核心提示：摩托车制造业推广无损检测技术的必要性 夏纪真 摘 要 本文以笔者多年在机械工业生产第一线从事无损检测技术工作的实践经验出发和在摩托车生产质量管理岗位工作的体会以及对国内外摩托车制造质量控制情况的调研结果为依据阐述了自己的观点。我国目前的摩托车生产规模正在不断扩大, 但随之配套的质量保证体系特别是重要...
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摩托车制造业推广无损检测技术的必要性 |
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夏纪真 |
| 摘 要 |
| 本文以笔者多年在机械工业生产第一线从事无损检测技术工作的实践经验出发和在摩托车生产质量管理岗位工作的体会以及对国内外摩托车制造质量控制情况的调研结果为依据阐述了自己的观点。我国目前的摩托车生产规模正在不断扩大, 但随之配套的质量保证体系特别是重要承力零部件的冶金质量控制则表现得较为薄弱。本文举出了大量实例, 分析其原因主要有以下几方面: 从行业管理来看缺乏系统完整和统一的冶金质量控制方法标准及质量验收标准; 设计和工艺技术人员对重要承力件的冶金质量重要性重视不够和对有效检测方法知识不足, 特别是对无损检测技术认识不足; 质量管理和检验人员仍停留在满足人工目视检查、抽检等较落后的并且是低效率的检验方式; 企业领导人追求近期效益而不愿在技术发展方面投资....等等。笔者认为应当高度重视摩托车零部件的冶金质量，特别是应当通过推广应用先进的无损检测技术手段和方法于摩托车的制造过程来有效地提高摩托车的安全性、可靠性及耐久性, 促使我国的摩托车制造业尽快登上新台阶, 不仅在产量上是世界第一大国而且在质量上也应赶超世界先进水平。 |
| 一. 前言 |
| 摩托车已经是大众所熟悉并正在越来越多地进入人民日常生活之中的重要交通运输工具。摩托车的种类及形式很多，从简单经济的助动车、两轮轻骑到豪华型的太子车、踏板车(女式车)、赛车, 以及边三轮、后三轮、儿童摩托车直至摩托汽车等等, 可以说是种类繁多并且还在不断涌现新的车型。 |
| 我国自五十年代初期就已经开始自行制造摩托车，经过四十年来的发展，特别是改革开放十多年来，更是获得了突飞猛进的发展。据有关资料统计，1990年我国的摩托车产量为97万辆, 到1991年全国已拥有各种摩托车达140 万辆 (1991年全世界的摩托车拥有量为近亿辆) ，我国已能自行制造多种排量 (从45毫升到750 毫升) 的上百种车型，全国的摩托车整车生产厂近百家，摩托车发动机厂数十家。近几年来，摩托车的生产更有大的发展，我国在1993年的摩托车产量就达180 万辆左右, 1994年达到360 万辆左右而1995年则达到720 万辆, 在1996年则达到783 万辆。我国已经成为世界上最大的摩托车生产国, 根据规划, 在2000年我国的摩托车制造业将达到年产1000万辆的生产能力。我国内地诸如嘉陵、南方、济南、金陵、洛嘉、洛阳--本田、幸福、易初……等等且不去说，仅就广东省而言，目前就有广州的“五羊－本田”、珠海的“珠江”、深圳的“益豪”、佛山的“富仙达(佛斯弟)”和意大利在佛山生产的 "比亚乔" 、广州永大集团公司的“富威”(系列太子车、踏板车)，以及顺德、江门、中山、梅州等地生产的摩托车不下十几种。从全国范围来看，还有为摩托车和摩托车发动机配套协作的配件厂、专业化厂就更多了，如减震器厂、轮圈厂、密封件厂、压铸厂、锻造厂、齿轮厂……等等。可以说，我国的摩托车生产正处于蒸蒸日上的兴旺发达时期。这与我国的改革开放不断深化, 经济形势大好，人民生活水平不断提高，摩托车也作为一种高档消费品大批涌入人民日常生活中去是分不开的。然而，也正是因为如此，作为一种高速机动交通运输工具，与人民生命财产密切相关的摩托车制造质量就更加必须引起我们的高度重视。本文欲就此话题，以笔者加入摩托车制造行业从事摩托车生产质量管理工作的体会和调研结果阐述笔者的观点。 |
| 二. 摩托车制造业的特点及质量控制现状 |
| 摩托车制造业的一个重要特点是大批量、规模化生产。摩托车作为一个高度综合的整体，其涉及零配件的数量、品种之多，是单靠一个厂无法全部完成所有零配件及部件生产直至整车装配的，必需有众多的配套协作生产厂家提供零部件和配件、标准件等等，最后由总装厂完成整车装配，其质量的管理与控制已经成为包括协作配套产品质量、自制产品质量、整车装配质量等的一个系统工程，所涉及的生产管理与质量管理范围很广。由于各配套协作厂与总装厂的质量保证体系、生产工人的技术水平与素质很难达到统一水准，而许多整车装配厂因无能力或者不重视原材料及加工零配件冶金质量的入厂复验，缺少高速有效的检测方法和手段而仅仅依赖配套协作厂的质量保证书，其结果必然为整车质量带来许多隐患，特别是现在有许多仅仅是摩托车的整车拼装厂在这方面的问题更加突出。其次，从摩托车的基本结构来看，大体上可以分成车体部分、发动机部分、悬挂与减震系统、附件以及电器部分等，各部分又涉及许多零部件，需要统一协调组装成一台完整的摩托车。从设计和工艺技术人员的角度，大都着眼于外形设计，结构设计，零部件加工尺寸，装配工艺等方面的考虑，质量检验人员也往往偏重于零部件有无漏焊漏装、错装、制造及装配精度是否达到技术条件的要求等等，对于其中许多重要承力部件 (如车体上的重要承力部位，减震器部件、发动机部件以及传动齿轮、制动器等等) 则往往只是从设计选材角度考虑材料应有的理想力学性能, 却对这些材料在其冶金制造过程中会产生什么变化和缺陷考虑不足。他们对所选材料的化学成份、金相组织、机械性能及工艺性能、硬度、表面质量等虽然也提出了一定的要求，但是这些要求一般只能通过抽检和破坏性试验来认定，对于整批材料中一旦存在冶金缺陷、热加工缺陷或冶金质量不良的情况时会产生何种损害及影响则似乎考虑不够。至于质量检验部门是根据设计人员提出的技术要求执行检验任务，故而也随之着重于加工及装配尺寸、外观等检验，对零件材料冶金质量的一致性、稳定性也是重视不够的。就笔者从事原材料、外购外协件的入厂检验工作所遇到的情况来看，就有很多例子, 诸如无缝钢管存在折迭缺陷和混料 (用于车体头部转向立管的应是45# 钢的钢管中混入材料为20# 钢的钢管) ，用于车体大梁的冷轧薄钢板厚度混淆，热扎薄钢板存在有分层缺陷，用作主、副轴传动齿轮的低碳合金钢20CrMnTi钢棒中混入10# 低碳钢棒和中碳合金40Cr钢棒) ，用于车体上重要承力部位之一--后减震器挂销的钢材混料 (35# 钢中混入了15# 钢) ，后减震器挂销上有材料裂纹、残余缩孔及锻造裂纹，前减震器铸铝合金筒体存在严重疏松和气孔，前减震器活塞杆排油孔边缘裂纹，车头上联板 (液态锻造铝合金) 存在大面积疏松，车体结构焊缝中存在严重夹渣、密集气孔、未焊透、未熔合、点焊夹渣及裂纹, 铝合金前后轮毂铸造裂纹及冷隔、夹杂, 车轮的轮圈辐条破断强度不够, 传动齿轮上存在淬火裂纹、折迭, 主车体上的油箱挂销和后轮叉上的后减震筒止动销、螺母等冷挤压件或热锻件存在严重的过热或过烧、车头转向立管上的轴承圈存在磨削裂纹....等等。以上这些材料及外购外协件的设计技术条件或者购货技术条件上大都无明确的冶金缺陷方面的质量控制规定，也无入厂检验的项目要求。可以想象，如果这些缺陷被带到摩托车整车中并被投入使用时，由于它们大都是重要承力件，一旦发生损坏、断裂甚至导致人身伤害事故时，其后果是非常严重的。 |
| 顺便要提及的是，目前市场经济正在不断深入发展，制造摩托车用的钢材、毛坯往往有多元化供货渠道，常常出现由供应商经多道转手进货，以致钢材的质量更难以单凭供应商提供的“质量保证书” (有时甚至还没有质量保证书) 所能控制。最危险的情况就是一批良莠不齐的材料混淆在一起，有些甚至全批是劣质产品却又未给予足够重视，未能采取有效措施加以甄别。 |
| 摩托车的质量内容大体上包括了可靠性、耐久性、动力性、经济性、安全性、舒适性，以及造型美观，油漆光亮等等，其中特别是安全性、可靠性、耐久性等都与零部件的冶金质量密切相关。但是，就摩托车制造领域现行的质量控制与验收标准中，目前能收集到的主要是摩托车整车技术性能指标，驾驶性能、安全制动性能、电器的电学性能等要求和技术指标，以及与之相关的测试技术方法 (如道路试验、耐震试验等) 。在这方面，我国已基本上制定了较系统、较完整的国家标准或摩托车行业标准，建立了较完善的摩托车及摩托车发动机性能鉴定监测机构。但是对于摩托车机械零部件的质量控制，特别是对重要承力件的冶金质量控制方面就显得十分薄弱了。 |
| 就笔者调查收集到的技术标准中，除了少数一些标准述及对材料化学成份、力学性能、金相组织等要求外，真正考虑利用无损检测技术保障每一个零部件冶金质量的标准是太少了。下面列出的是已知述及无损检测内容的有关标准目录, 包括泛指内燃发动机零件的检查在内： |
| HBm 45-85 轻便摩托车发动机活塞销技术条件 (有磁粉检验要求但无具体验收标准) |
| HBm 46-85 轻便摩托车发动机连杆技术条件 (有磁粉检验要求但无具体验收标准) |
| GB 1239-76 普通圆柱形弹簧 (有涡流检测要求但无具体方法要求及验收标准) |
| GB 1764-79 漆膜厚度测定方法 (有电磁检测要求但无具体验收标准) |
| HB 963-90 铸造铝合金 (作为减震器筒体铸造铝合金借用标准, 有X 射线检测和荧光渗透检验要求和验收标准等级) |
| 涉及其他有关参考标准： |
| GB 11346-89 铝合金铸件χ射线照相检验圆形针孔分级 |
| JB/T 5093-91 内燃机摩擦焊气门超声波探伤技术条件 |
| NJ 310-83 内燃机连杆螺栓磁粉探伤技术条件 |
| NJ 317-84 柴油机锻钢曲轴、凸轮轴磁粉探伤技术条件 |
| NJ 319-84 内燃机连杆磁粉探伤技术条件 |
| NJ 320-84 内燃机零部件磁粉探伤方法 |
| NJ 327-84 内燃机活塞销磁粉探伤技术条件 |
| NJ 437-86 内燃机进、排气门磁粉探伤技术条件 |
| ZBJ 26002-89 圆柱螺旋压缩弹簧超声波探伤方法 |
| 注: HBm 航空工业系统摩托车制造标准；GB 中国国家标准；HB 航空工业标准；JB 机械工业标准；NJ 内燃机行业标准；ZBJ 机械工业专用标准 |
| 由上可见，对于摩托车和摩托车发动机的许多重要承力件、重要承力部件尚缺乏有效的冶金质量控制要求、检测方法及验收标准，例如车体构架重要部位的焊缝、车体上的后减震器挂销、车头转向立柱上下联板、减震器活塞杆、传动链条、传动齿轮、发动机气缸体、气缸盖、活塞与活塞环、离合器压紧弹簧、制动蹄块及摩擦片，前、后轮毂，轴承圈……等等。 |
| 笔者在工作中还遇到这样的情况，即某些零件在设计上虽也提出无损检测要求，但所规定的检测方法却不尽合理或者不恰当。例如对减震器缓冲弹簧及膑管要求在成品阶段作百分之百磁粉探伤，这在大规模生产的条件下，不但检测效率低下，而且在检测操作过程中极易对成品的精加工表面造成碰伤，划伤等损伤，所导致的检测成本也是较高的，而若改用涡流检测应更为适合。又如后减震器储液筒安装环与端盖为电阻焊接，环的厚度仅有几毫米，焊点直径也只有几毫米，并且端盖形状较复杂，设计人员要求用超声波检测该焊点的焊接质量显然困难是很大的，若改用χ射线照相检测则较适当。 |
| 此外，有些设计及工艺要求的质量控制方法也不尽合理，例如某中日合资的名牌摩托车对车体焊接质量规定采用目视检查，要求熔焊对接焊缝必须焊透，熔接深度应不小于基体厚度的三分之一，不允许有假焊、脱焊, 对焊缝中的气孔、缩孔、咬边均作了定量规定，对车体上的点焊 (包括凸焊) 则不允许有未熔合、烧穿和裂纹。这样的质量要求用目视检查显然是无法做到的, 因为这些缺陷大都是在焊缝内部。事实上，笔者曾对数十台已焊接完成并且检验人员按要求目视检查合格的车体做χ射线照相检查，就发现了相当严重的未熔合、未焊透、密集夹渣和气孔，点焊夹渣和裂纹。 |
| 目前许多厂家对原材料及重要零件仍只满足于采用人工目视检查及抽检、抽验方式控制批量生产的产品质量，这种检验方式就加工尺寸而言，在机械化连续生产条件下，加工工艺相对稳定，工人技术素质也相对稳定的情况下是可行的，的确无谓作百分之百检验。但是，对于冶金质量的控制就不同了，例如车体构架主要靠焊接完成，目前绝大多数厂家尚无条件采用如机械手、机器人的自动焊接设备，仍为手工焊接 (普通电弧焊、二氧化碳气体保护焊、电阻焊等) ，操作工人的技术素质与水平参差不齐、生产现场的焊接工艺条件波动等都为焊缝质量带来不稳定因素。又如铝合金铸造零件也大都不是自动化连续铸造生产的，其冶金质量在不同批次甚至每个零件之间也往往存在较大差异。从笔者所接触的一些从事摩托车制造设计及工艺的技术人员，甚至一些质量管理人员来看，他们对无损检测技术的功能特点、优点和用途以及最新发展动态尚缺乏认识或者概念模糊，或者还停留在六、七十年代对无损检测技术的了解, 而一些企业经营者和管理人员则不愿意在检测技术手段和检测设备方面投资, 这些都为在摩托车制造业中推广应用无损检测技术带来较大的阻力。例如某齿轮厂的齿轮毛坯为外协锻造毛坯，按技术条件规定对该毛坯有晶粒度要求更不允许有锻造缺陷，然而质量管理人员不相信无损检测技术能对锻钢件的冶金组织作出评估，厂长也不愿设专职材料检验员, 故只要求锻造厂保证锻造工艺并免检，甚至连材料鉴别都省掉了，结果对齿轮坯的过热、过烧、混料、锻造缺陷等均失去控制。 |
| 三. 摩托车制造业中推广应用无损检测技术的必要性 |
| 由上所述可见，目前在摩托车制造业中对重要零部件冶金质量的控制是远不如人意的。摩托车做为一种重要的快速机动交通运输工具，其零部件的冶金质量好坏直接关系到其使用寿命和故障率，在行驶过程中一旦发生损坏还极有可能导致人身伤害事故。已有不少报导述及如发动机活塞环断裂、传动链条断裂、刹车失灵，以及曲轴箱漏油、减震器漏油等故障造成的事故，国内某著名的摩托车厂制造的摩托车因为引进的国外发动机起动轴有裂纹，在使用中发生断裂，结果不得不派出大量人员赴全国各地维修更换。又如某齿轮厂生产的摩托车齿轮总成中一只弹性卡环因弹性不足导致发动机试车时齿轮松动而碰撞打坏 (后怀疑是混料使热处理质量不均匀所致) 。某摩托车配件厂外协生产的油箱挂销是冷挤压件,由于消除应力退火处理不当造成过热, 在焊到主车架上后就发生脆性断裂, 导致数百台主车架和上万件零件报废。又如笔者所在单位一位同事新买一台某中外合资厂生产的名牌摩托车使用不到两个月，就在行驶中发生后减震器管断裂，幸而当时尚在低速行驶状态而未造成人身伤害。类似的例子很多, 在此不一一列举。可以说，不重视冶金质量的后果不仅是用户受害，而且制造厂本身也因此而影响自身的信誉和效益。 |
| 目前，国内一些摩托车生产厂已经开始意识到要重视应用无损检测技术保障产品的冶金质量。例如有的厂采用工业χ光电视在线监控高频焊接管生产时的焊接质量或者铝合金压铸轮毂、发动机曲轴箱盖和壳体的铸造质量，有的厂采用χ射线照相检测抽检监控车体焊接质量，也有的采用半自动化荧光磁粉探伤机检查弹簧。国外摩托车生产厂还有采用工业χ光电视在线监控车体焊接质量，采用可旋转 360°的自动χ光机百分之百检查压铸铝合金轮毂和轮圈、铸铝减震器筒体, 采用荧光磁粉法自动检验曲轴、凸轮轴、连杆、活塞销、气门等发动机零件，采用电磁法测量摩托车上喷漆层、镀铬层的厚度……等等。 |
| 众所周知，无损检测技术的最大特点是能在不破坏检测对象使用性能的前提下实施百分之百检查，并且检测效率高，能够实现半自动化或自动化，而且成本低廉。因此，无损检测技术在广大工业领域中已经获得了广泛的应用, 国际上甚至把无损检测技术应用水平作为衡量一个国家、地区乃至一个企业的工业水平的重要标准之一。显然在摩托车制造业中无损检测技术也应当有其重要的地位。特别是随着摩托车生产的不断扩大和向高档次 (大马力、高速度、豪华型等) 方向发展，还会涉及到许多新材料、新工艺的开拓应用，如粉未冶金、液态锻造、高频焊接、中频锻造、低压铸造、离心铸造、表面防护以及玻璃钢材料、复合材料的应用等等，对零部件的冶金质量或内部质量也将有更高的要求。作为一种商品，对于生产厂家那怕是万分之一的不合格，对用户就是百分之一百的不合格，特别是一旦发生人身伤害事故，则所造成的影响就更加无法估量了, 这一点也已经是被大多数人所共识。因此，笔者认为应当高度重视摩托车零部件的冶金质量，从技术角度来看，摩托车制造中所涉及的各种钢材 (钢棒、钢板、无缝钢管、高频焊管、钢丝等) 、锻铸件、焊接件的冶金缺陷检查，以及与外观及防护有关的喷漆和镀铬层厚度测量等等，都是无损检测技术所完全能够胜任的工作。当然，这里面会涉及到许多检测工艺和验收标准等具体问题，只要设计、工艺和质量管理人员提高对冶金质量重要性的认识，加深对无损检测技术的了解，加上无损检测技术人员的积极配合，就一定能使无损检测技术在摩托车冶金质量保障方面发挥巨大的作用。 |
| 四. 结束语 |
| 我国的摩托车生产正处方兴未艾的大发展之势，从保证摩托车的安全性、可靠性、耐久性出发，笔者认为摩托车设计、工艺和质量管理人员应当与无损检测人员携手合作，把建立和健全无损检测方法、工艺及验收标准，保障摩托车重要承力件的冶金质量作为重要内容来考虑。 |
| 笔者投身摩托车制造业的时间不长，所了解的情况难免有片面和以偏盖全之弊，本文作为一种思考和探索谨供大家参考，有谬误之处敬请批评指正。 |