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熱處理車間過程質量分析和管理

未知 2019-10-14 15:13

  現代企業生產的質量控制正在由最終檢驗一點向多點擴散,強調面向過程的質量管理,且管理重心不斷向前移動。熱處理處于產品零件制造過程的前、后期,其質量的好壞對整機產品的質量特性、配套生產、提高生產率及企業的信譽都會產生很大影響。因此,根據質量管理新模式:質量計劃質量控制質量改進,需要對影響熱處理過程質量的因素進行分析,以便更好地控制其過程質量,科學地、經濟地生產出用戶滿意的產品。

  1.熱處理車間生產的特殊性

  ISO9001:2008標準中對特殊過程的定義是:過程的輸出不能由后續的監視或測量加以驗證,使問題在產品使用后或服務交付后才顯現。熱處理過程的質量特性不能通過檢驗和試驗完全驗證,往往在使用后才能暴露出來,金相組織也不能通過生產中經常使用的硬度測試來確定,必須破壞后取樣進行金相分析才能得知。生產中經常出現硬度合格而組織不合格造成質量隱患或導致質量特性降低。在熱處理過程中,由于下述原因往往使過程的難度加大。

  (1)僅有過程質量的檢驗不能全面反映過程質量的狀況。

  (2)過程質量的結果往往到過程結束后才能得到反饋。

  (3)把質量控制看成只是管理和工程技術人員的事或把質量控制局限化。

  (4)信息反饋的零亂和不完整,渠道不暢通,體制不健全,難以對過程采取有效及時控制。

  2.熱處理過程的質量問題

  在生產過程中,具體的質量現象通常表現在熱處理零件結構設計、原材料質量控制、技術文件的質量保證、工藝材料的質量控制、工藝執行情況、設備運行狀況、操作者水平和狀態等方面。熱處理過程質量分析管理系統見表1。

  (1)零件設計質量

  設計質量是質量控制的起點,直接影響產品的質量特性、制造難易程度和使用壽命。對熱處理件來說,設計過程中必須考慮幾何形狀、選擇材料、不產生熱處理缺陷(如變形、開裂等)。要提高熱處理工藝的設計質量,充分考慮零件熱處理過程中的難易程度,花費成本和生產周期等。

  (2)原材料

  零件是由各種鋼材制造出來的,如果鋼材本身存在著各種缺陷和問題,就可能在熱處理時被擴大,或者引發熱處理缺陷和問題,從而影響零件的熱處理質量,甚至使零件報廢。

  (3)鍛造質量

  相當數量的熱處理零件經過鍛造,再經機械加工成形后進入熱處理過程,鍛造的目的不僅僅是使零件粗略成形,還有一個重要目的是通過鍛造改變碳化物分布,提高內部組織質量。而鍛造后留在鋼中的缺陷,又會對熱處理質量產生很大影響,如鍛造裂紋、組織不均勻性、過燒和外觀缺陷等。

  (4)機械加工質量

  機械加工零件的表面質量對該零件的熱處理性能有重要影響。機械加工造成的殘余應力,可能使零件熱處理時產生變形或廢品。粗糙的表面、劃痕、刀紋等均會造成應力集中,導致熱處理裂紋的產生。

  (5)熱處理爐

  熱處理工藝是由熱處理爐實現的。零件的加熱質量主要取決于熱處理爐,即熱處理爐本身的設計合理性、密封性、保溫性、爐溫均勻性以及爐內構件、爐溫控制、氣氛控制等。

  (6)熱處理加熱質量

  用熱處理方法改變材料的內部組織結構,通常都要先將零件放入熱處理爐中加熱到一定溫度進行奧氏體化,為以后冷卻轉變準備組織。加熱質量對零件性能有直接影響。主要通過加熱溫度、加熱速度、保溫時間來控制機體組織組成物的數量和均勻性,碳化物組織形態、晶粒大小等。不應有欠熱、過熱、氧化、脫碳等缺陷,避免產生熱裂紋。防止零件放置不當,加熱溫度不均勻而引起零件變形等。

  (7)熱處理冷卻質量

  零件奧氏體化后的冷卻質量是提高零件熱處理質量的關鍵。零件冷卻后的組織結構狀態,應力類型和大小對零件的性能有很大影響。必須根據零件的材質、大小,正確選擇冷卻介質、冷卻速度、冷卻方法以取得應有的冷卻效果。避免產生淬火裂紋,變形,硬度不均勻,淬火不完全等缺陷。

  (8)熱處理后的質量

  熱處理后的輔助處理及缺陷預防也是熱處理質量控制的一個重要方面。零件經各種熱處理后,表面可能附著氧化皮、殘鹽、油跡等污物,不僅影響外觀,還會對零件產生腐蝕和破壞,必須清理干凈。還需進行校直、矯正、防銹等處理,并要防止發生磨削裂紋、電火花加工裂紋、機械損傷及其他缺陷。

  表1 熱處理過程質量分析管理系統

  從質量管理體系而言,影響過程質量的因素通常包括五個方面。即人、機、料、法、環。

  3.質量過程變量分析

  (1)人

  主要包括人的技能、體力、情感、主觀能動性、責任心等。

  人在所有因素中是起決定作用的,是最活躍的過程變量。人的因素中,技能和體力是經常強調的,因為它和過程質量直接相關。而被忽略的是人的情感和責任心,它們對過程質量的長期穩定有著至關重要的作用。

  (2)機

  主要包括加熱爐、溫度控制系統、冷卻設備等。

  常用的熱處理加熱設備:電阻爐、鹽浴爐、滲碳爐等設備,極可能產生溫度不均,保溫性能下降等。而高、中頻表面加熱設備,隨著使用時間的延長,也存在加熱功率不足而影響加熱速度及質量。溫度控制系統的精確度,靈敏度等也是維持質量穩定的關鍵因素。

  (3)料

  即原材料和熱處理工藝材料。

  制造零件的原材料是一個較難控制而對零件熱處理質量有較大影響的過程變量。料的影響沒有規律性,原因很多,有偏析、疏松、夾雜、白點、應力等。

  (4)法

  即過程采用的標準,工藝文件等。

  工藝文件是用來指導操作者生產的,因此,除了保證有關文件的完整、正確外,還必須確保操作者使用的文件是有效版本。防止諸如臨時工藝等類文件的超期使用。

  (5)環

  即環境。涉及溫度、濕度、噪聲、煙塵、整潔程度、通風等。

  熱處理過程中,環境對過程的質量影響極大。特別是溫度、煙塵、噪音等因素,直接影響操作者正常技能水平的發揮,進而影響過程質量。環境整潔,定置管理等是文明生產的標志。還能防止混料等事故的發生。

  綜上所述,影響熱處理質量的因素至少包括人、機、料、法、環五個變量。它們并不是相互獨立的,它們往往彼此聯系,相互作用。表2給出了熱處理過程常見質量缺陷與過程變量的相關性。

  表2 熱處理過程質量及其影響因素

  注:●表示相關;━表示不相關

  從中可以看出熱處理質量缺陷與人和原材料的相關性最大。相關程度越大越難控制。

  4.過程質量的控制和提高

  (1)車間必須擁有足夠的能勝任熱處理工作的人員。這些人應當接受專業知識的培訓,在工藝和材料處理方面有一定的理論知識和實踐經驗。還要營造一個良好的工作氛圍,對質量有影響的人員應有一定的職權。員工的待遇、安全、健康保障要從制度上來保證,以發揮員工的責任心和主觀能動性。

  (2)有好的熱處理設備,才有好的熱處理質量。隨著設備的更新換代及設備自動化水平的提高,設備的工藝性能對產品質量影響極大。好的設備也一定要有好的維護保養作保證,即一、二、三級保養和維修,以確保設備的良好精度。

  (3)原材料質量及鍛造質量對產品零件的熱處理質量影響極大。行之有效的解決辦法是加強原材料進廠檢驗,分清批次進行全程跟蹤。還要嚴格鍛造工藝,加強對鍛后缺陷的檢查,并針對情況調整預先熱處理工藝,使進入熱處理強化過程的內部組織缺陷減少到最低程度。

  (4)對熱處理過程來說,除提高設計質量,合理選擇用鋼外,選擇恰當的熱處理工藝流程,直接關系到熱處理零件的最終質量。要針對不同材料和技術要求,零件形狀和生產條件,同時考慮工藝的先進性,技術上的可能性和經濟上的合理性提出切實可行的熱處理工藝方法,以獲得所需的組織結構,使零件能最大限度地滿足強度、硬度、耐磨性等使用性能及要求。

  (5)熱處理是水、電、油、火,聲、煙、磁、熱,酸、堿、鹽、毒的集中場所,工作環境十分惡劣。為確保安全生產,應按照國家安全質量標準的要求和公司的實際情況進行治理。如:加強天窗的改造,保證車間的通風。增加溫度調整措施減少和避免員工中署。加強安全措施的檢查和隱患的整改,加強現場定置管理預防物流過程質量問題的發生。經過這些改善使員工心情舒暢,最終使產品質量提高。

  5.結語

  熱處理零件質量是設計過程質量、制造過程質量、設備維護質量、輔助工作質量、車間管理質量等一系列工作質量的反映。因此,除了要提高對產品質量重要意義的認識外,還要不斷提高科學技術水平和科學管理水平。只有這樣才能達到高水平的質量狀態。

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