澆注，算是無條件加班。
      我走到D總辦公桌前，
      “D總，對于這次我們這次質量問題，我有些自己的看法想跟您匯報一下”
      D總抬起頭，微笑的頷首，爽快的回答我，“有什么意見盡管提”
      “我發了一些資料到您QQ上，麻煩您看一下”D總略掃了幾眼，點了點頭，沒說話。
      “我覺得我們這次的鑄造缺陷不是縮孔，而是反應氣孔。我們最初開始發現有這個問題的爐料里加了很多生銹的鐵屑，以前您說問題是出在這些鐵屑上，我覺得判斷的很正確”
      D總笑了笑“可是我們后來沒有再加入鐵屑了，你怎么解釋。至于氣孔，你可能不知道，我們采用的沙子的平均目數在40目左右，其他大部分鑄造廠的沙子都在60~70目，當初這么做已經把鑄型的透氣性考慮進去了”
      我答曰“氣孔分兩大類，一類是侵入性氣孔，另一類則是反應氣孔。比如隨著澆注過程的進行帶入的空氣或者濕砂受熱后發氣沒有及時排出鐵液后造成孔是侵入性氣孔，您說的鑄型的透氣性只能解決侵入性氣孔的問題。而反應氣孔的成形機理與侵入性氣孔迥然不同。首先如果鐵液中含有過量的氧化物，這些氧化物在澆注過程中會逐漸上浮，當澆注完成時，一部分細小的氧化物產生了孕育的效果，成為鐵液結晶的核心，另一部分氧化物通過了風道，集中在冒口處，而剩下的氧化物被風道下圓弧處的鑄型阻擋，于是堆積起來，當這些氧化物的含量達到一定的臨界點，在凝固時與鐵液中的碳反應，最終形成了CO氣泡核心。而此時連接鑄型的鐵液已經凝固成一層硬皮，這層硬皮阻擋了CO的排出，于是那些未成為氣泡核心的CO和因凝固造成溶解度下降而析出的H和O都會聚集在這個氣泡核心里，使得氣泡長大，因為鑄造織構的原因，氣泡只能沿著阻力最小的柱狀晶長大，于是成為針狀的細長孔。這與我們產品的鑄造缺陷孔的性態很相似。最后因為我們在熔煉這一環節，反復利用了回爐料和因鑄造缺陷報廢的產品，所以那次加入很多生銹的鐵屑里的氧化物就在熔煉環節中反復流轉，以至于出現同一個原因造成的大批量的報廢”
      D總沒有看我，他一直盯著電腦，一副若有所思的樣子。
      “那你覺得應該怎么解決呢”
      “如果按照這個思路走的話，方法就是除掉熔煉中的氧化物。我覺得有這幾種做法：1.高溫靜置。我翻看我們的工藝指導書，要求高溫靜止10分鐘，但是在我們產品鐵水熔煉的過程中沒有發現工人們按照工藝要求進行高溫靜置，往往溫度剛拉到1530就急急忙忙的開始撒除渣劑”
      D總嘆了嘆氣說，“工作環境很惡劣，工人們都想早做完早下班。高溫靜止10分鐘，一爐10分鐘，20爐就3個小時了，多上3個小時的班，誰受得了，老板的電費也出的多了。”
      我答曰，“高溫靜置使得鐵水中的氧化物充分上浮，然后我們撒除渣劑，除渣劑對氧化物有吸附作用，這時只要保證工人仔細操作，就能除掉大部分的氧化物，使得鐵水中的氧化物含量不會達到反應氣孔形核的臨界值。第二，我們還是要改進爐料配比，降低加入回爐料和報廢的產品的比例，這樣，能提高合格率，最后進入一個‘除氧化物—限制氧化物進入‘的良性循環。我們可以暫時要求嚴格執行這個工藝流程，等到解決問題后在放開。”
      D總看看我，皺皺眉頭說“你說的也有道理，還是先試試吧”
      晚上，我和D總一同去鑄造車間盯崗，D總也安排了相關人員執行我建議的工藝流程。盯到到11點的時候我就哈欠連天，D總沖我笑了笑，讓我早點回去休息。
      不過，作為一個要高度有高度要深度有深度要學識有學識的“新社會主義三好青年”的我怎么能在這個關鍵時刻退縮呢？！于是我一咬牙，一跺腳，一拍胸脯，豪情壯志的對D總說：“不好意思，那我先去睡覺啦”
         工藝是執行了，那結果呢？
         如下圖


      一爐全廢，一爐全合格，其他幾爐合格率上升到了70%。不過與動輒60%的報廢率而言，算是勉強進步了一點點。
      但是D總決定從6月份開始嚴格都在執行我建議的工藝流程下小批量生產。并安排我白天跟蹤精加工的質量情況，晚上他跟蹤鑄造工藝的執行。
         6月29日，精加工終于傳來捷報，當天精加工的產品合格率100%，接著30日6月份總體合格率也出來了82.3%。
         那天D總在精加工車間視察，我恬不知恥的湊了過去。D總沖我笑了笑說，“通過努力解決問題帶來的成就感讓人覺得很開心啊。”
         我諂媚的說：“那都是您這些天晚上不辭辛苦盯出來的結果啊”
      D總突然嚴肅起來說：“你和我們這以前的那個N工挺像的。我剛來這個公司的時候，產品的合格率才20%多，很多人都說N工水平不行，其實都是誤解。原因就是N工從來不去現場跟，別人說報廢，他去隨便看看就改工藝，結果改來改去怎么改都不行。你怎么知道別人嚴格執行你的工藝呢，只有去現場跟，不斷要求—激勵—改善，這就是管理的范疇了，我自己很感興趣，所以一直鉆研這個。”
         我尷尬的笑了笑，不知道該說什么。
         當然，質量問題還沒有結束，因為“癌癥”是會轉移的。
         那癌癥是如何轉移的呢？
         嘿嘿，如果大家都還有興趣的話
         預知后事如何，請聽下回分解。。。

另外有社友提出，縮孔和氣孔應該是很容易分辨的，為什么D總極其眾多專家們打眼呢？
1.因為主觀“偏見”原因（要凸顯自身水品，滿足虛榮心等。。。），沒有辦法詳實交代該事件的原委，客觀的表現出事件的復雜性。就好比我們現在的歷史課本，瞎編的地方沒有，但是刻意忽略的地方有很多，目的自然是為了某一立場的穩定性。
2.我學生時代喜歡寫玄幻奇幻小說，所以行文風格帶有很強的“故事性”，更多的在塑造人物形象，而忽略了技術方面的細節。
3.我在放在文章里的鑄造缺陷圖片均是我挑選出來的“典型性”圖片，所以有迷惑性，那普遍性的圖片呢，如下圖

另外最初發生的鑄造缺陷，還有如下情況，我在上文中只是非常簡略的交代了一下


這個跟該事件的后續有關，所以詳細描述就留到后文了。所以在初期有很多因素阻礙了D總正確的判斷，有鑒于此，我在后續中會加入我個人認為的D總分析失誤的原因，并竟可能完整的整理出該事件交織混亂的因果關系，也希望社友們能提出更多寶貴的意見，大家相互交流，謝謝！

宇宙立方 · 發表于 2014-8-18 21:01:42

我這塊也是，必須到現場盯著工人，哪塊沒照顧到，保證出錯。多數是沒看懂圖紙，鉗工劃線劃錯的，或者干脆看不懂視圖的，已經是多畫兩個視圖了，可還是看不懂。沒辦法，現在找人困難，沒法太挑剔，要不然找不到工人。即便這樣，招來的工人大多數40歲數以上，一副行業衰敗的景象

張聾子 · 發表于 2014-8-18 21:07:00

看樣子是鑄造剎車碟？

angel1399793 · 發表于 2014-8-18 21:13:40

求做鑄造的大俠們蒞臨指導@2266998

の小南灬 · 發表于 2014-8-18 21:27:56

贊一個

桐蔭觀弈 · 發表于 2014-8-18 21:43:30

樓主這文是強文，經驗之談，難得難得

逍遙處士 · 發表于 2014-8-18 22:12:57

看到了制造業的希望！

東海fyh126 · 發表于 2014-8-18 22:18:14

氣孔和縮孔是非常好區分的，由此見眾大俠不過爾爾。

召喚師170 · 發表于 2014-8-18 22:22:39

這種帶有分析性的技術文章非常好，有實力的大俠可以多分享這種案例。

機械X_Man · 發表于 2014-8-18 22:27:08

每年梅雨天氣，搞鑄造的都會受影響，我們也是

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