| 摘要：針對壓鑄廠極易損壞的壓射熔杯，迫切需要延長其使用壽命，提高生產效率的狀況。通過對損壞的壓射熔杯的分析，在材料、工藝、管理等方面系統(tǒng)的提出解決方案，大幅提升了熔杯的品質及使用壽命。
1 問題概述
壓射熔杯（也稱料筒、壓射室、料缸，以下簡稱“熔杯”）是壓鑄行業(yè)中常用的易損工件，其機械性能的好壞，不但決定著自身的使用壽命，也影響著壓鑄生產的正常進行。在通常情況下，生產使用中的熔杯最易出現(xiàn)的問題主要有：（1）縱向開裂；（2）橫向斷裂；（3）定位臺階脫落；（4）內孔拉傷；（5）內孔表面掉肉麻點；（6）澆料口下方腐蝕成坑，（見附圖所示）；其中（1）、（2）、（3）三種情況對正常的壓鑄生產造成的影響最嚴重，工件不但徹底報廢，常使按計劃組織的壓鑄生產進度突然中斷，造成停工停產，生產計劃不能按期完成。
為確保產品品質，減少上述情況的發(fā)生，延長熔杯的使用壽命，結合生產實際和設備狀況，借助高科技金相顯微技術，應用ISO9001—2000質量管理體系的方法，對各種規(guī)格各類形式損壞的熔杯，進行研究總結和金相觀察分析，找出了延長熔杯使用壽命的關鍵原因。采取改進措施后，基本上消除了壓鑄機熔杯在正常使用情況下發(fā)生的開裂、斷裂、臺階脫落等狀況，為客戶爭取到更高的生產效率，并為客戶帶來了顯著的經濟效益。
2 問題的解決
2．1 引起熔杯開裂、斷裂、臺階脫落的主要因素
應用便攜式現(xiàn)場金相顯微鏡，對損壞的各類大小不同的熔杯進行觀察發(fā)現(xiàn)：原材料中合金元素、碳化物的帶狀、網狀分布、局部區(qū)域內的不均勻分布以及內部原始裂紋是引起工件縱向開、斷裂及臺階脫落的主要因素。且?guī)罘植紶顟B(tài)越明顯，碳化物網越大，工件的機械性能越差，抗熱裂性能越低，工件在使用當中越容易出現(xiàn)開裂、斷裂、臺階脫落等質量問題，造成工件過早損壞失效。如下圖所示：
圖a是開裂工件的外徑金相圖片，可以看出材料中的合金元素成明顯的帶狀分布，造成工件徑向機械性能大大下降，工件使用不到100（萬）模次就出縱向開裂，裂紋走向與成分帶狀流向基本相同。
圖b工件的材質中，存在不明顯的斷續(xù)的鏈狀碳化物，如箭頭所指，工件沿碳化物鏈縱向開裂，由于碳化物鏈狀分布不是很明顯，所以該工件在使用近1000（萬）模次后開裂而失效。
圖c、d分別為熔杯原材料截面和外圓上的金相圖片，從圓截面上看 ，在材料內部碳化物呈網狀分布；從外圓上看碳化物沿軸向呈帶狀分布。
圖e工件局部中明顯存在碳化物的不均勻分布，機加工端面凹凸不平且色澤差異很大；圖f工件心部存在裂紋。
用帶有固有缺陷的原材料加工成的工件是極易發(fā)生開裂、斷裂、臺階脫落等質量問題。通常，材料中成分偏析和碳化物的帶狀、網狀分布，可以采用鍛造和熱處理等工藝措施加以消除和改善，但是由于熔杯結構特點所限，工件鍛造的高徑比H/D值，往往超過鍛造生產中要求的數(shù)值范圍而不可能很好的進行改鍛加以消除；單靠熱處理是無法完全消除這種材質缺陷，以至遺留下來，使工件熱處理后的機械性能達不到設計要求，影響使用壽命。
2．2 按材料類別和生產廠家查找根源：
生產中每批次生產的產品大小不一，材質不同，并不是同批生產的所有產品都出現(xiàn)類似的質量問題，因此在排除熱處理因素的基礎上，有必要搞清楚影響產品質量的材料類別及材質內在質量問題。由于使用環(huán)境所決定，通常采用5CrNiMo、5CrMnMo、3Cr2W8V（H21）、4Cr5MoVSi、4Cr5MoSiV1（H13）等熱作模具鋼制作壓鑄機熔杯。材料化學成分的不同，其機械性能也有很大的差異。就競哪種材料易出現(xiàn)質量問題，哪種材料的綜合機械性能較好？是首要解決的問題。近年來，我國模具鋼的生產取得了很大的進步，但是，由于各特殊鋼廠技術裝備和水平不平衡，質量水平差異較大，在成分控制、退火硬度、純凈度、碳化物分布等方面波動較大，其性能也有很大的差距。因此，在對使用的各類原材料按材質類別，冶金質量，綜合性能優(yōu)劣進行分類研究的同時；對使用的同一類材質的材料按生產廠家進行分類觀察研究，對各個廠家的材料從原始原度、機械加工時所出現(xiàn)的材質內部問題、熱處理后的硬度均勻性、同種工藝制度和使用條件下的耐用性能及使用壽命等方面，進行分析對比和研究，按材料品質的優(yōu)劣，對生產廠家進行排列優(yōu)選，也是要解決的主要問題。
按照ISO9001—2000質量管理體系中的模式，設計了《熱處理操作記錄表》、《失效工件統(tǒng)計表》、《產品加工隨件流動卡》、《原材料進貨驗證記錄》等。生產中，從備料開始，在《產品加工隨件流動卡》上，除標注備料的規(guī)格尺寸處，各類機械加工方式處，還要注明所用材料的材質類別、生產廠家、材質冶煉類別、預備和最終熱處理方式與處理后的結果。借助角磨機、臺式和里氏硬度計、超聲波探傷儀，對購入的材料進行材質、原始硬度、內部缺陷驗證和檢測并記錄建檔。對客戶損壞后的熔杯從材料類別、生產廠家、熱處理淬回火硬度、表面化學處理后的硬度、出現(xiàn)的問題形式、制作的日期等方面，進行追蹤統(tǒng)計歸類。
經過對近一年時間內統(tǒng)計結果的分析研究，找出了易于出現(xiàn)開裂、斷裂、臺階脫落等質量問題的材料類別和材料生產廠家，做出總結報告，取消或減少易發(fā)生質量問題的材料的使用和購進。并終止了材料質量波動較大廠家的采購合同。
按報告的要求實施后，產品的質量有了明顯的提高，基本上杜絕了開裂、斷裂、和臺階脫落等質量問題的發(fā)生，大幅度延長了熔杯的使用壽命；并為國內最大壓鑄機及布勒3200T和意得拉3800T壓鑄機配套制作熔杯，產品出口到美國及新加坡。
三：總結
1）壓鑄機用熔杯產生開裂、斷裂、臺階脫落等質量問題的主要原因是由材料中的化學成分、碳化物呈帶狀、網狀分布及局部不均勻分布等缺陷引起的。缺陷越嚴重越易出現(xiàn)質量問題。
2）材料類別不同，內在組織狀態(tài)不同，綜合機械性能差異較大，應按使用環(huán)境要求不同，恰當選用。
3）在不能采用鍛造和熱處理等手段很好的消除或改善這種缺陷時，應從材質類別、冶金質量和生產廠家等方面分析解決。
4）生產中應制定和實施有效的質量控制和管理模式，如ISO9001—2000等。對產品質量做到能追本溯源。 | 
