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铸造基础知识培训课件 课程目的 了解铸造的原理课程用时 60分钟主讲人 2 目录 铸造的定义铸铁及分类 3 铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里 经冷却凝固 清整处理后得到有预定形状 尺寸和性能的铸件的工艺过程 铸造的定义 4 什么是铸铁 铸铁是含碳量大于2 11 或者组织中具有共晶组织的铁碳合金 工业上所用的铸铁 实际上都不是简单的铁一碳二元合金 而是以铁 碳 硅为主要元素的多元合金 铸铁的成分范围大致为 C 2 4 4 0 Si 0 6 3 0 Mn 0 2 1 2 P 0 1 1 2 S 0 08 0 15 有时还加入其他合金元素 以便获得具有各种性能的合金铸铁 5 根据碳在铸铁中存在形式的不同 铸铁可分为 1 白口铸铁 所含碳除极少量溶于铁素体外 全部以渗碳体形式存在 断口呈银白色 故而称为白口铸铁 白口铸铁组织中含有大量莱氏体 其性能硬而脆 很难机械加工 因此 工业上很少用它来制造零件 一般做些耐磨件如 衬板 犁铧 铸铁及分类 6 铸铁及分类 2 灰口铸铁 其中碳除微量溶于铁素体外 大部分以石墨形式存在 因断口呈暗灰色而得名 它是工业中应用最广泛的铸铁 按石墨形态不同可分为 灰铁石墨呈片状 球铁石墨呈球状 蠕墨铸铁石墨呈蠕虫状 可锻铸铁石墨呈团絮状 7 3 麻口铸铁 这种铸铁组织中既存在石墨 也有莱氏体 因断口处有黑白相间的麻点 故而得名 铸铁及分类 8 灰铸铁 灰铸铁通常是指具有片状石墨的灰口铸铁 这种铸铁具有一定的机械性能 良好的铸造性能以及其它多方面的优良性能 因而在机械制造业中获得最广泛的应用 铸铁及分类 由于灰铸铁对冷却速率的敏感性 壁厚效应 同一种牌号铸铁在不同铸件壁厚条件下的实际强度有很大的差别 薄壁与厚壁之间在强度上的差别达50 80MPa 9 球墨铸铁和蠕墨铸铁一般是用稀土镁合金对铁液进行处理 以改善石墨形态 从而得到比灰铸铁有更高机械性能的铸铁 铸铁及分类 球墨铸铁及蠕墨铸铁 10 铸铁及分类 球墨铸铁依照其基体和性能特点而分为六种 11 铸铁及分类 蠕墨铸铁 12 铸铁及分类 珠光体蠕墨铸铁 在石墨蠕化良好条件下 珠光体蠕墨铸铁的强度和硬度较高 耐磨性强 适于制造耐磨零件 如汽车的刹车毂等 13 铸铁及分类 铁素体蠕墨铸铁 铁素体蠕墨铸铁的导热性较好 在高温作用下 不存在珠光体分解问题 组织较稳定 适用于制造在高温下工作 需要有良好的抗热疲劳能力 导热性的零件 如内燃机汽缸盖 进排气岐管等 14 可锻铸铁是将白口铸铁通过固态石墨化热处理 包括有或无脱碳过程 得到的具有团絮状石墨的铁碳合金 铸铁及分类 可锻铸铁 15 铸铁及分类 特种铸铁 特种铸铁是指具有特殊使用性能的铸铁材料 主要包括抗磨铸铁 耐热铸铁和耐腐蚀铸铁 为了使铸铁具有这些特殊使用性能 需要使铸铁有一定的组织 特种铸铁中既有非合金铸铁 例如普通白口抗磨铸铁 也有低合金铸铁 中合金铸铁和高合金铸铁 如中锰抗磨用球墨铸铁及高铬抗磨用白口铸铁等 16 灰铁的成分 性能 组织 化学成分 灰铁的化学成分一般为 C 2 6 3 6 Si 1 2 3 0 Mn 0 4 1 2 S 0 15 P 0 3 17 灰铁的成分 性能 组织 灰铁性能 抗拉强度比较低 塑性接近于零 但石墨的存在也使得灰铁具有良好得减震性 良好得耐磨性 具有良好得铸造性能和切削加工性能 但焊接性能很差 并且不能锻造 18 灰铁的成分 性能 组织 灰铁的组织 性能 取决于铸铁的组织 石墨化的程度不同 铸铁组织亦不同 因此铸铁的组织和性能主要取决于石墨化程度 影响铸铁石墨化的主要因素是化学成分和冷却速度 19 灰铁的成分 性能 组织 化学成分的影响 1 碳和硅 碳是形成石墨的元素 也是促进石墨化的元素 碳含量越高 析出的石墨就越多 越粗大 但这种可能性还取决于硅的含量 其实就是看碳当量 硅也是强烈促进石墨化的元素 20 灰铁的成分 性能 组织 化学成分的影响 2 硫和锰 硫是强烈阻碍石墨化元素 硫含量高易促使铸铁形成白口组织 此外硫还使铸铁铸造性能恶化 降低流动性 增大收缩率 因此要严格控制其含量 锰是弱阻碍石墨化元素 具有稳定珠光体 起着提高铸铁强度和硬度的作用 21 灰铁的成分 性能 组织 化学成分的影响 3 磷 磷含量过高会使铸铁的耐磨性提高 但同时铸件会很脆 因此我们多限制在0 15 以下 并且高磷铸铁的流动性很好 22 灰铁的成分 性能 组织 冷却速度的影响 相同化学成分的铸铁 若冷却速度不同 其组织和性能也不同 减小冷却速度可以促进石墨化 易得到粗大石墨片和铁素体基体 增大冷却速度则阻碍石墨化 这时只有部分碳以细石墨片析出 而另一部分碳以渗碳体析出 获珠光体基体 23 灰铁的成分 性能 组织 影响冷却速度的因素 A铸型材料 不同铸型材料的导热能力不同 如金属型比砂型导热快 冷却速度大 使石墨化受到严重阻碍 易获得白口组织 B铸件壁厚 铸件壁越厚 冷却速度越慢 则石墨化倾向越大 易得到粗大石墨片和铁素体基体 反之则易得到细小石墨和珠光体基体 24 灰铁的孕育处理 灰铁的组织和性能 很大程度上取决于石墨的数量 大小和形态 因粗大的石墨片对铸铁金属基体的割裂作用 使其力学性能很低 因此 提高灰铁性能的途径就是降低碳 硅含量 改善基体组织 减小石墨尺寸 并使其均匀分布 孕育处理是实现此途径的有效办法 25 灰铁的孕育处理 原理 向铁水中冲入细颗粒的孕育剂 孕育剂在铁水中形成大量弥散的石墨结晶核心 使石墨化骤然提高 从而得到在细晶粒珠光体上均匀分布着细片状石墨组织 经孕育处理后的铸铁称为孕育铸铁 原铁水碳含量越低 石墨越细小 强度 硬度越高 但孕育铸铁的石墨为片状 塑性 韧性很低 仍为灰铁 另一优点是减小冷却速度对组织和性能的影响 26 灰铁的孕育处理 1 消除碳化物或过冷 2 控制石墨形态 以获得均匀的结构 3 减少断面敏感性 27 灰铁的孕育处理 方法 28 八 不合格品的控制 1 不合格品的定义未满足明示的 习惯上隐含的或必须履行的需求和期望的产品 2 不合格品的控制要求标识记录评审隔离处置 29 3 不合格品评审和处置的方法返工 返修 让步接受 降级或改做它用 拒收或报废 30 九 质量分析 1 主要任务 纠正和预防措施 持续改进 KVP 优先降低不合格品的计划 质量成本分析测量系统分析 MSA 过程能力分析 SPC 产品功能展开 QFD 实验设计 DOE 测量误差和数据处理 可靠性分析 31 2 纠正和预防措施 不合格描述 不合格原因分析 可采用因果图 脑力激荡法等 纠正措施 预防措施 对采取措施的验证 32 3 持续改进 KVP 3 1持续改进是企业永恒的目标 3 2持续改进的主要内容有 质量价格服务供货信誉 33 3 3持续改进的项目可以是 减少返工 返修和报废 简化流程 优化加工方法 减少故障停机时间 缩短工装 模具的更换时间 延长设备 模具的使用寿命 降低能源消耗 优化生产节拍 减少物料搬运时间 34 4 优先降低不合格品的计划4 1方法 不合格品统计 查检表 不合格品登记表或缺陷收集卡 分类及排序 排列图 主要缺陷原因分析 因果图 识别缺陷主要原因 因果图 采取纠正预防措施 35 GB2828 87 逐批检查计数抽样程序及抽样表 适用于连续批的检查 检验程序 规定单位产品的质量特性 技术性能 技术指标 外观等 附录1 36 不合格的分类按照实际需要 将不合格区分为A B C三类 A类 单位产品的极重要质量特性不符合规定 或单位产品的质量特性极严重不符合规定 B类 单位产品的重要质量特性不符合规定 或单位产品的质量特性严重不符合规定 C类 单位产品的一般质量特性不符合规定 或单位产品的质量特性轻微不符合规定 NOTE 如有必要 可区分为多于3种类别的不合格 如果单位产品非常简单 也可以区分为两种类别的不合格 甚至不区分类别 37 规定合格质量水平 AQL 即认为可以接受的连续提交检查批的过程平均上限值 规定检查水平 用来决定批量与样本量之间关系的等级 通常采用一般检查水平II 特殊检查水平 S 1 2 3 4 仅适用于必须使用较小样本 而且能够或必须允许较大的误判风险时 原则上应按不合格的分类分别规定检查水平 但必须注意检查水平与合格质量水平协调一致 38 检查批的形成与提出检查批可以和投产批 销售批 运输批相同或不相同 通常每个检查批应由同型号 同等级 同种类 尺寸 特性或分等 且生产条件和生产时间基本相同的单位产品所组成 批的组成 批量及提出和识别批的方式 可由供 订 货双方协商确定 39 规定检查严格度 宽严程度 本标准规定有正常检查 加严检查和放宽检查三种不同程度的检查严格度 除非另有规定 在检查开始时 应使用正常检查 检查严格度的调整按转移规则进行 40 选择抽样方案类型根据比较各种不同类型对应抽样方案的管理费用和平均样本大小来决定一次 二次或五次抽样方案中的一种 只要规定的合格质量水平和检查水平相同 不管使用哪一种类型所对应的抽样方案进行检查 其对批质量的判别力基本相同 41 检索抽样方案根据样本大小字码和合格质量水平运用标准中给出的表检索抽样方案 查表时应注意 当遇到 时 应使用箭头下面的第一个抽样方案 当遇到 时 应使用箭头上面的第一个抽样方案 当样本大于或等于批量时 应整批100 检查 42 抽取样本用能代表批质量的方法抽取样本 当检查批由若干层组成 就以分层抽样方法抽取样本 抽取样本的时间 可以在批的形成过程中 亦可以在批组成之后 检查样本根据产品技术标准或订货合同中对单位产品规定的检验项目 逐个对样本单位进行检查并累计不合格 品 总数 当不合格分类时应分别累计 43 逐批检查 不 合格的判断根据AQL和检查水平所确定的抽样方案 由样品检查的结果 若在样本中发现的不合格品数 合格判定数 则判该批是合格批 若在样本中发现的不合格品数大于合格判定数 则判该批是不合格批 逐批检查后的处置判为合格则整批接受 判为不合格的批原则上全部退回 或根据有关规定处理 附录2 常用质量管理图表 示意图 直方图排列图因果图散布图流程图趋势图控制图 45 柱状图 直方图 46 排列图 47 因果图 DiagramoftheIncorrectDeliveriesExample 48 散布图 49 流程图 50 趋势图 1 运行时间 周期 51 控制图 附录3 常用质量管理工具 简介 5STPMSPCQFDFMEADOE 53 5S活动是在日本广受推崇的现场管理方法 现已广泛应用于世界各地的许多企业和公司 Sort清理 即清除不需要的物品Straighten整顿 即合理布置留下的物品Shine清洁 即经常打扫 保持干净Standardize规范 也译为标准化 即定期清理 作好维护 维持整理 整顿和清洁的成效 Sustain坚持 也译为自律 即坚持规章制度 养成良好的习惯 良好的工作环境不仅可以建立值得信赖的企业形象 还可以提高员工的士气 位居世界600强的联信公司将5S活动称为 新5S 就是赋予 S 新的含义 即 SPIRIT 士气 高涨的心情和情绪产生高质量的产品 这就是员工和团队的士气 通过眼睛我们看到的新5S是一个 大扫除 但其对工作环境和产品质量的影响将是非常广泛的 现在许多公司在提倡5S的同时 又增加了安全 Safe 意识 即6S 5S 我们没有第二次机会再建立第一印象 54 全面生产维护是一种通过全员参与使设备效率最大化的手段 它具有5个要素 以将设备的生产能力提到最高水平为目标 以设备的全寿命为对象 涉及设备的使用部门 维修部门 计划部门等所有部门 从最高领导到操作员 全员参加 通过小组的自主活动 推进生产维护 与一般意义的生产维护相比 TPM突出了全员的参与 它转变了以往 我使用 你维修 我修理 你设计 我设计 你使用 的传统思想 从 要我对设备负责 到 我们都对我们的设备负责 TPM的基本方针和目标是 通过全体员工的参与 最大限度地发挥设备的有效性 改进设备的可靠性和可维修性 以提高质量和生产力 在设备的整个寿命期内 最大限度地发挥设备的经济性 提高操作者和维修人员的技能 创立一个生气勃勃 积极向上的工作环境 TPM 全面生产维护 设备是企业的核心之一 55 统计过程控制 简称SPC 是一种借助数理统计方法的过程控制工具 它对生产过程进行分析评价 根据反馈信息及时发现系统性因素出现的征兆 并采取措施消除其影响 使过程维持在仅受随机性因素影响的受控状态 以达到控制质量的目的 它认为 当过程仅受随机因素影响时 过程处于统计控制状态 简称受控状态 当过程中存在系统因素的影响时 过程处于统计失控状态 简称失控状态 由于过程波动具有统计规律性 当过程受控时 过程特性一般服从稳定的随机分布 而失控时 过程分布将发生改变 SPC正是利用过程波动的统计规律性对过程进行分析控制的 因而 它强调过程在受控和有能力的状态下运行 从而使产品和服务稳定地满足顾客的要求 SPC作为质量改进的重要工具 不仅适用于工业过程 也适用于服务等一切过程性的领域 在过程质量改进的初期 SPC可帮助确定改进的机会 在改进阶段完成后 可用SPC来评价改进的效果并对改进成果进行维持 然后在新的水平上进一步开展改进工作 以达到更强大 更稳定的工作能力 SPC 统计过程控制 借助数理统计方法的过程控制工具 56 任何事物都可看作是一个过程 由于输入的变化 各种干扰因素的影响以及各波动源之间可能存在的交互作用 使得过程的输出变化不定 在大多数情况下 这种输出的不稳定会给我们带来许多困扰 甚至损失 究竟是哪