熔模铸造生产中，由于生产工序长，工艺过程复杂，影响因素繁多，如铸件设计的正确性、原材料质量及控制的可靠性、铸件质量标准的合理性、生产工艺的适用性、操作规程的可行性，以及员工是否执行工艺、管理制度是否完善等一系列因素，致使铸件产生缺陷和以后使用中的失效不可避免。
企业内部发现的铸件缺陷，称为“内废”。或返修、让步、返工，或报废，不仅增加了生产成本，还影响了生产进度与交货期。在用户处发现铸件缺陷，称为“外废”。在使用过程中，由此产生的质量事故，不仅给企业带来重大的经济和信誉损失；更有甚者，企业因为巨额索赔而倒闭。
因此，熔模铸件缺陷分析越来越被企业重视起来。铸件缺陷分析涉及到较多的学科和技术，是一项交叉学科的技术和管理的综合活动。对于熔模铸件产生缺陷的精准分析，可以为优化解决方案和预防措施，为提高铸件质量提供科学的、有效的依据。
一、缺陷分析
缺陷分析就是找出缺陷产生的主要原因，提出消除和防止铸件产生缺陷的方法。
最基本、最常用的是直观分析法；随着科技的进步，为了解决缺陷还没有确定机理；或铸件失效，造成重大损失时，常常应用计算机分析法等。每种缺陷分析方法都有它的适用范围，都有它的的优点和不足之处；因此，生产中应根据铸件缺陷的种类而选择合适的方法。
为了便于分析铸件缺陷，可以把缺陷分为：一般缺陷、较重缺陷和严重缺陷三种类型。
铸件产生缺陷的数量较少，损失较小，称之为一般缺陷。
对于一般缺陷，如砂眼、渣孔等，需要以铸造工程师为主解决。凭借自己的知识和经验，根据缺陷的特征很容易确定缺陷名称；进而利用头脑风暴法和鱼刺图等手法找出产生缺陷的原因，及主要原因；采取有效的对策，予以解决。
铸件产生缺陷的数量较多，损失较大；或经常产生的缺陷（或称“常见病”），或反复产生的缺陷（或称“多发病”），称之为较重缺陷。
需要管理者、铸造工程师、质量工程师或理化分析师，及检测工程师等共同分析解决（根据分析缺陷的实际需要而增、减）。需要借助于化学成分分析、金相分析、断口分析和机械性能检测，以及无损探伤、电镜等先进检测手段，综合分析。确定缺陷名称，产生的主要原因；采取有效的对策。
铸件在使用过程中，由于应力、时间、温度、环境介质或操作失误等因素的作用，使铸件失去原有的功能的现象，称之为铸件失效。如果铸件存在缺陷导致失效，称为严重缺陷。铸件失效给用户造成重大的经济损失时，用户将提出不菲的索赔。为此，就必须委托第三方权威检测机构，有时利用电镜、探针和各种谱仪等先进分析检测手段，更加精准的判定铸件失效的真正原因。必要时，还要聘请专家和专业检测机构给出权威结论。
本文重点阐述广泛使用的、最基本的缺陷分析方法——直观分析法。
直观分析法把铸件缺陷目视特征作为缺陷分析的依据。所以直观分析法特别重视、经常利用金相分析，甚至是扫描电镜，或扫描电镜—能谱分析等先进的检测手段，对缺陷目视特征的检查和确认。
采用直观分析法必须深入现场解决问题，需要熔模工作者具有比较深厚的专业知识、比较丰富的生产实践经验以及正确处理问题的技能；因此，对缺陷分析者提出了最基本的要求和应具备的素质。
广义上凡是从事生产经营活动的场所，都称之为现场；如：厂区、车间、仓库和办公室等。
狭义上凡是企业内部直接从事基本或辅助生产过程、消耗企业的大部分资源和成本，为客户提供满意的产品和服务，实现利润的生产和工作场所，就称之为现场。
生产现场是企业生产经营活动的第一线，是人、机、料、法、环、信息，以及品质、成本、交货期、产量、士气、安全、技能等各种问题不断交织、大量出现的场所。无论哪一个方面出现问题都会给生产带来不同程度的影响，导致铸件产生缺陷，甚至造成停产的局面；因此生产现场是企业以有限的资源获得最佳经济效益的缩影，直接反映了企业的经营状况和管理水平，是公司内部最重要的地方。
二是：虽有一定的解决实际缺陷的能力，但是怕脏、怕累，不愿去；总是喜欢坐在会议室里，召集有关方面人员开会；“议而不决、决而不行”，白白浪费了企业的资源。
三是：立即深入现场、查看现物、现场处理，即“三现主义”。
查看现物——铸件缺陷。生产现场能够为分析缺陷提供大量的、活生生的、准确的第一手材料。收集与缺陷有关的——人、机、料、法、环和管理等资料信息。如操作工执行工艺和操作规程的情况；铸件的材质，及化学成分；生产中使用的原材料；铸件的生产工艺和流程，及相关生产设备的运行情况；生产现场的温度、湿度、风速、风量等原始记录；缺陷产生的部位、特征，及铸件的结构等。
收集信息和资料时，力求全面。决不可贪图省时、省力而采取“一点代面”、“瞎子摸象”的做法，尽量收集到相关的全部原始记录。
收集信息和资料时，必须实事求是。决不可为了验证自己的“判断结果”而收集“证据”，甚至编造“证据”（丧失科技工作者的道德底线），要为自己收集到的信息和资料认真负责。
要有扎实的专业基础知识和较宽的知识面，以及较强的动手能力，有良好的人脉和协作关系，以及很强的组织、协调能力和拥有“中医看病的思路和方法，侦探破案的技巧和毅力”。
直接分析法必须根据缺陷特征，以及收集到的资料、信息，进行理性的分析（去粗取精、去伪存真），进而判断和推理。因此要求缺陷分析工作者应该具备丰富生产、技术的实际经验和正确处理信息和分析缺陷的能力。综合分析力求准确。
通过学习他人的知识、经验；自己不断实践，不断总结，不断提高，不断积累经验；逐步形成自己的一套分析方法和思路。
熔模铸造生产过程中，各种可变因素促使铸件产生不同程度的缺陷。缺陷的种类不同，产生缺陷的主要原因和解决方法也不相同。生产中有时缺陷分析程序不对，出现铸件缺陷误判，不仅造成了大量的、不必要的人力、物力和财力的浪费。
立即深入现场，收集与缺陷有关的各种资料和信息。详尽描述缺陷的目视特征（如缺陷发生的位置、大小、数量，以及发生的频次等）；并对收集到的原始数据，适当的运用七大工具进行统计、分析，归纳、总结；必要时，应采用如下的方法，把缺陷描述的更加清楚、明了。如：
例如铸件产生脆断，断口如图1。产生脆断的主要原因：一是铝化合物，二是碳硼化合物。到底是哪个呢？金相分析如图2所示：断口的晶界上出现沿晶界分布的铝化合物，而没有发现碳硼化合物。为了进一步证实是铝化合物，又检测了化学成分，残留铝为0.17％（0.03％～0.07％为宜）。
从铸件的粘砂处取3—5g试样，放在浓盐酸中。当发生下列情况：
盐酸中有气泡产生，并上浮；盐酸的颜色由透明变黄，甚至是棕红色；反应终了，器皿的底部残留型砂；即为机械粘砂。
盐酸中产生的气泡很少；盐酸的颜色变化不大；反应终了，器皿的底部残留蜂窝状物质；即为化学粘砂。
从外观看两处缺陷的外表面均呈较光滑的凹陷约15cm2，很相似；在缺陷处横剖后差别不大（如图4）。把铸件的凹陷处磨平，放在70～80℃的盐酸水溶液（1:1）中，酸浸20min，取出洗净、吹干、观察凹陷处。如图5所示：
左：凹陷的里面，看出明显的缩孔（金属液收缩引起的缩陷）；右：凹陷的里面，组织致密（型壳鼓胀引起的凹陷）；上：凹陷的里面，看出明显的缩孔（金属液收缩引起的缩陷），表面有裂纹。
例如在铸件的凹角处有多个孔洞，从缺陷外观和产生部位无法鉴别是凹角缩孔还是浸入气孔？
将铸件被鉴别的部位磨好并抛光，借助于高倍放大镜或金相显微镜进行观察。如图6、图7所示：
无损探伤法就是在不破坏铸件本身的情况下，能判断铸件质量的一种方法。目前应用于铸造生产方面的有磁粉探伤法（或磁力探伤法）、超声波法和射线法等。
钢铁等磁性材料如通过电流或置于磁场中，就会被磁化。在表面或紧靠其下的缺陷，如裂纹、夹杂物等，由于属于非磁性物体，磁力线不易通过，只能绕过缺陷，在其附近的表面上泄漏，形成局部磁极。如果在表面上施敷导磁良好的磁粉（氧化铁粉）就会被局部磁极吸引，堆集其上，显出缺陷的位置和形状。
此法对铸件表面粗糙度的要求不高；只是铸件表面越光，探伤的灵敏度越高。
超声波传播时有明显的指向性，当它遇到缺陷时，缺陷的声阻抗差别很大；因此，大部分超声能量将被反射回来；并且从反射波返回时间和强度来推知缺陷所处的深度和相对大小。
此法要求铸件表面有较高的光洁度，并且去除油污及其它附属物。
当X射线或Y射线照射铸件时，铸件越厚或构成元素的原子序数越大，射线越不易透过；反之，对由空气或由低原子序数物质所构成的铸件内部，如夹渣、气孔，射线较易透过。如在铸件下面放置X射线胶片，则有缺陷的地方由于透过的射线强度较大而使胶片感光较高，经显影后就能显示出黑度较周围为深的缺陷图像。
此法对铸件的表面无特殊要求；但是对状状和厚度有要求，一般的X射线机可透射铸件的最大厚度为100mm。
目前无损探伤在国内采用较少，而在国外却有很大发展；如由超声波探伤发展至全息摄录阶段，可以准确地测定缺陷的位置和范围。
总之，准确、系统、完整描述缺陷的目视特征，是鉴别缺陷的前提条件。
判断不清楚铸件产生的是什么缺陷，就没有办法有的放矢的提出产生的主要原因和相应的对策；因此，如何尽快地、有效地鉴别铸件缺陷是当前熔模铸造工作者最关键而又最现实的首要问题。
鉴别铸件缺陷是一项比较复杂、细致的专业技术工作。在生产中如何以更经济的手段，尽快地、准确地鉴别铸件缺陷，就需要不断地积累专业知识和生产实践经验。
详细调查、了解与产生缺陷有关的人机料法环（5M1E）的生产运行状况，找出哪些因素发生了异常现象。
分析缺陷产生原因时，要求缺陷分析工作者应该具有比较丰富的现场工作经验和相关的理论知识。避免出现“以其昏昏使人昭昭”的结果，最好采取头脑风暴法，引导与会者；并通过因果分析图（或鱼刺图）找出产生缺陷的各种原因。
在可能的条件下，参考以前的资料和书籍。这方面的书籍较多，如《熔模铸造缺陷图册》[1]。
按照产生原因对缺陷影响程度的大小排序，从众多的原因中找出产生缺陷的主要原因，最好不超过3个；次要原因暂时搁置。
针对不同的主要原因，采取相应的措施，利用PDCA循环予以解决。
每次PDCA循环，解决一个问题。也可以根据实际情况，用一次PDCA循环，同时解决2—3个问题。
注：我一般利用一次PDCA循环，同时解决2—3个主要问题。对于没有效果，或效果不明显的解决措施，认真分析原因，找出症结，再进行下一次的PDCA循环。
注：这是最基本的方法，有人在此基础上又演变出：七步工作法，8D报告等。
技能就是提高不断提高的，经验这样这样不断积累起来的。
在生产现场进行实验，或多或少会影响正常生产秩序；因此必须实行车间领导、铸造工程师和老工人参加的“三结合”攻关小组。有利于实验的有序进行与协调，有时能收到意想不到的效果。
充分发挥“三老”（老领导、老工程技术人员和老工人）的作用，对消除和预防熔模铸件产生缺陷受益匪浅。
成立现场服务小组。“三老”工作数十年，积累了一定的专业知识和丰富的、宝贵的生产实践经验，均有一技之长、甚至身怀绝技；充分发挥、挖掘这些人的聪明才智，有利于提高产品质量和工作质量，有利于“以老带新”和“传帮带”，有利于提高企业的竞争力，以及提高企业经济效益。
一是纠正。分析、解决现场出现的铸造缺陷；必要时增加其他有关的人员；
二是预防。对生产过程中的铸造质量进行工艺过程认证；对员工进行培训；以及如何预防。
解决熔模铸件缺陷过程是个复杂、多变的过程，因此，要有决心、细心和恒心，即要有决心消除缺陷，要细心寻找产生缺陷的主要原因，要有恒心、坚持不懈继续实验，直到解决。
最终解决方案必须达到：理论的正确性、生产的可行性、经济的合理性。
有些解决方案，理论上是正确的，但是生产的可行性较差。尤其是批量生产中无法实施，或很难实施。俗语说：“好看，不好用”。这也是很多的专利不能用于批量生产的症结。
有些解决方案，理论上是正确的，生产中是可行性，但是较大幅度提高了生产成本。企业不愿意用。
铸件在高温时产生的铸造应力（相变应力、热应力、收缩应力）超过此时合金材料的强度极限时，出现的裂纹称为热裂纹。
它常发生在铸件最后凝固并且容易产生应力集中的部位，如热节、尖角或靠近内浇口等处。它分为内裂纹和外裂纹。内裂纹产生在铸件内部最后凝固的地方。外裂纹在铸件的表面可以看见。它开始于铸件的表面，由大到小逐渐向内部延伸，严重时裂纹将贯穿铸件的整个断面。
宏观：由于热裂纹是在高温下形成的，因此裂纹的表面与空气接触并被氧化而呈暗褐色甚至黑色，同时热裂纹呈弯曲状而不规则。
微观：热裂纹沿晶界发生与发展，裂纹的两侧有脱碳层并且裂纹附近的晶粒粗大、伴有魏氏组织。
熔模铸钢件的热裂纹到底是在什么温度下发生的，有人对碳钢铸件热裂纹形成的强度范围进行了研究。用X射线拍摄的办法，将铸件形成热裂纹的温度范围记录下来（如图8）。不管碳钢铸件含碳量多少，形成热裂纹的温度范围都在固相线附近。
铸钢在高温时的强度与塑性都很低(如图9，图10)。当铸件所承受的应力（主要是收缩应力和热应力)超过该温度下合金的强度和塑性极限时就会产生热裂纹。
强度理论解释铸件在凝固以后产生的热裂纹就很使人信服；同时，也可以用它来解释铸件在凝固末期产生的热裂纹，即晶粒之间存在液膜时，而该处的强度和塑性又极低，当铸件所承受的应力超过此时的材料强度极限时，就产生热裂纹。
左把(如图11)是某设备上的一个熔模铸件。材质ZG45；采用石英砂(粉)为耐火材料；以水玻璃为粘结剂的高强度型壳。每组4件；原浇注时型壳温度为180～200℃，经目视检验，最高一炉的废品率为97％。宏观裂纹如图12，微观裂纹如如13所示：
在收集、整理左把产生热裂纹资料的基础上，按照热裂纹形成的机理可知，产生热裂纹的原因：
① 从人机料法环和管理个方面入手，利用头脑风暴法和鱼刺图进行寻找；
② 缺陷因果关系分析法，即对于缺陷的每个原因都“问五个为什么”（不仅限于5个，一追到底，可多、可少）；
③ 借鉴法。借助有关的书籍、资料。如最新出版的《熔模铸造缺陷图册》[1]，其“ZJ-29-72”介绍产生热裂纹的原因有5项。
① 对于经验较少的工程师，在找出全部产生原因的基础上，利用排除法逐一排除。这种方法比较全面、细致，但是将耗费大量的人力、物力和财力。
② 根据热裂纹产生的机理，结合左把产生热裂纹的具体情况，可知：
从图12可以看出：左把在凝固过程中A处是热节，此处冷凝较晚、速度较慢，铸件收缩受到型壳的阻碍，产生了热应力和收缩应力。在浇注时型壳的温度较低（180～200℃），恰在铸件冷凝收缩时，型壳受热急剧膨胀（如图14），使应力再次增加；再加上A处有尖角产生应力集中，故此处非常容易产生热裂纹，使铸件废品率很高。
为此，可以认为左把产生热裂纹的主要原因是：浇注时型壳的温度较低。
在500公斤无芯工频感应炉(酸性炉衬)中进行熔炼。炉料选用45钢料边和RZG45返回料(按照工艺要求)。当炉温升至1580～1600℃(光学高温计，未校正)时，用铝终脱氧。控制钢液的浇注温度为1540～1560℃。
型壳经860～880℃×2小时焙烧，出炉后在不同的时间(因无法检测浇注时的型壳温度，而采用型壳出炉后的时间，3分、5分和8分钟，分别开始浇注左把。
实验结果表明，热壳高温浇注，增加了型壳的退让性，降低了铸造应力；但是浇注左把118Pcs，热裂纹99Pcs，热裂纹的废品率仍然很高为83.9％。热裂纹的部位却由A处转移到B处,如图15。
左把的壁厚比较均匀，热壳浇注后，A处型壳在高温时的退让性较好；此处的冷凝速度较慢，受到阻力较小，所以该处的热裂纹消除。
左把B处弯曲，该处型壳的退让性相比较差，而形成热裂纹。
改变左把结构，B处较早凝固；左把的杆部最后凝固，使其收缩应力转移到杆部，如图16：
型壳经860～880℃×2小时焙烧，出炉后6～8分钟，开始浇注左把。共浇注314Pcs，产生热裂纹的7Pcs，废品率为2.23%
把热壳浇注纳入工艺，即金属液的浇注温度1540～1560℃，型壳于860～880℃出炉后≤6～8min开始浇注（室温低于20 ℃时，取6min，其余取8min ）。
据2个月的生产统计：共浇注左把5858件，热裂纹废掉172件，废品率为2.94％。送到客户现场使用，超过了使用寿命。
仅此1个铸件每年可降低废品损失数万元，即企业无形当中提高了经济效益。
1、铸件缺陷分析是一项交叉学科的、技术与管理的综合性活动。
2、缺陷分析就是鉴别缺陷，找出缺陷产生的主要原因，提出消除和防止铸件产生缺陷的方法。
3、缺陷分析最常用、最基本的方法是直观分析法。直观分析法是把铸件缺陷目视特征作为缺陷分析的前提条件和重要依据；因此，经常利用金相分析、化学分析、无损探伤，甚至是射线分析等检测手段。
4、缺陷分析应遵循缺陷分析的基本程序，常用PDCA、5W1E和七大工具，以及“三现”、“三结合”、“三老”等方法。
5、借鉴以前的资料和书籍，如《熔模铸造缺陷图册》是缺陷分析的有效捷径。
6、熔模铸造=严密的工艺+严谨的操作+严格的考核。三管齐下对稳定铸件质量起到事半功倍的效果。
7、采取任何措施都应符合“三性”，即工艺的先进性，生产的可行性，经济的合理性
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