基于產品質量的原材料質量控制策略

熊顯渝

(重慶長安工業公司，重慶 401120)

原材料對企業產品生產至關重要，是保證企業產品質量的基礎。然而，隨著原材料市場競爭日益激烈，總有一些唯利是圖廠家或不法商販，將偽劣產品推向市場，即使某些正規廠家，由于自身管理漏洞或其他原因，也可能使一些劣質產品流入市場。這些偽劣產品在生產使用過程中，將造成了重大質量事故或安全隱患，成為了產品生產質量事故或安全事故罪魁禍首。另外，采購回原材料如果控制不當，也直接影響產品生產質量。如何防止偽劣或變質原材料流入生產線，是每個企業需要研究課題。為避免原材料的缺陷造成對產品質量的不利影響，結合實例，分析原材料缺陷存在的主要類型，并從原材料的采購、入廠驗收等方面提出原材料選擇的策略，以確保原材料質量，從而提升產品質量，為企業制造高質量成品提供保障。

1 原材料質量是產品質量的重要保障

原材料是產品的實體和載體，產品質量與原材料的質量密切相關。具有優良使用性能和加工性能的原材料，是優質產品的前提和保證，也是衡量最終產品質量優劣的重要標志。任何不符合要求、甚至低劣的原材料就不可能生產出質量好的產品。

原材料質量通常分為外在質量和內在質量，即宏觀質量和微觀質量。外在質量主要包括規格、尺寸、形位公差和肉眼可見的表面冶金質量等;內在質量主要包括材料的化學成分、力學性能和組織結構以及材料成分和組織的純潔性、均勻性等。加工性能分為冷加工性能和熱加工性能。冷加工性能包括車、銑、刨、磨、沖壓和校正等成型工藝性能;熱加工性能包括鑄、鍛、焊、熱處理和表面處理等工藝性能。使用性能則涵蓋了成品零件的理化性能、模擬試驗、成品的壽命試驗和產品在用戶使用中的實際服役壽命等［1-5］。原材料質量是產品質量的重要組成部分，對成品質量起著基礎和保障作用，并且始終貫穿于生產、加工、裝配和使用等整個過程。

2 原材料缺陷的主要類型

根據生產檢驗統計，可以把進廠驗收發現的原材料缺陷歸納如下。

1)進廠原材料大部分以鍛、軋狀態供貨，國標規定采用低倍酸蝕和斷口兩種宏觀試驗方法進行驗收。根據試驗發現的鍛、軋件內部缺陷以及評定的等級，判定原材料內在質量的好壞。原材料常見的內在缺陷主要有疏松、錠型偏析、縮孔殘余、皮下氣泡、斑點狀偏析、內部裂紋、白點和異金屬夾雜物等。

2)表面缺陷。這類缺陷主要用肉眼(或借助放大倍率為10×的放大鏡)觀察識別，也可以采用浸油后吹砂的工藝方法進行識別，特別適用于線、棒材。常見的表面缺陷主要有折疊(能導致鍛造開裂)、表面裂紋、拉拔產生的拉痕和麻點等。

3)由于冶煉、澆注不當造成的鑄件缺陷。

圖1 所示為某公司YL113 壓鑄鋁合金連桿由于雜質偏聚形成了縮孔缺陷(圖2)，服役過程中連桿斷裂，導致整個發動機損壞。

圖1 YL113 壓鑄鋁合金連桿

圖2 縮孔缺陷

4)鑄鐵、鑄鋼、粉末冶金等毛胚件的材料缺陷

圖3 為合金鑄鐵制成的凸輪軸在試車時，僅僅3 min 時間，發生斷裂。經理化試驗分析，發現鑄件材料組織不良(圖)，材料的強韌性明顯下降，導致在正常的工作應力下發生快速脆性斷裂。

圖3 凸輪軸斷裂

圖4 鑄件材料組織缺陷

圖5 為ZG50 鋼制作的精鑄件在某產品上僅僅打擊了3次，六根放氣孔筋斷了2 根，前緣六個連接部位全部開裂，試驗表明原材料質量欠佳，基體中局部殘留粗大的鑄態組織(圖6)是斷裂的原因之一(規定打擊壽命10 000 次)。

圖5 ZG50 鋼制作的精鑄件斷裂

圖6 斷裂鑄態組織

3 原材料的采購與選擇原則

為了確保原材料的質量，必須采取定點供應。在雙方簽訂供貨、技術協議的同時，對供貨廠家進行定期的資質評定;不定期地組織專業人員對原材料生產廠家進行考察、監督、核實。考察、核實的內容包括該廠的生產制造全過程、管理水平、研發能力、人員配備和存在問題等方面，對影響原材料的質量問題，必須及時限期整改。能夠完全滿足以上要求的廠家，方可作為原材料定點供應商。

為了避免因材料不合格而造成的退貨損失，避免因供貨不及時影響正常交驗時間，避免由于趕工導致產品不合格，應當與供應方經常溝通、充分交流，加強與供方的互利關系，使原材料供應商充分了解我們的需求，自覺嚴格地貫徹執行技術協議，做到及時供貨，并確保材料質量。

材料設計者在原材料選用時，應與產品設計、工藝、質量檢驗和采購等有關單位協商溝通，達到高質量、低成本的最佳選擇。在選材設計上，應該注意以下幾點:

1)選材時要考慮“少切削、無切削”的原則。在滿足產品質量和實際許可的條件下，盡可能采用諸如精鍛、精鑄、模鍛、粉末冶金和高韌超高強度變形鋁合金等成形新工藝，在選擇材料規格時，要量體裁衣，節約材料，縮短加工工序。

2)減碳節能，在滿足產品質量的前提下，可按先少量試生產、后逐步推廣使用的方式采用非調質鋼;采用表面改性工藝，能大幅度提高原材料的利用率，如零件表面的離子軟氮化、表面氣相沉積等離子焊接、鑄造金屬陶瓷表面復合材料、鋼表面激光強化、金屬基激光束合成稀土生物陶瓷涂層以及身管自緊等新工藝新技術。

3)為改進和提高成品質量，盡可能地采用高性能、高質量、低成本的新材料，如少合金、無合金高韌性的ADI 奧氏體-貝氏體球墨鑄鐵，非調質鋼，鎂合金，鈦合金、低合金高速鋼和高聚物等。但必須說明，在投入新材料和代用料(即牌號、規格和型號等)之前，必須經過全面的、嚴格的技術鑒定，并經有關方面會審通過和確認。

4)根據產品質量的要求，合理、恰當選擇原材料質量等級，優先考慮使用國產材料。節約使用我國稀缺元素(如Ni、Cr、W、Mo、Nb 等)，推廣使用富有元素(如Mn、Si、B、稀土元素等)，節約成本，提高效率，提高產品的使用性能。

4 原材料的入廠驗收原則

原材料采購進廠后，必須進行入廠驗收。待所有驗收項目合格后，方可投入生產流程。目前工廠對原材料的入廠驗收內容分以下兩方面:一是宏觀檢驗，外觀質量包括材料牌號、型號、規格、重(質)量、長度，平行度、彎曲度、園度、粗糙度等幾何形位公差尺寸，以及原材料的色澤、密度和表面缺陷等物理檢測項目。二是內在質量檢測，包括化學成分、力學性能和金相組織(等級)等各項理化指標。

對質量保證書除了要核實生產廠名、生產日期和爐批號外，還要仔細核實各項理化指標是否符合技術資料要求。對委外協作零配件，也有對原材料質量檢驗的必要，如及時查驗配套廠家原材料入廠檢驗有關技術、質量文件;以及根據需要進行相應的模擬試驗，或者臺架試驗等。

5 原材料使用過程中常見的質量問題

原材料入廠驗收是把好原材料質量的重要環節，但必須指出，原材料入廠驗收也僅僅是產品質量檢驗鏈上的第一環。由于抽樣方式具有隨機性、抽檢數量也很有限，試驗方法有待不斷完善，加上試驗過程中檢驗人員的能力、水平等因素所限，所以即使入廠驗收合格的原材料，也難免出現漏檢等現象。其次，即使入廠驗收合格的原材料，在各道加工工序，乃至使用、服役過程中仍然會發現原材料的質量問題，因此在某種意義上說，加工和使用也是另一道對原材料質量檢驗的環節。下面舉例加以說明:

1)常用深沖鋼，以磨光外圓交貨的熱軋態鋼棒或冷拉鋼棒，入廠驗收報告顯示材料的化學成分、強度、塑性指標、晶粒度和非金屬夾雜物級別等均合格，但有時在冷頂鍛試驗時卻發生開裂或在擠壓加工過程中產品毛坯出現裂紋。針對類似的質量問題經綜合分析，發現冷頂鍛試驗和擠壓、深沖加工產生的裂紋大多是由于原材料表面存在宏觀缺陷造成的，找到原材料的質量隱患后，建議采取過各種方式來提高鋼棒的表面質量，消除這些表面缺陷后，再進行成形工藝，合格率得到大幅度提高。類似生產線上的冷變形工藝質量問題也就迎刃而解了。

2)某產品用50 鋼棒，經機加后進入裝配，由于受力，產品表面出現縱向裂紋，從裂紋形態分析，筆者認為是材料自身的由于鋼坯中皮下氣泡中材料冷拉時，氣體流動造成的微裂紋。經分批返廠探傷，剔除有裂紋的材料，保證了工廠生產的需要和產品質量的要求。

3)某產品是一個薄壁內空件，用高強度LY12 鋁合金棒材制作。投產時，發現車削外表面和內孔后，產品毛坯沿軸線出現裂紋和裂縫，將此材料取低倍試樣，經堿蝕試驗后觀察，試樣橫截面上有兩條由外表面延伸至軸心的裂紋。分析后才知道，裂紋是原材料自身帶來的。當材料受力(即車外圓和內孔)變形后，微裂紋在毛坯薄壁處擴展為肉眼可見的裂紋。于是加強了檢驗措施，剔除了(50 件)裂紋件。

4)某汽油機飛輪齒圈在服役過程中，發生斷齒失效，金相分析顯示斷裂原因是由于原材料中非金屬夾雜物超標所致。

6 結束語

原材料質量控制包含從材料供貨選點、入廠驗收、制造過程、直至用戶使用等各個方面，原材料質量是產品質量的基礎，原材料質量控制是工廠生產的一個重要環節，原材料質量控制得好將會取得事半功倍的效果，能為工廠增收節支，節能降耗，創造良好的經濟效益，因此必須從思想上充分認識，在技術上、管理上、生產上加強控制，確保產品質量，才能使工廠在競爭激烈的市場中立于不敗之地。

［1］肖紀美.材料的實效分析·性能預測和結構設計［J］.兵器材料科學與工程，1989(1):1-11.

［2］中國機械工程學會熱處理學會《熱處理手冊》編委會.熱處理手冊［M］.3 版.北京:機械工業出版社，2005.

［3］GB/T1979—2001，結構鋼低倍組織缺陷評級圖［S］.

［4］朱衍勇.齒輪軸斷裂失效分析［J］.物理測試，2011(1):59-62.

［5］GB/T19001—2008，質量管理體系要求［S］.