本文作者：重庆龙润汽车转向器有限公司丁志远 段凤
摘 要：本文通过铝合金压铸检查过程中对内部成分、产品表面、内部含氢、射线探伤、产品试加工，五部分检查内容进行具体的表述，为压铸汽车转向器产品检查提供一套管理模式。
关键词：铝合金；压铸；检查
1、 引言
为了提高铝合金压铸件的质量，我们采用分阶段检查管理对铝合金汽车转向器（ADC12 材料）产品的压铸过程进行监控，结果表明：采用分阶段检查管理不仅能明显降低产品不良风险的范围，提高铸件密度、力学性能，减少气孔缺陷，而且还能明显提高铸件的合格率。
2、内部成分检查
光谱测试法是根据物质光谱来鉴别物质及确定其化学组成和相对含量的方法。通过规范压铸铝合金产品化学成分检测过程，保证成分检测的及时性和准确性。重点对外购的铝合金铝锭原材料的化学成分，内部集中熔炼炉、机边保温炉内铝料的化学成分进行检查。
2.1 铝合金牌号：
2.1.1 公司使用铝合金牌号是 ADC12，引用标准是 JIS H5302-2006。
2.1.2 铝合金ADC12 所含化学元素为 Si 硅：9.6-12.0% Fe 铁：≤1.3% Cu
铜：1.5-3.5% Mn锰：≤0.5% Mg 镁：≤0.3% Zn 锌：≤1.0% Ti钛：≤0.3% Pb 铅：≤0.2% Sn 锡：≤0.2% Ni镍：≤0.5% 其余是 Al 铝。
2.2 抽样频率：
2.2.1 进货:来料的每批铝锭要随机抽查,每个炉号抽样1件。
2.2.2 过程：
A.无特殊要求，每班(12 小时)检测1次。
B.客户有明确要求时，抽样频率按要求执行。
2.3 试样提取：
2.3.1 进货取样（包含新项目）由指定部门取样送检，指定部门在供应商同一炉号的铝锭内随机抽取 1 件，锯切出长度 30-40mm 试样 3 件,标识材料名称、炉号、日期，送一个试样进行光谱分析检测，另留两个给光谱分析检测室备用复查。
2.3.2 过程取样（包含新项目）由生产部门取样送检，生产部门从集中熔炼炉或机边保温炉内提取试样，要保证取样容器表面刷一层耐火涂料（被覆剂），刷浆后已自然风干3-4 小时；取样时，先用取样容器在取样炉边充分预热2-3分钟，再用取样容器在保温池内不同位置连续取样3个，标识材料名称、产品名称、生产日期、机边保温炉编号，送一个试样进行光谱分析检测，另留两个给光谱分析检测室备用复查。
2.3.3 光谱分析前，将试样送到工模组进行表面加工，试样表面加工后，加工面粗糙度要求Ra<1.6um 平整表面且直径不小于30mm、试样厚度不低于 2mm，防止检测过程中激发失败。
2.4 分析方法：
2.4.1 测试仪器：直读光谱仪(Spectrometer)
2.4.2 分析步骤：使用标准材料校正，按照光谱仪操作规程检测送检试样。
2.4.3 每个试样表面，激发点不能重叠，激发区域不能低于三个，成分数据按照平均值记录。单组数据，个别元素出现误差时，可参照《铝及铝合金光电直读发射光谱分析方法 GB/T 7999-2007》界定是否在允许范围内,是否可以接受。
2.4.4 测试分析后，数据结果按送检部门的要求，以纸质档或电子档形式通知相关部门。
2.4.5 试样材料成分检测超标时,需要对两个备用试样进行检查。
2.4.5.1 备用试样一个材料成分检测超标，则判定送检试样对应的产品材料不合格，对应产品（或铝合金锭原材料）整批按不合格品进行处理。
2.4.5.2 备用试样两个材料成分检测合格，则判定送检试样对应的产品或铝锭材料合格。
2.4.6 测试分析后，测试合格的试样保留一周，测试结果超差的样品保留一个月。
2.4.7 成分分析报告填写，要正确、规范、完整，格式应规范一致。电子档记录保存在共享路径：指定部门/铝合金成分分析报告文件夹；电子档记录备份保在共享路径：指定部门/铝料成分分析报告备份文件夹。
2.4.8 生产过程中，铝液保温时间不能超过3个小时，长时间保温不生产使用的铝合金熔液，镁(Mg)元素有烧损风险。
3 、产品表面检查
通过对所有铸件产品的表面检查进行规范，对压铸产品表面质量问题风险分析设定等级，保证过程检查的针对性和有效性。
3.1 压铸铝合金产品表面质量定级
3.1.1 质量定级按使用范围分为三个等级:
A.表面质量：1 级
适用范围：相对运动的配合面;危险应力区的表面；
重要度：严重缺陷
标识符号：⊕
相应使用 AQL 水平：Ⅱ 1.0%
B.表面质量：2 级
适用范围：装配接触面;
重要度：重要缺陷
标识符号：Θ
相应使用 AQL 水平： Ⅱ 2.5%
C.表面质量：3 级
适用范围：紧固接触面;其它判定要求低的表面;
重要度：一般缺陷
标识符号：Ο
相应使用 AQL 水平： Ⅱ 4.0%
3.2 压铸产品检查项目
3.2.1 成型不良
A. 项目代号:A1
B. 项目定义:模温和料温过低，金属液未充满型腔，铸件上出现填充不完整的部位。
C. 检查方式:目视
D. 判定要求: a. 1 级和 2 级:不允许；
b. 3 级:如不影响装配及使用则允许。
3.2.2 冷格
A. 项目代号:A2
B. 项目定义:温度较低的金属流互相对接未熔合，表现为不规则的线形,有穿透、不穿透两种,在外力作用下有发展的趋势。
C. 检查方式:目视
D. 判定要求: a. 1 级:不允许；
b. 2 级:在每一个表面允许 2 处,长度不大于铸件最大轮廓尺 寸的1/10,深度不大于壁厚的1/5,离铸件边缘距离不小于 4mm,并且两冷格间距不小于 10mm；
c. 3 级:在每一个表面允许 2 处,其长度不大于铸件最大轮廓尺寸的 1/5,深度不大于壁厚的1/4,离铸件边缘距离不小于 4mm,并且两冷格间距不小于 10mm。
3.2.3 流纹
A. 项目代号:A3
B. 项目定义:产品表面用手感觉得出的局部下陷的纹路。此缺陷无发展的可能,用打磨能去除。
C. 检查方式:目视
D. 判定要求: a. 1 级:允许流纹面积不超过总面积的5%,其深度不大于0.05mm；
b. 2 级:允许流纹面积不超过总面积的15%,其深度不大于0.07mm；
c. 3 级:允许流纹面积不超过总面积的30%,其深度不大于0.15mm。
3.2.4 冲蚀
A. 项目代号:A4
B. 项目定义:模具在铝液流动作用下损伤，产品局部不平整，经过打磨可以磨平，但有时会留有凹坑。
C. 检查方式:目测
D. 判定要求: a. 1 级和 2 级:不允许；
b. 3 级:不影响装配和使用允许。
3.2.5 收缩、凹陷
A. 项目代号:A5
B. 项目定义:充型过程中模温局部过热或料温过低,欠压情况下形成的产品表面局部凹进。
C. 检查方式:目视
D. 判定要求: a. 1 级:不允许；
b. 2 级:允许有深度不超过 0.10mm 的凹陷；
c. 3 级:不影响装配和使用则允许。
3.2.6 气泡
A. 项目代号:A6
B. 项目定义:模温、料温过高或者入料口不正确，造成压铸产品表皮下气孔鼓起形成的缺陷。
C. 检查方式:目测
D. 判定要求: a. 1 级:不允许；
b. 2 级:允许直径不超过 3mm 的气泡 3 个,其凸起高度不大于 0.3mm,离铸件边缘距离不小于5mm；
c. 3 级:不影响装配和使用则允许。
3.2.7 裂纹
A. 项目代号:A7
B. 项目定义:铝合金基体被破坏或断开形成的缝隙,有穿透和不穿透的两种,有发展的趋势。
C. 检查方式:目视
D. 判定要求: a. 1 级和 2 级:不允许；
b. 3 级:不影响装配和使用且经客户同意则允许。
3.2.8 崩缺、断、变形
A. 项目代号:A8
B. 项目定义:铝合金产品在外力作用下，局部形状被破坏或断开。
C. 检查方式:目视
D. 判定要求: a. 1 级和 2 级:不允许；
b. 3 级:不影响装配和使用则允许。
3.2.9 崩模、凸料、动定模偏移
A. 项目代号:A9
B. 项目定义:压铸模具老化或被损伤，形成的铸件形状不符合标准。
C. 检查方式:目视或测量
D. 判定要求: a. 1 级和 2 级:不允许；
b. 3 级:不影响装配和使用则允许。
3.2.10 顶针印凹凸
A. 项具代号:A10
B. 项目定义:模具局部变形和产品产生摩擦，铸件顶针面与相邻基体面形成的高低位置差。
C. 检查方式:测量
D. 判定要求: a. 1 级和 2 级:参照图纸中要求控制；
b. 3 级:不影响装配和使用则允许。
3.2.11 扣模、扣凸、粘模
A. 项目代号:A11
B. 项目定义:模具局部金属粘附或和产品产生摩擦，而在铸件表面造成的划伤或凸出的痕迹。
C. 检查方式:目视
D. 判定要求: a. 1 级和 2 级:不允许；
b. 3 级:不影响装配和使用则允许。
3.2.12 模裂纹
A. 项目代号:A12
B. 项目定义:模具老化在型腔表面产生龟裂，形成铸件表面上的网状印痕。
C. 检查方式:目视
D. 判定要求: a. 1 级:不允许；
b. 2 级:允许轻微的缺陷；
c. 3 级:不影响装配和使用则允许。
3.2.13 夹层、粘附物痕迹
A. 项目代号:A13
B. 项目定义:铝液成型前分层或模具内有冷料残留，而在铸件局部表面形成明显的层次。
C. 检查方式:目视
D. 判定要求: a. 1 级和 2 级:不允许；
b. 3 级:如不影响装配和使用则允许。
3.2.14 发霉、有色斑点
A. 项目代号:A14
B. 项目定义:表面上不同于基体金属颜色的斑点。
C. 检查方式:目视
D. 判定要求: a. 1 级和 2 级:不允许；
b. 3 级:不影响装配和使用则允许。
3.2.15 断针、盲孔
A. 项目代号:A15
B. 项目定义:镶针完全或部分折断或披锋过厚导致工件形状不符合标准。
C. 检查方式:目视
D. 判定要求:1.2.3 级均不允许。
3.2.16漏磨边、漏除披锋
A. 项目代号:A16
B. 项目定义:铸件的分模线毛边或毛刺未去除。
C. 检查方式:目视
D. 判定要求: a. 1 级和 2 级:不允许；
b. 3 级:不影响装配和使用则允许保留不超过 0.4mm 高的残留披锋。
3.2.17磨凹、锉凹
A. 项目代号:A17
B. 项目定义:由于锉磨过多造成铸件形状局部塌陷。
C. 检查方式:目视
D. 判定要求: a. 1级和2级:不允许；
b. 3 级:不影响装配和使用则允许。
3.2.18 崩边、裂
A. 项目代号:A18
B. 项目定义:铸件的进浇口及渣包溢流口陷入本体或受外力作用产生裂纹。
C. 检查方式:目视
D. 判定要求: a. 1级和2级:不允许；
b. 3 级:不影响装配和使用则允许。
3.2.19残留杂质、残留铝屑
A. 项目代号:A19
B. 项目定义:加工过程中杂质或铝屑粘附在铸件的内部或表面上。
C. 检查方式:目视
D. 判定要求: a. 1级和2级:不允许；
b. 3 级:不影响装配和使用则允许。
3.2.20撞凹、划伤、崩牙、钻凸、钻椭
A. 项目代号:A20
B. 项目定义:加工引起的使铸件基体受到的伤害痕迹或形状不符合标准。
C. 检查方式:目视
D. 判定要求: a. 1 级和 2 级:不允许；
b. 3 级:不影响装配和使用则允许。
3.2.21 气孔、缩孔
A. 项目代号:A21
B. 项目定义:压铸时气体卷入或冷却时内部补偿不足，造成压铸件加工后暴露出来的孔洞。
C. 检查方式:目测或测量
D. 判定要求: a. 1 级:不允许
b. 2 级:按照图纸中要求
c. 3 级:表面允许有不超过表面积20%的砂孔存在,最大直径不大于 3.0mm,最大深度不大于2.0mm,且边缘间最小距离不小于6mm；螺纹位孔口向下，第三个螺纹位置起，允许有不超过4个砂孔存在,最大直径不大于2个螺距,深度不大于1.5mm。
3.2.22 漏加工
A. 项目代号:A22
B. 项目定义:铸件的加工部位仍然保留原状或未全部完成加工。
C. 检查方式:目视
D. 判定要求: a. 1、2、3 级:不允许。
3.2.23加工不完全
A. 项目代号:A23
B. 项目定义:铸件加工位局部存在铸态表皮。
C. 检查方式:目视
D. 判定要求: a. 1.2 级:不允许；
b. 3 级:不影响装配和使用则允许。
3.2.24 加工位表面粗糙
A. 项目代号:A24
B. 项目定义:加工表面所具有的较小间距和微小峰谷。
C. 检查方式:对比表面粗糙度样板
D. 判定要求: a. 1、2、3 级:按照具体产品的要求或对比客户批准样件对比分选。
4、内部含氢检查
凝固状态法是铝液试样抽真空后，按照凝固状态时，上端面凸凹评价铝液中的含氢程度的方法。密度称量法是按照阿基米德浮力法原理，通过浮力与密度计算公式推导计算出试样的密度值的方法。我们通过规范压铸集中熔炼炉、机边保温炉内铝料含氢量检测过程，保证检测的准确性和除气效果的有效性。
4.1 生产部门负责测氢样件的制取、编号交给指定部门检测。
4.2 抽样频率：
4.2.1 熔炼：每转运包铝合金液除气后，对转运包内铝液检测一次。
4.2.2 过程：
A.无特殊要求，每班(12小时)检测 1 次。
B.客户有明确要求时，抽样频率按要求执行。
4.3 测试准备：
4.3.1 将真空测氢仪器放置平稳，取样容器绝热垫板放入中心凹槽，密封环放正，玻璃钟罩放置在密封环上，检查仪器的指针及开关是否在恰当的位置上。
4.3.2 时间设置在3分钟，可以通过时间继电器上的“+”、“-”来改变数值。
4.3.3 接通电源后启动真空泵，待真空表稳定后，通过调整真空调节阀，将真空度调节到-0.095~-0.099MPa。
4.3.4 给新取样容器或是原涂层严重脱落的旧取样容器刷上一层耐火涂料（被覆剂），刷浆后自然风干 3-4 小时后使用。
4.4 试样提取：
4.4.1 取样地点:压铸集中熔炼炉取样在经过除气机除完气以后的运料包中取样，机边保温炉在加料区域内。
4.4.2 用取样容器钳将已预热好的取样容器夹起，拨开所要抽取铝液的表面膜层，取 80-100克铝液。
4.4.3 快速将装好铝液的取样容器放在仪器的绝热垫板上，将玻璃钟罩放置在密封环上，启动真空泵。
4.4.4 观察真空度，并将真空度稳定在-0.095MPa 以下。
4.4.5 真空泵到设定时间停止后，真空表回复到“0”位后取下玻璃钟罩，移出取样容器，关闭真空泵开关。
4.4.6 设备重复检测间隔要控制在3分钟以上，以让真空泵有一定的冷却时间。
4.4.7 取样容器内的铝液凝固冷却后，将取样容器慢慢倾斜将铝块倒出并编号记录。
4.5 分析方法：
4.5.1 凝固状态法判定：
4.5.1.1 压铸集中熔炼炉区域每次取样后，首先进行凝固状态法判定，试样表面凸起，判定为含氢检测不合格，需要进行二次除气处理；试样上端面凹进，判定为合格，可移交指定部门。
4.5.2 密度称量法判定：
4.5.2.1 将电子测量设备按照要求放在静置恒定的工作台上；接通电源，设备清零设置。
4.5.2.2 铝合金凝固试样放在测量载物板上，称出试样在空气中的质量 W1。
4.5.2.3 铝合金试样放在漏孔载物盛具内浸没在水中，称出试样在水的中质量W2。
4.5.2.4 铝合金试样的密度=W1/（W1-W2）。
4.5.2.5 试样密度值的评定：
4.5.2.5.1 密度≥2.6g/cm3 为正常；
4.5.2.5.2 密度在 2.5-2.6g/cm3 之间为限度接受，生产部门要通过调整除气参数进行改进；
4.5.2.5.3 密度小于2.5g/cm3 判定为不合格，指定部门发出信息反馈，生产部门启动二次除气处理。
4.6 测试分析后，测试合格的试样保留一周，测试结果超差的样品保留一个月。
4.4.7 含氢检查记录填写，要正确、规范、完整，格式应规范一致。电子档记录保存在共享路径：指定部门/铝合金内部含氢检查记录文件夹；电子档记录备份保存在共享路径：指定部门/铝合金内部含氢检查记录备份文件夹。
5、射线探伤检查
射线探伤是使用X射线或γ射线穿透被检查产品，利用穿透区域射线强度衰减的不同，实现对产品内部缺陷识别的无损检测方法。通过对压铸产品射线探伤检测过程进行规范，保证过程检查的针对性和有效性。
5.1 指定部门负责射线探伤产品检测和取样。
5.2 抽样频率：
5.2.1 首检检测一次。
5.2.2 过程：
A.无特殊要求，2模/每小时。
B.客户有明确要求时，抽样频率按要求执行。
5.3 试样提取：
5.3.1 取样地点:压铸生产现场。
5.3.2 用取样隔热钳将产品夹起，放置在固定区域清除披锋、浇道、渣包。
5.3.3 在冷却的产品表面上标示取样时间和取样压铸设备信息。
5.3.4 顺序启动射线探伤设备主开关，开启防护门，将产品固定在设备绝热旋转工作台中心。
5.3.5 顺序关闭防护门，启动设备电压开关，电压和电流从低向高缓慢调整。
5.3.6 通过调整旋装工作台位置，对取样产品不同区域进行穿透检测。
5.3.7 检测信息使用图片保存，保存信息按照年月日和产品名称（零件编号）进行分类。
5.3.8 检测信息图片上要包含压铸生产设备信息和取样的时间。
5.4 探伤标准：
5.4.1 铸件内部整体气孔和缩孔不超过ASTM E505 二级
5.5 检测后的数据结果以纸质档或电子档形式通知相关部门。
5.5.1 试样检测超标时,需要对此时段重新检查，重新提取数量为前后各两模。
5.5.2 重新提取的试样检测有一模超标，则判定试样对应时段的产品不合格，指定部门发出信息反馈单，生产部门对异常时段的产品进行分选隔离。
5.5.3 重新提取的试样检测合格，则判定试样对应时段的产品合格。
5.5.4 检测后，检测合格的试样退回压铸现场，检测结果超差的式样保留一天。
5.5.5 射线探伤电子档记录保存在共享路径：指定部门/铝合金射线探伤检查文件夹；电子档记录备份保存在共享路径：指定部门/铝合金射线探伤检查备份文件夹。
6 、产品试加工检查
通过对批量生产阶段的压铸产品进行时段试加工，缩小压铸产品质量风险范围。为生产部门压铸调试创造可追溯区间信息。
6.1 压铸产品试加工原因分类。
6.1.1 确认压铸产品是否有内部缺陷。
6.1.2 确认压铸产品加工余量是否满足。
6.1.3 确认压铸产品表面缺陷，在机加工序是否能清除。
6.1.4 压铸巡检正常首末件试加工。
6.1.5 压铸生产过程异常停机（或计划停机）重新生产。
6.1.6 压铸模具维修后，加工验证。
6.2 压铸巡检从压铸现场取样后，在送检记录表中填写相关信息，将填写好的表单与试加工产品一起放置在待试加工产品放置区。
6.3 机加部门安排试加工，试加工需在 30 分钟内完成。
6.4 机加部门检验对已试加工完的压铸产品表面进行检查，检查内容记录在送检记录表中。
6.5 压铸巡检通过机加检验反馈的试加工信息对压铸产品进行处理，同时对有抽芯的产品，在试加工后，要垂直抽芯轴向锯切为两段，检测直径两侧壁厚差，壁厚差1mm MAX。检测不合格时，压铸巡检员开具信息反馈单，通知生产部门对异常产品进行隔离。
6.6 机加部门当班无法进行试加工的压铸产品，压铸巡检通过每仓储笼内，上下对角8模产品进行内部缺陷确认，射线探伤检查合格，判定此仓储笼内产品合格；射线探伤检查不合格，压铸巡检员开具信息反馈单，通知生产部门对异常产品进行隔离。
6.7 试加工前，压铸巡检在试加工产品上喷红色漆，完成试加工后统一回收放置在压铸巡检区，试加工产品上要注明试加工日期，避免混入其它产品内。
6.8 试加工合格，需要单独流转的产品，由指定部门填写单独流转单,生产进行加工后由指定部门进行结果汇总通报。
7、结束语
通过推行分阶段检查管理铝合金汽车转向器（ADC12 材料）的压铸过程，产品不良风险范围可压缩在40分钟以内，铸件密度可稳定在2.6g/cm3 以上，铸件的合格率目前已达到99%左右。
