Controlul calității în operațiunile cuptorului cu bandă de plasă: duritate, structură și decarburare
Controlul calității într-un cuptor cu bandă de plasă continuă este diferit de controlul calității într-un cuptor discontinuu. Într-un cuptor discontinuu, fiecare piesă are același profil timp-temperatură (în limita specificațiilor de uniformitate), iar calitatea este verificată pe bază de eșantion. Într-un cuptor cu bandă de plasă, piesele intră în cuptor continuu și ies continuu, iar procesul trebuie controlat pentru a oferi o calitate constantă pentru fiecare piesă, nu doar pentru eșantioane. Aceasta este o adevărată provocare inginerească, iar sistemul de calitate de pe o linie de cuptor cu bandă de plasă este ceea ce diferențiază o operațiune bună de una marginală.
Ce să testezi și când
Testele standard de calitate pe o linie de cuptor cu bandă de plasă sunt: duritatea, microstructura, decarburarea și adâncimea carcasei (pentru piesele carburate). Fiecare test se execută la o frecvență diferită, iar programul de testare este configurat pentru a detecta abaterile procesului înainte de a produce piese în afara specificațiilor.
Duritatea este cel mai comun test și se execută pe fiecare lot (de obicei, 30 de minute până la 1 oră de producție). Testul este rapid (30 de secunde per piesă pe un aparat de testare Rockwell modern) și oferă o măsură directă a rezultatului tratamentului termic. Duritatea țintă pentru elementele de fixare călite și revenite este de obicei de 38 până la 44 HRC, iar testul se execută pe 5 până la 10 piese per lot.
Microstructura este verificată mai rar, de obicei o dată pe schimb sau o dată pe zi. Testul este mai lent (5 până la 10 minute per probă pentru pregătirea probei, apoi 2 până la 3 minute pentru examinarea propriu-zisă) și necesită un tehnician metalurgist. Testul verifică faza corectă (martensită pentru piesele călite, perlită fină pentru piesele recoapte) și semnalează orice structuri anormale (austenită reținută în exces, martensită nerevenită sau carburi la limita granulelor).
Decarburarea este verificată zilnic pentru procesele de călire. Testul măsoară adâncimea stratului decarburat, care este zona de suprafață moale care se formează atunci când carbonul difuzează în afara oțelului. Testul standard este o traversare a microdurității de la suprafață la miez, adâncimea de decarburare fiind definită ca adâncimea la care duritatea scade sub un anumit prag (de obicei 90% din duritatea miezului).
Adâncimea de prelucrare a carcasei este verificată pentru piesele cementate, de obicei zilnic. Testul este o traversare de microduritate, adâncimea de prelucrare a carcasei fiind definită ca adâncimea la care duritatea scade la un anumit prag (de obicei 50 HRC pentru piesele cementate). Adâncimea de prelucrare a carcasei este adaptată la rețeta procesului și la specificațiile piesei.
Parametrii de control al procesului
Calitatea funcționării unui cuptor cu bandă cu plasă depinde de controlul următorilor parametri de proces: viteza benzii, temperaturile zonei, chimia atmosferei și condițiile de răcire. Fiecare parametru are o valoare țintă și o toleranță, iar sistemul de control menține parametrul în limitele toleranței.
Viteza benzii este variabila principală care controlează timpul de staționare în fiecare zonă. Viteza este setată pe baza rețetei procesului, iar viteza reală este monitorizată continuu. O abatere a vitezei benzii de peste 5% față de punctul de referință este semnalizată ca o alertă de calitate, iar piesele produse în timpul deviației sunt păstrate pentru revizuirea calității.
Temperaturile zonelor sunt controlate de bucle PID independente în fiecare zonă. Valorile de referință sunt adaptate la rețeta procesului, iar temperaturile reale sunt înregistrate continuu. O abatere de temperatură mai mare de plus sau minus 10 grade Celsius față de valoarea de referință declanșează o alarmă, iar piesele produse în timpul abaterii sunt păstrate.
Chimia atmosferei este controlată de debitele de gaz, de regulatorul de potențial de carbon și de presiunea cuptorului. Parametrii cheie sunt: conținutul de oxigen (mai puțin de 10 ppm pentru procesele de ardere strălucitoare), punctul de rouă (mai puțin de -40 grade Celsius pentru atmosferele care conțin hidrogen) și potențialul de carbon (în limita a 0,05% C față de punctul de referință pentru atmosferele de gaz endo).
Condițiile de călire sunt critice pentru piesele călite. Temperatura, concentrația și agitarea agentului de călire trebuie menținute în limitele specificațiilor procesului. Temperaturile tipice ale agentului de călire în ulei sunt între 60 și 80 de grade Celsius, cu o rată de agitare de 0,5 până la 1,0 m pe secundă. Agenții de călire polimerici sunt utilizați pentru oțelurile cu călibilitate scăzută, cu concentrații de 5 până la 15% și temperaturi de 30 până la 50 de grade Celsius.
Probleme comune de calitate
Cea mai frecventă problemă de calitate în operațiunile cu cuptoare cu bandă de plasă este duritatea insuficientă. Cauza este de obicei timpul insuficient de austenitizare, temperatura scăzută de austenitizare sau decarburarea excesivă. Soluția constă în revizuirea parametrilor procesului și ajustarea vitezei benzii, a temperaturilor zonei sau a chimiei atmosferei.
A doua problemă cea mai frecventă este decarburarea excesivă. Cauza este de obicei o valoare de referință a potențialului de carbon prea scăzută, o atmosferă a cuptorului contaminată cu oxigen sau vapori de apă sau o temperatură a cuptorului prea ridicată. Soluția este verificarea generatorului endo, a alimentării cu gaz și a etanșărilor cuptorului.
A treia problemă este fisurarea prin călire. Cauza este de obicei temperatura excesivă de austenitizare, răcirea insuficientă în călire sau severitatea excesivă a agentului de călire. Soluția este scăderea temperaturii de austenitizare, creșterea agitației sau utilizarea unui agent de călire mai puțin severă.
Capacitatea procesului și SPC
Operațiunile moderne ale cuptoarelor cu bandă de plasă utilizează controlul statistic al procesului (SPC) pentru a monitoriza procesul și a detecta abaterile înainte de a produce piese în afara specificațiilor. Datele privind duritatea sunt reprezentate grafic pe diagrame X-bar și R, cu limite de control setate la plus sau minus 3 sigma. O tendință de 7 sau mai multe puncte consecutive pe o parte a liniei centrale este semnalizată ca o avertizare de proces, iar operatorul trebuie să investigheze.
Indicele de capacitate a procesului (Cpk) pentru o funcționare bine controlată a unui cuptor cu bandă de plasă este de obicei între 1,33 și 1,67 pentru duritate. Un Cpk sub 1,0 indică faptul că procesul nu este capabil și trebuie îmbunătățit înainte ca cuptorul să poată produce piese de înaltă calitate.
Sistemele de control al cuptoarelor cu bandă de plasă MONTE INTELLIGENCE includ instrumente SPC încorporate care calculează automat Cpk și afișează graficele de control pe HMI-ul operatorului. Sistemul generează, de asemenea, un raport zilnic de calitate cu rezultatele testelor, valorile Cpk și orice alerte de proces.
Documentație și trasabilitate a calității
Majoritatea operațiunilor de cuptoare cu bandă de plasă furnizează piese clienților din industria auto, aerospațială sau industrială care necesită trasabilitate completă. Înregistrarea trasabilității include: ora și data producției, parametrii de funcționare ai cuptorului, compoziția chimică a atmosferei, rezultatele testelor de duritate și numele operatorului. Înregistrarea este păstrată timp de 5 până la 10 ani și este disponibilă pentru consultare de către clienți, la cerere.
Sistemele de control MONTE INTELLIGENCE arhivează toate datele de proces pe un server local cu o perioadă de păstrare configurabilă. Sistemul poate genera un certificat de tratament termic pentru orice lot de producție, cu parametrii procesului și rezultatele testelor. Certificatul este formatat pentru a îndeplini majoritatea cerințelor specificațiilor clienților.
Discutați cu MONTE INTELLIGENCE despre sistemele de calitate
Pentru cumpărătorii care evaluează un cuptor cu bandă de plasă cu cerințe stricte de calitate, MONTE INTELLIGENCE engineering poate proiecta un sistem de calitate care să îndeplinească specificațiile. Vizitațiwww.cnlymonte.com/products-mesh-belt-furnace.html pentru studii de caz privind controlul calității. Pentru o discuție despre proiect, trimiteți un e-mail la adresa helenxu@cnlymonte.com cu subiectul calității benzii de plasă și detalii despre specificațiile dumneavoastră de calitate și cerințele clienților.
