中车长春轨道客车股份有限公司 吉林长春 130062
摘要：随着我国高铁动车组的不断建设和发展，不仅在国内取得了很大的成功，同时也在向国际不断地开拓市场。提高质量意识、严格执行标准、加强过程管控、完善顾客服务等是保证高端铸钢件生产质量的必要举措。只有加强管理创新，留住“核心员工”，培养一支稳定的高素质从业人员队伍，发扬工匠精神，才能保证企业的产品质量处于高水平状态。
关键词：高速动车组、高端、铸钢件、生产技术、质量控制
引言：18MnNiV材料不仅具有成本低、强韧性好的综合优势，而且具有铸造和焊接工艺性好、热处理工艺简单的特点。微合金化元素V在该铸钢中起到了沉淀强化和细晶强化的作用，但由于细晶强化不及沉淀强化的作用而使该铸钢材料韧性有所下降。通过提升材质性能、优化铸造工艺和改进产品结构等措施，确保了密接车钩产品的可靠性，使其不仅能满足200km/h动车组，也适用于300km/h及以上速度等级的动车组，实现了再创新的目标。
1铸造工艺方案优化
密接车钩铸件为薄壁空腔结构，且厚薄不均匀，容易产生裂纹缺陷，铸造难度很大。采用数值模拟技术可以缩短试制周期，预测铸件质量，降低试制成本。使用模拟分析软件对密接车钩铸造工艺方案进行了流场、温度场和应力场模拟计算，优化了铸造工艺，使实际生产过程中铸件成品率提高到95%。
1.1浇注系统的优化
对两种浇注方案进行了充型过程模拟分析，模拟结果表明：从尾部两个内浇道注入方案，金属液从尾部流向头部流程长，头部金属液温度低，铸件表面容易产生皱痕，甚至产生冷隔和浇不足现象，且充型不平稳；从尾部和中间同时注入的方案，充型平稳，头部金属容易充满，不易产生冷隔和浇不足现象，即使在低温浇注时也能避免表面皱痕，获得好的表面质量。
1.2补缩系统的优化
从凝固过程模拟结果来看，初始设计方案在钩舌腔下部、解钩杆上部筋交接处和后腰两侧部位存在缩孔缩松缺陷，且解钩杆上顶面存在裂纹缺陷。采用改进措施：在钩舌腔部位采用铬铁矿砂预埋芯，将上面的普通冒口改为保温冒口；解钩杆上部筋交接处放置冒口，并取消上面中间的冒口，增加一条防裂筋；在后腰两侧部位放置U形冷铁。改进工艺后缺陷减轻或消除。
1.3裂纹解决方案
在解决车钩裂纹问题方面，采取了以下措施：
（1）采用整体制芯工艺，减少砂芯接头处的台阶、批缝，减少裂纹倾向；
（2）砂芯阻碍收缩的部位进行掏空或填埋稻草绳，提高型芯退让性，避免产生裂纹；
（3）采用多种小冒口替代冷铁，通过冒口补缩有效解决缩裂问题；
（4）钩头锥孔砂芯全部采用铬铁矿砂，内腔圆角部位局部采用铬铁矿砂，细化铸件组织，解决内腔毛细裂纹；
（5）在上壁面设计一条防裂筋，解决上壁面的开裂问题。通过采取以上措施，使车钩裂纹缺陷大幅度减少，焊补工作量也明显减轻，车钩质量得到了提高。
2质量控制方法
我国生产的铸件质量尤其是外观质量往往不及国外先进国家的水平，许多情况下不是由于工艺方案不先进，而是由于我国铸造管理人员特别是操作工的质量意识不强，过程控制和执行力度不到位，工厂管理水平不高，工人素质较低，缺乏铸造技能大师和工匠精神。如何生产优质的铸件，作者提出如下看法。
2.1提升质量意识有很多人认为达到标准“硬指标”的铸件就是“好”铸件、“不影响使用”的缺陷是无所谓的，表面质量不好“没关系”，“废品率低”就是质量高，这些都是错误的思想观点，正确的观点是所有检验指标都满足标准的铸件才是合格铸件，顾客的满意度高才是好铸件，铸件的可靠性好才是优质铸件。企业要树立“全面质量+全部过程+全员参与”的管理思想，建立“一切为用户着想、一切以预防为主、一切用数据说话、一切按PDCA循环进行（包括逐级上升循环、大循环套小循环等）”的管理理念，围绕“人机料法环测”六要素不断改善现场管理，这样才能制造出精品。
2.2严格执行标准必须主动、从严执行技术标准和操作规范，比如一些标准中规定了残余元素含量、碳当量、氧含量的控制值，但不作为验收依据，笔者建议在实际生产过程中也应进行检查，并在内控文件中进行规定，以控制和稳定产品质量。只有吃透所有标准，才能制造出符合要求的铸件。对于质量管理体系，不能流于形式或应付检查，要做到严密、规范、有效，工艺规程要细致，工艺参数要量化，可操作性要强。要经常对照标准，首件产品必须严格按照技术标准进行检查，批量生产时需再一次按标准评审，重大工艺的改进或重要设备、主要人员、工作场所等的改变都要执行标准评审。
2.3强化过程管控铸造是一个复杂的系统工程，只有控制好每一道工序，并且对上下道工序进行相互检查，才能实现铸造过程的可控。广泛开展QC活动，经常召开头脑风暴会议，充分运用鱼骨图、帕累托图、直方图等工具和5M1E、5W1H等方法，从而实现生产质量的持续改善。熔炼、热处理和焊修是关键的特殊工序，熔炼过程保证材料成分和控制夹杂物以确保产品的使用可靠性，热处理过程充分发挥材料性能比重视铸件局部的缺陷还要重要，焊修过程要避免焊接二次裂纹及其他焊接缺陷。加强铸件的检测，通过磁粉（MT）、渗透（PT）、超声波（UT）、射线（RT、CT、DR）等无损检测方法，确保铸件的内在质量；推荐采用三维扫描仪对首件进行全尺寸检查，重要高精度的尺寸采用三坐标检测，在批量生产时使用专用样板或工具进行检查，确保铸件的几何尺寸。
2.4完善顾客服务
铸件质量不仅指成品质量，还包括成本质量、交货期质量和服务质量，“服务”是质量管理的主要内容之一，是企业的灵魂，其目标是建立并提高顾客的满意度和忠诚度。对顾客实施售前和售后服务，包括产品服务、异常处置、技术咨询和技术保障。从顾客满意度、用户意见、业务损失等资源获得输入，进行KPI测评和系统分析，对客户投诉、质量索赔采取纠正预防措施，并将整改情况与客户交流反馈。
2.5重视员工培训
加强对技管人员、技能人员和操作工的培训，可以通过企业内部培训，也可送到高校或其他先进工厂培训，培养一支稳定的高素质的从业人员队伍。在生产过程中，做好操作过程培训、人员变动培训和工艺变更培训，以确保质量稳定。着力培养并留住“核心员工”，推崇技能大师，弘扬工匠精神，从而保证高端铸件的生产质量。
结束语：应用在高铁上的关键铸钢件主要有密接车钩和缓冲器、制动盘或夹钳、轴箱体、电机压圈等。中国高铁“缺陷零容忍”和“零缺陷”的高铁意识，对这些铸件质量提出了更高的要求。为了获得高端铸钢件，需加大新型微合金化技术、晶粒细化技术、组织均匀化技术、CAE模拟技术和3D打印快速成形技术的研究，从而提高产品的服役性能，确保行车安全。本文以密接车钩为例，重点阐述高端铸钢件材料和铸造工艺的特点，以及生产过程质量控制方法。
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