Контрол на качеството при работа с мрежеста лентова пещ: твърдост, структура и обезвъглеродяване
Контролът на качеството в пещ с непрекъсната мрежеста лента е различен от контрола на качеството в пещ с периодично действие. В пещ с периодично действие всяка част има един и същ времево-температурен профил (в рамките на спецификацията за еднородност) и качеството се проверява на база проба. В пещ с мрежеста лента частите влизат в пещта непрекъснато и излизат непрекъснато, а процесът трябва да се контролира, за да се осигури постоянно качество на всяка част, а не само на проби. Това е истинско инженерно предизвикателство и системата за качество в линията за пещ с мрежеста лента е това, което отличава добрата операция от некачествена.
Какво да тестваме и кога
Стандартните тестове за качество на линията за пещи с мрежеста лента са: твърдост, микроструктура, обезвъглеродяване и дълбочина на корпуса (за цементирани части). Всеки тест се провежда с различна честота, а тестовата програма е настроена да улавя отклоненията в процеса, преди да се получат части, които не отговарят на спецификациите.
Твърдостта е най-често срещаният тест и се провежда върху всяка партида (обикновено от 30 минути до 1 час производство). Тестът е бърз (30 секунди на детайл на съвременен тестер по Рокуел) и дава директно измерване на резултата от термичната обработка. Целевата твърдост за закалени и темперирани крепежни елементи обикновено е от 38 до 44 HRC, а тестът се провежда върху 5 до 10 детайла на партида.
Микроструктурата се проверява по-рядко, обикновено веднъж на смяна или веднъж на ден. Тестът е по-бавен (5 до 10 минути на проба за подготовка на пробата, след това 2 до 3 минути за самото изследване) и изисква металургичен техник. Тестът проверява за правилната фаза (мартензит за закалени части, фин перлит за отгряти части) и маркира всички анормални структури (прекомерно задържан аустенит, неотпуснат мартензит или карбиди по границите на зърната).
Обезвъглеводородяването се проверява ежедневно за процеси на втвърдяване. Тестът измерва дълбочината на обезвъглеводородения слой, който е меката повърхностна зона, образувана при дифундиране на въглерод от стоманата. Стандартният тест е микротвърдост, измервана от повърхността към сърцевината, като дълбочината на обезвъглеводородяване се определя като дълбочината, при която твърдостта пада под определен праг (обикновено 90 процента от твърдостта на сърцевината).
Дълбочината на цементация се проверява за цементирани части, обикновено ежедневно. Тестът е микротвърдостен траверс, като дълбочината на цементация се определя като дълбочината, при която твърдостта пада до праг (обикновено 50 HRC за цементирани части). Дълбочината на цементация се съобразява с технологичната рецепта и спецификацията на детайла.
Параметри за контрол на процеса
Качеството на работата на пещ с мрежеста лента зависи от контрола на следните параметри на процеса: скорост на лентата, температури на зоните, химичен състав на атмосферата и условия на закаляване. Всеки параметър има целева стойност и толеранс, а системата за управление поддържа параметъра в рамките на толеранса.
Скоростта на лентата е основната променлива, която контролира времето на престой във всяка зона. Скоростта се задава въз основа на технологичната рецепта, а действителната скорост се следи непрекъснато. Отклонение в скоростта на лентата с повече от 5 процента от зададената стойност се сигнализира като предупреждение за качество и произведените по време на отклонението части се задържат за преглед на качеството.
Температурите в зоните се контролират от независими PID контури във всяка зона. Зададените стойности се съгласуват с технологичната рецепта, а действителните температури се записват непрекъснато. Отклонение на температурата с повече от плюс или минус 10 градуса по Целзий от зададената стойност задейства аларма и произведените по време на отклонението части се задържат.
Химичният състав на атмосферата се контролира от дебита на газа, контролера на въглеродния потенциал и налягането в пещта. Ключовите параметри са: съдържание на кислород (по-малко от 10 ppm за ярък процес), точка на оросяване (по-малко от -40 градуса по Целзий за атмосфери, съдържащи водород) и въглероден потенциал (в рамките на 0,05 процента C от зададената стойност за ендо газови атмосфери).
Условията на закаляване са критични за закалените части. Температурата, концентрацията и разбъркването на закаляващата среда трябва да се поддържат в рамките на спецификацията на процеса. Типичните температури на маслената закалителна среда са от 60 до 80 градуса по Целзий, със скорост на разбъркване от 0,5 до 1,0 м в секунда. Полимерните закалителни смеси се използват за стомани с ниска закаляемост, с концентрации от 5 до 15 процента и температури от 30 до 50 градуса по Целзий.
Често срещани проблеми с качеството
Най-често срещаният проблем с качеството при работа с пещи с мрежеста лента е недостатъчната твърдост. Причината обикновено е недостатъчно време за аустенитизация, ниска температура на аустенитизация или прекомерно обезвъглеродяване. Решението е да се прегледат параметрите на процеса и да се коригира скоростта на лентата, температурите на зоните или химичният състав на атмосферата.
Вторият най-често срещан проблем е прекомерното обезвъглеродяване. Причината обикновено е твърде ниска зададена точка на въглероден потенциал, атмосфера на пещта, замърсена с кислород или водни пари, или твърде висока температура на пещта. Решението е да се провери ендо генераторът, подаването на газ и уплътненията на пещта.
Третият проблем е напукването от закаляване. Причината обикновено е прекомерна температура на аустенитизация, недостатъчно охлаждане при закаляване или прекомерна интензивност на закалителното вещество. Решението е да се намали температурата на аустенитизация, да се увеличи разбъркването или да се използва по-малко интензивно закалително вещество.
Възможности за процес и SPC
Съвременните операции с мрежести лентови пещи използват статистически контрол на процеса (SPC), за да наблюдават процеса и да откриват отклонения, преди да се получат части, които не отговарят на спецификациите. Данните за твърдостта се нанасят на X-bar и R диаграми, като контролните граници са зададени на плюс или минус 3 сигма. Тенденция от 7 или повече последователни точки от едната страна на централната линия се сигнализира като предупреждение за процеса и се очаква операторът да проучи ситуацията.
Индексът на твърдост на процеса (Cpk) за добре контролирана работа на пещ с мрежеста лента обикновено е от 1,33 до 1,67. Cpk под 1,0 показва, че процесът не е подходящ и трябва да бъде подобрен, преди пещта да може да произвежда висококачествени части.
Системите за управление на пещи с мрежеста лента MONTE INTELLIGENCE включват вградени SPC инструменти, които автоматично изчисляват Cpk и показват контролните диаграми на операторския HMI. Системата също така генерира ежедневен отчет за качеството с резултатите от тестовете, стойностите на Cpk и всички предупреждения за процеса.
Документация за качество и проследимост
Повечето предприятия за производство на пещи с мрежеста лента доставят части на клиенти от автомобилната, аерокосмическата или индустриалната индустрия, които изискват пълна проследимост. Записът за проследимост включва: час и дата на производство, работни параметри на пещта, химичен състав на атмосферата, резултати от теста за твърдост и име на оператора. Записът се съхранява от 5 до 10 години и е достъпен за преглед от страна на клиента при поискване.
Системите за управление MONTE INTELLIGENCE архивират всички данни от процеса на локален сървър с конфигурируем период на съхранение. Системата може да генерира сертификат за термична обработка за всяка производствена партида, с параметрите на процеса и резултатите от тестовете. Сертификатът е форматиран така, че да отговаря на повечето изисквания на клиентите.
Говорете с MONTE INTELLIGENCE относно системите за качество
За купувачи, които оценяват пещ с мрежеста лента със строги изисквания за качество, MONTE INTELLIGENCE engineering може да проектира система за качество, която отговаря на спецификацията. Посететеwww.cnlymonte.com/products-mesh-belt-furnace.html за казуси по контрол на качеството. За обсъждане на проект, изпратете имейл на helenxu@cnlymonte.com със заглавие „Качество на мрежестата лента“ и подробности за вашите спецификации за качество и изискванията на клиента.
