鑄件質量的標準考量問題

■文/丁 鋒

影響鑄件品質有幾點關鍵因素——

一、古老工藝增重性和現代工藝減重性的差異性影響因素

說起鑄件的品質，筆者還是希望通過現實生活中的經典實例，證明品質的重要性以及品質對用戶產生的深刻影響。在我國，隨著人民生活水平的日益提高，盡管被國人俗稱私家車的四輪燃油車或四輪電動車已相當普及，可是含鑄造工藝成分的兩輪人力腳踏車依然作為一樣主要交通工具。

恰恰是這種類型的人力腳踏車，所呈現出的產品質量在不同的時代給人的感覺差異是十分明顯的，但凡是上世紀50年代至70年代出生的人們如果分期購買和陸續使用自行車后明顯可以感覺到，最早的上海國產老“永久”牌28式加重型（車前杠上印漆有英文forever標志，后座帶衣包架）的該款型車的載重性能特別好、車身金屬材料的質地相當牢固，一個人在騎車前行的時候，同時在車座前杠上坐一至兩個人，后面的衣包架上再坐一個人，完全可以騎很遠的路程，車的兩輪及鋼絲在不停地前行轉動過程中也體現出極佳的承重性能，很穩當。或者，用繩子在后座衣包架上捆上電視機之類的大件物品，從騎車出發直至到達目的地，完全可以實現非常安全的載重效果。這種非常安全的載重效果在很大程度上取決于組裝車子的各部分鑄件的良好品質因素，其次是整車造型設計的力學構造因素。再以此對比體驗一下時下生產的各類款型的自行車，可能是基于促進經濟消費和生產設計理念的時代變化，現代版的該類車注重的是車的造型美感和輕量化（便于攜帶）；早期版的該類車注重的是多元利用化和載重性能化，而載重性能化的質量檔次，從制造技術和生產工藝上說，著力點就聚焦在做工的嚴謹標準流程化和材質的取料標準化（金屬選材的性能高檔次），具體點說，就是在車身制造的鑄造工藝階段竭力體現優質化。早期版的該類車給消費者鑄就的是鑄造品質上的“鋼筋鐵骨”感，而現代版的該類車給消費者側重的是便攜性能上的“輕盈輕便”感，從這種今昔對比的審視角度去考量自行車鑄件的品質，可以說鑄件的工藝和技術在很大程度上是賦有歷史追溯性和歷史厚重性的。按照常理，一門行業的技術和工藝是隨著時代的推進而不斷更新和先進化的，然而在實際中，也會有某些特殊性，這種特殊性絕不是認為現如今的技藝不如古老的技藝，而是我們必須得發現諸如鑄造這類的行業技藝的確存在一種古今技藝的增重性和減重性的對比差異性影響因素，這種具有對比性的差異的有效識別是指導人們正確考量鑄件品質的平衡杠桿，即大眾應當以一種古今鑄造技藝不同側重點的審視眼光去正確地考量鑄件的品質。至于鑄件的金屬性能(物理性能、化學性能、力學性能)需取樣用掃描電子顯微鏡和直讀光譜儀等高精尖儀器上機檢測得出測試數據后，再依據具體的數值對照標準參考值得出結論。

二、合理選用砂型鑄造和特種鑄造兩類方法的擇優性影響因素

鑄造的方法有很多種，一個鑄件到底選擇什么鑄造方法來制造，必須根據這個鑄件的合金種類、重量、尺寸精度、表面粗糙度、批量、鑄件成本、生產周期、設備條件等方面的要求綜合考慮才能決定。也就是說，具體選擇什么樣的鑄造方法，需要酌情而定。再具體點，就是要依據不同的產品需求來選定利大于弊的方法。

鑄造按其工藝方法的不同，在廣義上一般分為砂型鑄造和特種鑄造兩大類。砂型鑄造是在砂型中生產鑄件的鑄造方法，在鑄造業生產中占據80%的比例，是目前應用最廣泛的鑄造方法。它的優點有：一是不受鑄件尺寸形狀、規格大小、合金類別、復雜程度因素的制約；二是造型材料來源廣泛；三是工藝適應性強；四是生產準備周期短；五是生產成本低廉；六是儀器設備投資少。另一方面，其也存在一定的缺點：一是鑄件的質量取決于成型工藝、鑄型材料、合金的熔煉與澆注等諸多因素，易出現氣孔、縮孔、砂眼、澆不到、錯型、冷隔、粘砂、裂紋等缺陷；二是勞動環境較為艱苦，勞動者常會受到高溫、粉塵、煙霧等污染物的近距離困擾；三是鑄件外觀質量欠佳；四是鑄型僅能使用一次；五是生產效率低下，僅適合于零散件或小批量產品的生產模式需求。

特種鑄造是與砂型鑄造不同的其它鑄造方法，如熔模鑄造、金屬型鑄造、離心鑄造、壓力鑄造等。因在現代化工廠企業里使用最為廣泛的方法是壓力鑄造，實用性強而廣，筆者僅以壓力鑄造為例，歸結其優缺點。與此同時，需指出：提煉出優缺點，最核心的意義在于找到其差異性，繼而想方設法以擇優劣汰的方式去最大程度化地消除差異，而消除差異，力爭鑄件在產品生產過程中盡力達到方法與技術上的統一、簡化、協調、選優，是實現鑄件產品制造標準化及質量標準考量的核心所在，找準這個核心、厘清兩類鑄造方法的各自優劣所在，以期在鑄件質量的標準考量方面有現實性較強的參考價值。壓力鑄造，簡稱壓鑄，其實質是在高壓作用下，使液態或半液態金屬以較高的速度充填壓鑄模型腔，并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。高壓力和高速度是壓鑄時熔融合金充填成型過程的兩大特點，也是壓鑄與其它鑄造方法最根本的區別所在。其優點體現在：一是壓鑄件的尺寸精度高，表面粗糙度值低，產品互換性好、質量高；二是生產率高，壓鑄模使用次數多，材料利用率高，由于壓鑄件具有尺寸精確、表面粗糙度值低等優點，一般不再進行機械加工而直接裝配使用，或加工量很小，只需要經過少量機械加工即可裝配使用，所以既提高了金屬利用率，又減少了大量的加工設備和工時；三是可以制造形狀復雜、輪廓清晰、薄壁深腔的金屬零件；四是在壓鑄件上可以直接嵌鑄其它材料的零件；五是壓鑄件具有較高的強度和硬度；六是壓鑄件的加工余量小，節省大量原材料、加工設備及工時，生產效率大為提高。其缺點表現在：一是壓鑄件一般不能進行熱處理，壓鑄機也不適宜在高溫下工作；二是壓鑄機和壓鑄模價格高昂，因生產率高所以不適宜小批量生產，否則會很浪費能源及資源；三是壓鑄合金的種類受限制，由于壓鑄模具受到使用溫度的限制，高熔點合金的壓鑄模壽命較底，很難用在實際生產中；四是壓鑄件在大多數時候會伴有氣孔和氧化夾雜物的存在；五是高溫條件下，氣孔中的氣體膨脹會導致壓鑄件表面鼓泡。

三、如何基于綜合標準化視角從感官和形態角度去考量鑄件質量

實際的鑄件生產中，由于受到鑄造方法選擇的不同、鑄造工藝的水平高低不一、鑄造設備的參差有別、合金熔煉技術的掌控程度等多因素的制約影響，批量生產的鑄件中難免會呈現鑄造缺陷的存在，也就是說生產出的鑄件未必能達到合格率是100%，即未必能實現質量零缺陷。存有質量缺陷的鑄件必定在感官和形態方面存有這樣或那樣的不等程度的感官和形態考量上的瑕疵。但是，如果說一個鑄件其質量是合格的，那么它一定會呈現100%完美的感官和形態效果。這樣一來，就自然而然地涉及到如何從感官和形態角度去考量鑄件質量的問題了。現將感官和形態角度看成是一個二維視角，如何從這個二維角度去考量鑄件的質量？若以標準化的眼光去審視這個問題，這里就需引入綜合標準化的理念。綜合標準化，也就是全面標準化、整體標準化的通常學術定語，就是針對不同的標準化對象，以考慮整體最佳效果為主要目標，把所涉及到的全部因素綜合起來進行系統處理的標準化管理方法。聚焦到鑄件本身，人們可以憑借對專業知識以及技術實踐的不斷積累去良好地掌控技巧：合格鑄件的感官一定是從鑄件的光澤、色澤以及輕輕叩擊鑄件后所發出的金屬音的純粹與否來考量，再者就是形態的考量問題，鑄件的形態歸根結底即總是要首先呈現尺寸精確、輪廓清晰、形狀完整這三大基本的標準定性要求，并且更進一步地細致化達到符合現實需求的標準量值，即定量要求。