初次参与铸造工艺的心路历程（一）

angel1399793

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由于家庭的一些原因，年初我离开了台州的那家机械设备小作坊，回到了曾多年求学的武汉，在一汽车零部件企业谋得了一个画图工的工作。面试我的是企业经理D总（非boss），很谦和，科班出生（华科大毕业，40多岁），非常注重细节，甚至会关注到你在面试中的情绪，与他交流没有一点压力，让我一时间都有了找到伯乐的感觉。
+ Q( u: ^( D- ?他给我交代的工作任务就是编制TS16949的体系文件，什么APQP PPAP之类的，工作职能画图工兼技术文员，工作起初很顺利，我毕竟在台州的汽车零部件企业干过多年，也算是轻车熟路，而且该企业的产线很单一，都是一个系列的产品，大同小异，很多程序文件部分改动一下就是，没有什么技术上的难点，轻松且清闲。不过相关铸造工艺就有很多我不懂的地方，于是我有彻底拿下铸造工艺的想法。做铸造模具的Z工严肃的对我说：铸造水很深，做2-3年最多了解点皮毛，5年以上才有讨论的资格。我小心的问，您做了多少年了，Z工得意一笑，伸出两指，二十年了！
6 w n [: p% m' g9 B, Y+ G那怎么才能彻底拿下铸造工艺呢？998大爷教育我们，多看书。于是我在网上下载了《材料科学基础》和《铸造工艺学》，又把被Z工丢在角落里的《铸造手册》翻了出来，就从看书开始学起吧。我阅读有个习惯，先不求甚解，但是知识结构一定要缕清，所以我看书很快，《材料科学基础》我去年也在网上看过一部分公开课，所以一个多月之后，我就将《材料科学基础》和《铸造工艺学》翻完了。
: p K) @9 N( x j6 `& E( @学习分两个字，“学”和“习”，只“学”不“习”也没有什么意义。但我作为一个菜鸟，也确实没有“习”的资格，不过意外的是，没有等多久，上帝就玩味地将一个机会放在我面前了。
, l4 Y4 K8 `/ Z( e& T- P0 Z! X时间来到5月中旬，武汉开始下起了连绵大雨，D总略有些小惆怅，因为对铸造而言，阴冷潮湿的天气会影响型砂的透气性，不利于工艺固化，该企业产品的合格率一直在85%~90%，下起大雨，就意味着合格率要接近85%的底线了。
然而5月14日，精加工车间突然传来噩耗，废品率高达87.5%？！
' E) m7 V, x; F我作为“体系控制与数据分析”人员，自然要去现场记录下这蛋疼的一幕。

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3 S8 W0 x$ d9 z( n产品材质为HT250，在精加工后才发现风道下198内孔与其圆角处出现了许多小细孔，直径最大不到3mm，孔弥散分布，不密集，孔洞 的数量少者一两个，多则十几个。但对于汽车零部件企业而言，这种铸造缺陷必须“零容忍”！
D总立即召开质量研讨会，会上，D总判断此为缩孔，他认为这是浇注工艺出现了波动，要求严格控制浇注温度（压低范围至1430~1390）

; @: f7 A+ I; }& k+ F6 m但是，第二天该铸造缺陷依然出现了，报废率接近2/3，而且集中出现在内孔圆角处，D总再次召集相关人员开会，重新回顾了一下工艺状态。熔炼组长表示从最初发生大范围铸造缺陷的那一批产品里，炉料使用了铁屑，该铁屑是厂里机加工后留下的，长期堆积，潮湿且充满铁锈。D总颔首表示赞成，这些废旧的铁屑可能就是此次铸造缺陷的主要元凶。
0 y \5 Z0 n) T# @6 Q& v" X5 i当然，作为文员的我自然要记录下来。

$ ~0 ?; Q' H- q" r% e我司为节省能源，白天造型，晚上9点后才开始浇注。
15日晚，D总亲临现场把关，要求严格控制配料比例与浇注温度，保证所有原材料的干燥无锈，不加铁屑。
9 {( s8 Y4 B6 b( K/ H5 ~第二天，坏消息还是传来。相同的铸造缺陷依然存在。
. b$ q3 r; Q* W4 ]1 k B* W9 j1 ~D总叹了叹气，“怎么每年都要来一次重感冒？” 不过问题出了总是要解决的。D总还是召集相关人员开会。会上，D总详细的讲解了他的思路。
& O f7 O9 R$ d- s首先先请各位看一下本公司产品铸造工艺图
% M. O" G/ W, F5 O" ?5 q这是3D

本司产品为三箱湿砂造型，风道处采用覆模砂热盒造型。浇注系统安排在风道上大端面。
D总的意思是风道下圆角处明显为热节，因为内浇道连着冒口在风道上大端面内孔处相接，所以此处补缩困难，容易出现缩孔，所以此次铸造缺陷发生的根本原因肯定是缩孔。
- t7 F5 N5 o& V/ `另外，该铸造工艺并非是新品开发工艺，而是沿用3年多的老工艺，一直以来，该工艺能保证合格率稳定在85%-90%，所以浇注工艺本身的合理性是没有争议的。故此处集中产生缩孔，定是工艺中发生了未知的波动。但这个波动是什么，需要做工艺验证才能判断。
' ^* a* _: O5 N( m2 p; U而Z工此刻表达了他的观点，他认为这里是“渣孔”，对于何为“渣孔”，他并没有做出明确解释，只是说造型要注意，不能有大多的沙子随着铁水流入铸型里了，另外他反复强调，他翻看了去年的浇注记录，去年有一段时间的浇注温度是在1480~1430。因此，要拔高浇注温度。
D总不置可否，他认为此处为缩孔，应该保持浇注温度在较低的范围内才对。
接着，就是D总给各路人马布置工作任务。他要求以炉为单位，记录每一炉的铸造工艺，如浇注温度，炉料配比，挂牌详细区分，互做对比。比如说，某一炉不加铬铁，其他炉加铬铁；某一炉加增碳剂，其他炉不加增碳剂，等等。
4 A, G2 s. r' ^5 J& j0 c4 g第二天，得到结果，不加铬铁的那一炉只有1件产品出现该铸造缺陷（一炉可生产13件产品），其余炉该铸造缺陷的发生率均在50%以上！
似乎找到问题原因了，大家都很振奋，觉得可能是这一批的铬铁的材质发生了不利于我们产品铸造的波动。
于是D总决定暂时不加铬铁生产，等采购再去再去订购一批新的铬铁后再加入。
第二天，还是该铸造缺陷导致大批量的报废！
/ e' B/ i2 r" ]2 {D总决定，减产一半，再试。
! r0 W% i4 _6 b7 n/ c然而一次一次的试验，一次一次的失望。
很快，六月份到了。
* G7 K" ?9 }7 Z2 Y$ L% N端午节后，精加工车间的统计报出生产数据，整个5月份，仅因该铸造缺陷报废的产品的数量就高达1/3！这个消息不胫而走，尤其是铸造车间，一线的工人们面如死灰。他们的工资全部以计件计算，这个结果就意味着他们5月份的工资有一半都打了水漂。他们大都是40左右的人了，现在也都是家里的顶梁柱，5月份这点工资如何能向家里交代！
D总上午去拜访客户，作为配套厂，最近一段时间的供货已经跟不上主机厂的生产节拍了，主机厂对此意见很大。中午匆忙赶回工厂安排生产，不过此时由造型班组牵头，铸造车间的一票人已经在办公室里等他等得不耐烦了。
D总受过高等教育，自然是心平气和的与他们解释，表示公司正在想办法，希望他们能耐心得做好本职工作，再等一等。
$ l6 D4 ?6 R, y4 V4 d/ W$ f. n“那五月份的工资怎么办？！”
“工资我跟老板协商一下，少扣点，但不管结果如何，星期四肯定给你们答复”
“工艺什么时候才能试好”
8 Z9 N9 o9 @6 ^" Z4 G9 [! `“公司正在想办法”
, V! j. Z- I* n: b6 O“你做不好，就去找能做好的人来做！”
D总面露难色，没有说话，只是颤颤抖抖的去饮水机接水。
工人们依旧不依不饶，争相数落公司“如何如何”
: J; m+ D* i6 i, JD总让人事部的同事拿来一册离职协议书，表示现在公平买方卖方市场，人往高出走，有更好去处的同事，他自己真心的祝福，所以愿意走的都来他这里签字。
在公司铸造车间工作工人的大多是本地人，闲时耕耘自家一亩三分地，来工厂上班，算是“补贴家用”。他们月均收入近4000RMB，虽然工作辛苦，环境恶劣，但也没有更好的“家用“选择了。
PS:工作环境真的很恶劣，全重体力劳动，大家看看就知道了。
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当即走了一个员工，其余人勉强回车间干了起来。
过了约一个小时，公司正主登场，boss来也！
boss本身也是制造业出身，不过近年武汉大兴土木，他果断抓住机会，进军房地产，结果发了大财。这个工厂反而成为”鸡肋“，食之无味弃之可惜，他对工厂的要求也不高，就是”守成“。本来8个月的账期已经够他头痛了，可万万没想到，开年没多久，就来这一出。
. z( l: @/ M% l9 X3 S) U, A3 }' h”D总哪去了“
”在车间“
BOSS转而问Z工是什么情况，Z工吞吞吐吐，只是小声嘟囔：“我说是渣孔，D总说是缩孔”
BOSS又看了看办公室的新老员工们，突然笑着说：“四月份合格率还有85%，5月份就70%了，6月份岂不是只有50%了，七月份工厂干脆关门了。”
大家噤若寒蝉，皆沉默了。
BOSS转而又对人事部的大嫂子说：“你们自己在家里乱摸也摸不出什么名堂，你打电话给N工，让他来厂里呆个1个星期，临走时塞个红包给他”
N工是公司以前的技术部经理，原本在S省某国企军工厂工作，后来国企变动，他就找到这个公司来了，现在公司产品的铸造工艺就是出自他的手笔。不过在这里做了2年，国企改制，他欣然接受返聘，回S省老家了。N工走后，因为产线成熟，且处于人力成本考虑，所以铸造工艺就一直由D总代管，没有另请铸造工程师。D总虽然没有系统学习过铸造工艺，但毕竟工作多年，经验丰富，所以弄一个成熟的工艺还是游刃有余的。
# s, c* V0 I" ?# Z6 Z! k9 H4 rboss来也匆匆去也匆匆，毕竟是玩房地产的，与我们这等小民不是一个等级的。
( f7 o8 R y- t. K% U# n& t临下班的时候D总突然召集所有管理人员开会。
会上，D总缓缓的说自己在这里也做了快3年了，这段时间，BOSS对他的表现也不满意，只是一时没有找到合适的人选。来了一个新领导，可能能处理好所有的问题，可能保持现状，可能比现在问题更多。但是不管如何，他在这里一天，就希望各位同事们都能支持他的工作。说着，他眼睑微红，仿佛不是与我们讨论工作问题，而是在回忆一个“love story"。
听着D总的“love story"，我心中感慨万千，思绪仿佛回到了与某人共渡的大学时光，一样的令人扼腕叹息。
# k$ q7 k( k4 I0 p; G最后D总表示，他也与交好的铸造同行专家们商议过这个问题，专家们表示，实在不行，改浇注系统，将内浇道安置在风道下大内孔处，补缩。如果该工艺成功，不仅解决问题，还能节省材料，和能源，提高生产效率。。。
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这个浇注系统不仅省掉了冒口，还因为内孔太小的原因，没办法布置横浇道。
D总安排Z工手动造型，表示要试一炉看看。
3天后，将浇注系统改头换面的工艺宣告失败，风道下圆弧处的缩孔依然出现了。
. W* l! z$ o2 l0 r4 h' H铸造车间的同事们惊呼“这TMD癌症啊！”
癌症吗？
D总请了个专家来现场诊脉。
该专家为浸淫铸造行业多年的工程师，现在为自由职业，做着技术咨询类的工作，靠出场费生活。
专家非常professional，D总带着他，走完工厂所有的铸造工艺环节。
! N' o' j* W0 I3 W) @) w专家提出他的看法：
1.本公司生产设备过于老旧，不利于固化工艺。
2.问题可能还是出在熔炼环节，即原材料上。
- B; h/ z; i% cD总略失望，客客气气的送走了专家。
1 W; O6 H1 {7 K- U' t那问题出在哪里？
送走专家的那晚，我看起关于此次所有质量事件所有的记录，没有任何头绪。我又百无聊奈得翻起《铸造工艺学》，努力回忆着书中的内容，不知不觉中，我翻阅到这一章
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我突然想到，我们产品的孔不就是很小（1~3mm）很深（针孔）吗？
3 [' _- p9 e8 E: J7 o [我仿佛抓到一个线头，假如我司产品的铸造缺陷就是书上所说的反应气孔，那么这个孔成形机理是什么？如何解决呢？
想要回答这些疑问，先看书吧，书中也许能找到答案。于是我认真将这一节研究了一遍。
合上书，我又翻了翻质量缺陷记录，此刻我觉得D总这些天的努力并没有白费，他一次次失败的工艺认证变为一根根骨架，而这些骨架正在我脑中构筑起解决此次铸造缺陷的平台。
我先花5分钟思考了下措辞问题，然后用QQ将我找到的相关资料发给了D总。
D总晚上9点后会跟踪铸件浇注，算是无条件加班。
我走到D总办公桌前，
! q X' I, {" n5 J n' m“D总，对于这次我们这次质量问题，我有些自己的看法想跟您汇报一下”
! r% R+ E# [* B oD总抬起头，微笑的颔首，爽快的回答我，“有什么意见尽管提”
“我发了一些资料到您QQ上，麻烦您看一下”D总略扫了几眼，点了点头，没说话。
“我觉得我们这次的铸造缺陷不是缩孔，而是反应气孔。我们最初开始发现有这个问题的炉料里加了很多生锈的铁屑，以前您说问题是出在这些铁屑上，我觉得判断的很正确”
0 b, B4 m' I% K" R, ]D总笑了笑“可是我们后来没有再加入铁屑了，你怎么解释。至于气孔，你可能不知道，我们采用的沙子的平均目数在40目左右，其他大部分铸造厂的沙子都在60~70目，当初这么做已经把铸型的透气性考虑进去了”
* {' T, I; C) J6 g# c7 }我答曰“气孔分两大类，一类是侵入性气孔，另一类则是反应气孔。比如随着浇注过程的进行带入的空气或者湿砂受热后发气没有及时排出铁液后造成孔是侵入性气孔，您说的铸型的透气性只能解决侵入性气孔的问题。而反应气孔的成形机理与侵入性气孔迥然不同。首先如果铁液中含有过量的氧化物，这些氧化物在浇注过程中会逐渐上浮，当浇注完成时，一部分细小的氧化物产生了孕育的效果，成为铁液结晶的核心，另一部分氧化物通过了风道，集中在冒口处，而剩下的氧化物被风道下圆弧处的铸型阻挡，于是堆积起来，当这些氧化物的含量达到一定的临界点，在凝固时与铁液中的碳反应，最终形成了CO气泡核心。而此时连接铸型的铁液已经凝固成一层硬皮，这层硬皮阻挡了CO的排出，于是那些未成为气泡核心的CO和因凝固造成溶解度下降而析出的H和O都会聚集在这个气泡核心里，使得气泡长大，因为铸造织构的原因，气泡只能沿着阻力最小的柱状晶长大，于是成为针状的细长孔。这与我们产品的铸造缺陷孔的性态很相似。最后因为我们在熔炼这一环节，反复利用了回炉料和因铸造缺陷报废的产品，所以那次加入很多生锈的铁屑里的氧化物就在熔炼环节中反复流转，以至于出现同一个原因造成的大批量的报废”
+ V1 L# q' N9 `- FD总没有看我，他一直盯着电脑，一副若有所思的样子。
“那你觉得应该怎么解决呢”
“如果按照这个思路走的话，方法就是除掉熔炼中的氧化物。我觉得有这几种做法：1.高温静置。我翻看我们的工艺指导书，要求高温静止10分钟，但是在我们产品铁水熔炼的过程中没有发现工人们按照工艺要求进行高温静置，往往温度刚拉到1530就急急忙忙的开始撒除渣剂”
D总叹了叹气说，“工作环境很恶劣，工人们都想早做完早下班。高温静止10分钟，一炉10分钟，20炉就3个小时了，多上3个小时的班，谁受得了，老板的电费也出的多了。”
3 [# P1 d/ r$ E0 a. S0 \我答曰，“高温静置使得铁水中的氧化物充分上浮，然后我们撒除渣剂，除渣剂对氧化物有吸附作用，这时只要保证工人仔细操作，就能除掉大部分的氧化物，使得铁水中的氧化物含量不会达到反应气孔形核的临界值。第二，我们还是要改进炉料配比，降低加入回炉料和报废的产品的比例，这样，能提高合格率，最后进入一个‘除氧化物—限制氧化物进入‘的良性循环。我们可以暂时要求严格执行这个工艺流程，等到解决问题后在放开。”
- N- R9 B! H8 x* ?3 C QD总看看我，皱皱眉头说“你说的也有道理，还是先试试吧”
晚上，我和D总一同去铸造车间盯岗，D总也安排了相关人员执行我建议的工艺流程。盯到到11点的时候我就哈欠连天，D总冲我笑了笑，让我早点回去休息。
( ^# A8 p4 Y2 `: F# S0 U) U* x9 G不过，作为一个要高度有高度要深度有深度要学识有学识的“新社会主义三好青年”的我怎么能在这个关键时刻退缩呢？！于是我一咬牙，一跺脚，一拍胸脯，豪情壮志的对D总说：“不好意思，那我先去睡觉啦”
工艺是执行了，那结果呢？
如下图
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一炉全废，一炉全合格，其他几炉合格率上升到了70%。不过与动辄60%的报废率而言，算是勉强进步了一点点。
: I. O: E& V# w4 O6 p, W但是D总决定从6月份开始严格都在执行我建议的工艺流程下小批量生产。并安排我白天跟踪精加工的质量情况，晚上他跟踪铸造工艺的执行。
1 t+ T- k6 D7 x4 Y6月29日，精加工终于传来捷报，当天精加工的产品合格率100%，接着30日6月份总体合格率也出来了82.3%。
那天D总在精加工车间视察，我恬不知耻的凑了过去。D总冲我笑了笑说，“通过努力解决问题带来的成就感让人觉得很开心啊。”
; j* X) M; f, D: h- c& L我谄媚的说：“那都是您这些天晚上不辞辛苦盯出来的结果啊”
; s6 H& \: B" E2 Y. z) R8 ~) b4 ?D总突然严肃起来说：“你和我们这以前的那个N工挺像的。我刚来这个公司的时候，产品的合格率才20%多，很多人都说N工水平不行，其实都是误解。原因就是N工从来不去现场跟，别人说报废，他去随便看看就改工艺，结果改来改去怎么改都不行。你怎么知道别人严格执行你的工艺呢，只有去现场跟，不断要求—激励—改善，这就是管理的范畴了，我自己很感兴趣，所以一直钻研这个。”
我尴尬的笑了笑，不知道该说什么。
9 m9 W3 H( E1 R2 L当然，质量问题还没有结束，因为“癌症”是会转移的。
, y. ^' `* i8 H那癌症是如何转移的呢？
/ ^3 ^; r9 G* y- w. M嘿嘿，如果大家都还有兴趣的话
预知后事如何，请听下回分解。。。
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另外有社友提出，缩孔和气孔应该是很容易分辨的，为什么D总极其众多专家们打眼呢？
1.因为主观“偏见”原因（要凸显自身水品，满足虚荣心等。。。），没有办法详实交代该事件的原委，客观的表现出事件的复杂性。就好比我们现在的历史课本，瞎编的地方没有，但是刻意忽略的地方有很多，目的自然是为了某一立场的稳定性。
: p- K% G- {' R1 g( U1 P: L2.我学生时代喜欢写玄幻奇幻小说，所以行文风格带有很强的“故事性”，更多的在塑造人物形象，而忽略了技术方面的细节。
, R3 b" g+ t8 J3.我在放在文章里的铸造缺陷图片均是我挑选出来的“典型性”图片，所以有迷惑性，那普遍性的图片呢，如下图
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# t/ j9 K$ s( ~5 P4 a' Z另外最初发生的铸造缺陷，还有如下情况，我在上文中只是非常简略的交代了一下
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这个跟该事件的后续有关，所以详细描述就留到后文了 。所以在初期有很多因素阻碍了D总正确的判断，有鉴于此，我在后续中会加入我个人认为的D总分析失误的原因 ，并竟可能完整的整理出该事件交织混乱的因果关系，也希望社友们能提出更多宝贵的意见，大家相互交流，谢谢！


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宇宙立方

我这块也是，必须到现场盯着工人，哪块没照顾到，保证出错。多数是没看懂图纸，钳工划线划错的，或者干脆看不懂视图的，已经是多画两个视图了，可还是看不懂。没办法，现在找人困难，没法太挑剔，要不然找不到工人。即便这样，招来的工人大多数40岁数以上，一副行业衰败的景象

张聋子

看样子是铸造刹车碟？

angel1399793

求做铸造的大侠们莅临指导@2266998

の小南灬

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桐荫观弈

楼主这文是强文，经验之谈，难得难得

逍遥处士

看到了制造业的希望！

东海fyh126

气孔和缩孔是非常好区分的，由此见众大侠不过尔尔。

召唤师170

这种带有分析性的技术文章非常好，有实力的大侠可以多分享这种案例。

机械X_Man

每年梅雨天气，搞铸造的都会受影响，我们也是